精脱硫技术在焦化厂的应用与改进

　　

精脱硫技术在焦化厂的应用与改进

张利杰¹，李树华²，韩永吉³，李长喜⁴，窦磊⁵

（山东莱钢焦化厂，莱芜271104）

摘要：介绍了精脱硫技术在焦化厂进行焦炉煤气深度净化的工艺现状，针对运行过程中出现的问题加以分析研究，通过实施煤气管线的优化改造、调整湿法脱硫的操作、重新填装干法脱硫塔填料等方式，降低了系统阻力、提高了脱硫效率、年降成本四百多万元。

关键词：焦炉煤气；精脱硫；硫化氢

Application and improvement of fine desulfurization technology in coking plant

ZhangLiJie ¹, LiShuHua ², HanYongJi ³, LiChangXi ⁴, DouLei ⁵

(shandong laiwu laigang coking plant, 271104)

Abstract: This paper introduces the actual state of fine desufurization technology in coking plant to purify coke oven gas, aim at the problems in the operation process to analyse and research, through the alteration of the gas pipeline, readjust operation of the desulfuration by wet processes, and fill dry desulfurization tower materials mode, reduce the resistance and improve the desulphurization system efficiency, cost annually reduction in more than four million yuan.

Keywords: coke oven gas; Fine desufurization; Hydrogen sulfide

0 前言

焦炉煤气通过化产回收预处理后仍然含有微量的焦油、苯、萘、H₂S、HCN等杂质，这些杂质会对后续焦炉煤气用户的产品质量产生不良影响，因此制约了焦炉煤气作为原料气和生产气的广泛应用，通过引入精脱硫技术彻底脱除杂质，深度净化焦炉煤气，是提高焦炉煤气综合利用的关键。2010年1月莱钢焦化厂第一套精脱硫工序投入运行，此工序主要是为宽厚板加热炉提供洁净煤气。精脱硫工序的工艺流程（如图1所示）：主管网的焦炉煤气进入电捕焦油器和煤气捕雾器进行捕雾后，进入湿法脱硫单元，经湿法脱硫后的焦炉煤气被煤气加压机送至精脱塔和TSA塔，进一步脱除煤气中的焦油、H₂S、 萘和氨等杂质。当TSA塔吸附达到饱和状态后，切换到再生操作，洁净煤气由解析风机送到加热器，加热到160℃进入TSA塔使吸附剂内孔里的杂质解吸，解析后的煤气送入焦炉煤气主管网。

精脱硫工序的工艺流程图如下：

图1 精脱硫工艺流程

1 精脱硫工序运行中暴露出的问题

1.1脱硫效率持续降低，煤气中硫化氢含量超标

精脱硫工序在投运初期，净化后的焦炉煤气中H₂S含量≤20mg/m³，净化后煤气压力≥8kPa，基本上满足了宽厚板加热炉正常生产的需要。但由于产品价格受市场的严重冲击，宽厚板产量降低，煤气用量锐减至500—3000m³/h之间后，脱硫效率持续降低，煤气中H₂S含量达到300mg/m³以上，不能满足宽厚板厂对煤气质量的要求。

1.2外供煤气压力不稳

主管网煤气压力波动对精脱硫外供煤气压力影响较大，导致供宽厚板煤气压力不能时刻保持在8 kPa以上，造成宽厚板生产不稳。为保证宽厚板所需焦炉煤气压力稳定，焦化厂需要开启煤气管线上的主加压机（如图2所示）进行保压。精脱硫主加压机的输气能力44000m³/h，配套一台800kW电机、一套油站系统和高压配电系统，仅为稳定千数方的煤气压力，能源浪费巨大；因主加压机输气能力大，启动后将有大量湿法脱硫的煤气通过旁通管送回煤气主管网，造成催化剂和纯碱等辅助材料消耗量增加，运行成本上升。

