淺談外部因素對濕法脫硫的影響

淺談外部因素對濕法脫硫的影響的圖1
前言
淺談外部因素對濕法脫硫的影響的圖2

作者賈  鵬
長春東獅科技(集團)有限責任公司    新產品服務管理中心
摘要 本文重點介紹了焦化廠濕法脫硫系統油多、漲液等問題的原因分析以及應對措施,就如何降低外部因素對濕法脫硫的影響、實現脫硫系統穩定運行進行探討。
關鍵詞濕法脫硫、漲液、含油、影響分析、應對措施。
焦化廠濕法脫硫分類

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脫硫系統從脫硫塔安裝位置進行分類,主要分為負壓脫硫和正壓脫硫,實際應用中正壓脫硫工藝較普遍,正壓脫硫又分為前置脫硫及后置脫硫。所謂負壓脫硫是指脫硫塔安裝在鼓風機前,經電捕焦油器脫除焦油霧后的焦爐煤氣,負壓狀態下進入脫硫塔,負壓脫硫的優點是煤氣未經鼓風機壓縮升溫,脫硫前可不設置煤氣冷卻設備。前置脫硫是指脫硫塔在鼓風機后、洗苯塔前,一般以氨法脫硫為主,無需添加堿源,但異味大。后置脫硫是指脫硫塔在洗苯塔后,由于煤氣中的氨在洗苯前吸收處理,后置脫硫以碳酸鈉為堿源。
焦油、洗油對脫硫系統的影響及應對措施

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1、焦油、洗油的危害
煤氣中焦油、洗油對脫硫的影響主要有兩個方面:一是消泡,焦油、洗油本身具有消泡作用,使脫硫再生槽在再生浮選過程中難以形成泡沫層,脫硫液中懸浮硫高,硫顆粒易附著在脫硫塔填料上,造成脫硫塔堵塞。沉淀在槽底,日積月累會堵塞脫硫液管道,造成脫硫液循環量進出失衡,發生脫硫液吸空、冒槽、淹塔封煤氣等事故。二是催化劑中毒,油類物質黏性強,易吸附在催化劑表面,包裹住催化劑,從而使催化劑失活,無法有效參與到再生反應,出現催化劑“中毒”現象。比如黑龍江七臺河某焦化廠,使用888催化劑,化驗催化劑濃度30mg/L,PH值9.2,低塔再生,噴射器開16組,未堵板,噴射器無堵塞現象,再生空氣量滿足生產要求,但用電位計測量貧液電位-400mv以下,脫硫液在吸收煤氣中的硫化氫后,形成的硫氫化鈉不能在再生槽內被氧化轉化為單質硫,再生槽頂部無泡沫,不僅脫硫效果差,而且堿耗是理論消耗的兩倍。
2、焦油、洗油的來源分析
2.1煤氣夾帶
焦爐產生的荒煤氣經高壓氨水噴灑,溫度降至80℃左右,荒煤氣中含有大量的焦油、萘、煤粉等雜質,經初冷器冷卻降溫至18-21℃,可將煤氣中90%以上的雜質去除,再經過電捕焦油器進一步凈化,煤氣中雜質含量控制在50mg/Nm3以下,能夠滿足脫硫生產的要求。但實際生產中,焦爐煤氣成分受煤種、爐溫、集氣管壓力的影響,煤氣中雜質含量變化大,一旦初冷器、電捕焦油器運行管理不到位,初冷器、電捕焦油器運行效果差,或者是初冷器、電捕焦油器熱洗清掃期間,易造成煤氣中含油超標,對負壓脫硫及前置脫硫系統造成沖擊。洗苯塔捕霧器(層)效果差、洗苯煤氣溫度超35℃,洗苯后煤氣夾帶洗油高,對后置脫硫系統造成沖擊。
煤氣帶油可通過煤氣含油化驗進行定量監測,也可通過濾紙在脫硫塔前取樣口處吸收定性監測。如下圖,明顯可看出煤氣夾帶洗油嚴重。實踐證明,脫硫液屬于堿性溶液,尤其堿法脫硫液,油類在脫硫液中不分層,從脫硫液中不易辨別。

