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脱硫技术的研制与使用

   2012-07-08 232
导读

纵观国内外的脱硫脱氰技术,目前我国采用的典型脱硫脱氰技术主要有以下几种方法:一是T.H法,通称湿式氧化法;二是FRC法,通称催

纵观国内外的脱硫脱氰技术,目前我国采用的典型脱硫脱氰技术主要有以下几种方法:一是T.H法,通称湿式氧化法;二是FRC法,通称催化氧化法;三是HPF法,通称催化氧化氨法;四是AS法,通称氨硫联合洗涤法;五是SARFEBAN法,简称MEA法;六是V.A.C.A法或称真空碱法;七是改良ADA法。其中AS法应用的比较多,其中首钢、武钢、攀钢等大型焦化厂均采用此方法。该脱硫脱氰工艺是以煤气中的NH3为碱源,用洗氨塔的富液吸收H2S,HCN,为保证NH3的吸收效率,富氨循环液中氨含量不能过高,因此脱硫的效率较低,一般塔后的H2S、HCN含量只能降至500mg/m3,这是氨硫联合洗涤工艺的根本技术问题。

  1脱硫工艺简介从电捕焦油器来的煤气进入脱硫塔下段煤气终冷段。在终冷段,煤气与经冷却的终冷循环液逆向接触,使煤气冷却到脱硫洗氨要求,其循环液补充水是洗氨富液或低温循环水。煤气终冷段多余水由手动调节装置送至焦油氨水初级分离系统或富液槽。

  煤气在脱硫塔内通过升气管进入脱硫塔中段脱硫段。在脱硫段,煤气与经过深冷的脱酸水、主洗氨段来的洗涤水逆流接触,吸收煤气中的H2S和HCN的到H2S富液,自流进入富液槽,可以作为脱酸蒸氨原料。

  脱除硫氰后的煤气继续上升,通过升气管进入脱硫塔上段主洗氨段。在主洗氨段内,煤气与塔顶进入的经过砂石过滤器热态和冷态串级除油的剩余氨水,以及从洗氨塔上段用泵抽送来的半富氨水逆向接触,吸收煤气中90的氨得到富氨水即H2S洗涤水。

  煤气从脱硫塔顶部出来进入洗氨塔下段最终脱硫段即碱洗段。在碱洗段内,煤气与用泵从塔底抽出的循环碱液进行逆流接触,进一步净化煤气中的H2S和HCN.循环碱液的补充由碱液计量泵从碱液槽抽出并由软水稀释后的碱液,碱洗段多余的由手动调节送至固定铵塔处理,目前碱洗段以低温循环水代替碱洗,多余水串入脱硫塔终冷段。

  碱洗段煤气继续上升,通过升气管进入氨最终净化段洗氨段。在洗氨段,煤气与凉水架来的经冷却、深冷后的游离氨废水或一系蒸氨废水逆流接触进一步吸收煤气中的氨,得到半富氨水,氨硫净化后的煤气进入洗苯系统。

  2A.S法易出现的问题2.1氨硫处理系统介质带油严重煤气脱硫洗氨时带入系统的油主要通过两个途径:气相介质带入系统,电捕后煤气中的焦油、萘(标定值为含焦油0.13g/NM3、萘0.88g/NM3)等通过脱硫洗氨塔的洗涤水洗涤进入富液中;液相介质带入系统,剩余氨水通过沉降分离部分焦油,在通过冷却、过滤进入系统。系统带油存在以下问题:1)硫化氢富液大槽沉积大量焦油。

  2)汽提水和废水夹带沥青堵塞管道和换热器。

  3)酸性气体夹带轻质油,影响硫酸。

  4)堵塞蒸氨塔塔盘,塔效降低。

  5)在脱酸塔内冷料和热料进口位置焦油和填料结块,堵塞脱酸塔。

  2.2换热器的堵塞问题A.S法生产中大量使用换热器,其中螺旋板换热器的堵塞主要表现以下几方面:一是介质层堵塞,其主要原因是氨硫处理系统介质带油严重;二是水层堵塞。水层堵塞有两种情况:一是水垢的堵塞;二是杂物碎片的堵塞。

  2.3氨水系统腐蚀泄漏问题针对氨水系统的焦油氨水分离槽、剩余氨水槽的焊接部位部分出现泄漏,其根本原因是氨硫系统尾气是用循环氨水进行洗涤吸收尾气中的H2S等酸性物质,这些物质大部分进入氨水系统后,使氨水中含有大量的酸性物质,直接腐蚀管道和设备焊接部位。

  2.4吸收富液硫化氢系统处理问题富氨水蒸氨,酸性气体生产浓硫酸,工艺技术是成熟的,但还存在以下问题:1)酸性气体生产浓硫酸,净化成本太高;酸性气体燃烧后,洗涤降温,除湿(空气除湿概述),除雾,工艺流程长,能耗高,腐蚀严重。