图2 精脱硫煤气管线

1.3精脱塔系统阻力升高

每次开启煤气主加压机运行2—3个月的时间，精脱塔阻力就会由0.5kPa升到3kPa以上，脱硫效率进一步降低，就必须进行倒塔操作。

2 处理措施及改进方法

针对精脱硫工序在运行过程中产生的问题，焦化厂围绕着稳定煤气压力，提高脱硫效率，降低精脱塔阻力等方面进行技术改造与工艺优化。

2.1稳定煤气压力

为避免加压机的频繁开启，焦化厂对设备及现场进行全面分析，仔细测算，决定利用输气能力较小的解析风机，实现宽厚板所需净煤气的外送任务。在解析风机出口管道上增加一个三通，重新铺设一条100米DN400的煤气管道(图3所示)，连接解析风机出口管道和去宽厚板的煤气主管，利用目前的TSA塔解析风机（参数：煤气输送量5000m3 /h，电机45kW）替代煤气主加压机（参数：煤气量处理44000m3 /h，电机800kW），将TSA塔出口的净煤气通过解析风机加压后再供给宽厚板。

图3 改造后精脱硫煤气管线

通过控制阀门I、G、K，使解析风机即能给外供煤气加压又不影响TSA塔的解析；关闭阀门I，通过调节阀门G、K开度来保障供宽厚板煤气管网压力维持在8 kPa以上，避免了主加压机的频繁开启和长期运行。

2.2提高脱硫效率

由于处理煤气量减少，空气相对过量，空气的主要作用是：（1）将HS^-转化为单质硫，（2）将生成的单质硫进行浮选。工艺控制鼓风密度在100—110m³/m².h之间，而过量的空气，容易产生副盐，影响脱硫液质量，我们通过控制风量、增加压滤频率和每周向煤场输送25吨脱硫液的方式，使两盐浓度基本稳定在200mg/l以内，改善了脱硫液质量，提高了脱硫效率（如表1所示）。

表1 脱硫工艺调整前后对比

序号 参数 调整前 调整后

1 脱硫液循环量 600 m³/h 600 m³/h

2 再生空气量 500－550 m³/h 350－400 m³/h

3 两盐含量 250－300 mg/l 120－160 mg/l

4 塔后硫化氢含量 150－200 mg/m³ 60－90 mg/m³

2.3对精脱塔填料重新填装

解析风机替代主加压机后，煤气输送量降低，煤气夹液现象明显改善，但由于前期塔内填料板结，精脱塔阻力一直稳定在2kPa左右，为进一步降低阻力，决定对填料重新进行填装，为保证效果，对填料的装填做如下要求：（1）在装填之前，将填料进行过筛，以除去粉尘。（2）在精脱硫塔的蓖子板上先铺一层8～10目的不锈钢丝网，在丝网上面铺一层厚500mm的焦炭层后再铺一层8～10目的不锈钢丝网，然后装填脱硫剂。最后再铺一层8～10目的不锈钢丝网，再铺100mm厚的￠20mm的氧化铝球压紧。填装在脱硫剂下层的焦炭能够提前吸收煤气中的水分，避免脱硫剂与水接触板结粉化，延长了精脱塔的使用时间。

3 改造后运行效果

此次对精脱硫进行的技术改造与工艺优化，实现了精脱硫工序在满足后续用户要求的前提下，小功率的解析风机替代大功率的主加压机运行，降低了系统电耗和辅助材料的消耗，年降成本460万元，由于煤气夹液量减少，延长干脱塔的使用寿命，减少风量降低脱硫液副盐含量，提高了脱硫效率。

4 结束语

通过精脱硫技术在焦化厂的应用实践表明，当生产能力发生变化时，在原设计能力远远大于实际生产能力的情况下，必然会导致能源和材料的浪费，通过技术改造与工艺优化后，煤气净化系统得到很大的改善，塔后硫化氢含量以及系统阻力都明显的降低，解决了外供煤气的压力不稳的问题。

作者简介：张利杰（1981—），男，2005年毕业于武汉科技大学化学工程与工艺专业。现为莱钢焦化厂回收二车间工艺技术员。

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电子邮箱：lijiezhang621@yahoo.com.cn

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