  2)酸气生产硫酸要考虑煤气系统硫化氢资源量,计算出酸性气体中硫化氢浓度,酸性气体中惰性组成和有机物质太高,燃烧后二氧化硫浓度不能保证,过程气体体积大,转化时系统热量不能平衡。

  3)硫酸开停工事件频繁,系统腐蚀加剧。

  2.5A.S煤气脱硫脱氰存在萘堵塞煤气净化系统投产后,系统生产不稳定,电捕后煤气含萘0.88g/Nm3,含焦油0.13g/Nm3,远大于设计标准。初冷器后煤气夹带大量的萘和焦油,部分在初冷器到鼓风机之间管道内聚集,2000年更换鼓风机前煤气管道时,煤气管道内部焦油和萘沉积量达到管道直径的三分之一。鼓风机34个月必需进行一次检修,每次在鼓风机转子内部都要清除出大量的焦油和萘。脱硫塔每两周时间就要停塔清扫一次,每次清扫地下放空槽内部都要析出大量结晶萘,进入系统后存在以下问题:1)终冷后煤气中的萘进入冷却水饱和,在换热器降温后析出萘结晶堵塞换热器。

  2)煤气降温后析出萘结晶堵塞钢板网填料和脱硫洗氨塔内部低压喷头。

  3)堵塞硫化氢洗涤水换热器。

  萘堵塞换热器后,造成检修费用大量增加,洗涤塔低压喷头堵塞后,蒸汽不容易清扫通,脱硫洗氨塔内部低压喷头全部堵死,影响脱硫洗氨效率。

  3解决的方法3.1大容积重力沉降的方法去除焦油系统带油问题一直困扰着国内A.S用户,螺旋板换热器、板式换热器流道的堵塞造成换热效率下降,洗涤塔、脱酸塔、蒸氨塔填料的堵塞导致塔效率的降低。除去剩余氨水中的轻、重质焦油成为能否保证煤气洗涤系统顺利运行的关键。采用砂石、瓷砂过滤器等机械方法去除,效果不是特别的明显,而采用大容积重力沉降、延长沉降时间的方法去除焦油。

  3.2解决换热器堵塞问题的方法(1)介质层堵塞可采用酚油进行溶洗:将可溶性的介质随酚油带出;如贫富油换热器的贫富油两侧均可酚油进行清洗。此外,介质层还可用蒸汽进行清扫。

  (2)对水垢的堵塞只能采用化学清洗的方法进行除垢。

  (3)对水层杂物碎片的堵塞可采用反冲的方式将杂物冲出。

  3.3解决氨水系统腐蚀泄漏的方法(1)加强氨硫系统操作,不能出现过氧现象。

  (2)氨水系统材质要提高。

  (3)焊接质量要把关。

  3.4解决AS煤气萘堵塞的方法回收煤气净化系统,保证进入脱硫塔前的煤气达到设计要求,改进了初冷器混合液喷洒系统,改进了初冷器低温水系统,改造了制冷机;基本保证了初冷器的设计要求,使初冷器集合温度达到设计值221,运行一段时间后,检测发现初冷器出口煤气含萘变化不大,实际煤气含萘大于0.8g/Nm3,混合液喷洒后,混合液槽内部焦油含萘保持在2023;煤气组成单独依靠初冷器煤气降低温度,通过初冷器焦油氨水混合液喷洒净化煤气中的萘是不可行的。通过长期的研究分析表明,初冷器净化煤气中的萘的工艺要满足以下条件:1)炼焦煤变质程度低,产生的煤气中萘含量低。

  2)煤气中萘和焦油比值不能大于9.

  3)煤气中80时的焦油含量要求高。

  在鼓风机后增加洗萘塔,采用洗油洗萘,投产后,进入脱硫塔的煤气含萘小于0.3g/Nm3,从根本上消除了萘的堵塞问题,煤气净化系统也进行了调整,提高了初冷器集合温度控制要求,降低了初冷器对制冷机的依耐。氨硫洗涤进入了良性循环生产。

  3.5吸收富液硫化氢系统问题的处理根据硫酸工艺的特性,进行技术改造,增加喷硫磺工艺,采用酸性气体和硫磺混合燃烧方法生产硫酸。改造后,提高了过程气体中的二氧化硫资源量,转化时系统热量基本可以平衡,硫酸单元稳定生产时间可以延长。

  4结论(1)在A.S脱硫洗氨系统后增加洗萘塔,可以减少A.S系统萘堵塞。

  (2)增加喷硫磺工艺,硫酸单元稳定生产时间可以延长。

  (3)剩余氨水除焦油采用大容积重力沉降的方法去除焦油,减少换热器的堵塞。

  (4)氨硫进行优化,减少氨水系统的腐蚀和泄露,减少生产运行成本。
 
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