淺談外部因素對濕法脫硫的影響的圖5

2.2含油濃氨水補充到脫硫系統

對于焦化廠來說,采用氨法脫硫較多,脫硫液中氨含量是保證脫硫效率的重要指標,一般控制氨含量在7g/L以上。理論上控制入脫硫塔煤氣溫度在32℃以下,減少再生過程氨逃逸,煤氣中的氨含量能夠滿足脫硫生產的要求。如果煤氣溫度高于32℃,氨揮發損失大,脫硫液中氨含量不足,一般將蒸氨生產的濃氨水補充到脫硫系統。

濃氨水顏色為淡黃色,焦化廠自產濃氨水顏色發黃或發黑,濃氨水中萘或輕質油含量高,直接補充到脫硫液中,運行半年脫硫液顏色逐漸加深至深綠,甚至發黑,泡沫逐漸減少,脫硫系統癱瘓。 


淺談外部因素對濕法脫硫的影響的圖6 3、脫硫液含油的解決措施

3.1對于負壓脫硫、前置氨法脫硫,重點做好初冷器、電捕焦油器、預冷器的運行管理,初冷器后煤氣溫度宜控制在18-21℃范圍,每降低1℃,煤氣中含萘約減少0.05g/Nm3。通過初冷器冷卻噴灑可將大部分萘、焦油、煤粉從煤氣中分離出來,再通過電捕焦油器、預冷器,進一步降低煤氣中的焦油、煤粉等雜質,保證進入脫硫塔煤氣中的焦油含量不大于50mg/Nm3、萘含量不大于200mg/Nm3。初冷器、電捕焦油器、預冷器熱洗、清掃時,調整脫硫再生塔液位調節器,保持大溢流,將雜質通過泡沫帶出,避免消泡后單質硫沉積。

對于后置堿法脫硫,要控制洗苯塔后煤氣溫度低于35℃,并且定期更換洗苯塔頂部捕霧層或增設捕霧器,減少煤氣夾帶洗油。

3.2濃氨水不建議直接補充至脫硫液系統,可將濃氨水或熱氨汽補充到循環氨水系統或脫硫前煤氣系統中,既能減少濃氨水帶油對脫硫液的影響,又能減少脫硫系統漲液。受條件限制,濃氨水確需補充脫硫系統,應控制蒸氨塔頂部分縮器溫度在88-92℃,提高濃氨水濃度至15%以上。上蒸氨塔的剩余氨水系統增設陶瓷管過濾器或提高氣浮除油機除油效率,降低濃氨水含油。

3.3酞菁鈷類催化劑抗油性能差,一旦出現再生槽消泡現象,脫硫液發黑,基本上可定性為脫硫液含油造成。首先要分析油的來源,采取措施對源頭治理,按理論消耗量的2-3倍添加催化劑,保持脫硫液中有效催化劑含量滿足生產要求,并加大再生風量,提高再生效果,將脫硫液中的硫氫化鈉轉化為單質硫,提高脫硫效率,一般3-5天可恢復正常。

3.4加大再生槽溢流,通過壓濾機濾布過濾除油,加快系統恢復。

3.5可適當往脫硫系統添加50kg洗衣粉,提高發泡效果,減輕催化劑中毒現象,加快油的分離。

3.6脫硫前煤氣帶油持續偏高,即使采取以上措施,系統泡沫層也不易形成,懸浮硫易沉降堵塞脫硫塔填料或設備管道,建議更換DSH高硫容抑鹽催化劑,該催化劑是多金屬催化中心復合型催化劑,抗油發泡性能好,硫容高,脫硫效率高,可應對煤氣持續帶油的惡劣生產狀態,避免脫硫液帶油消泡,懸浮硫沉降堵塞設備的問題。

焦爐煤氣脫硫系統漲液原因分析及應對措施

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1、脫硫系統漲液原因分析

1.1化合水

脫除硫化氫時,伴隨氧化還原反應,不管硫化氫轉化為硫磺還是轉化為副鹽(硫代鹽、硫酸鹽、硫氰酸鹽),硫化氫中的氫離子均會轉化為化合水。

H2S + NH4OH + HCN+ 1/2O2 → NH4SCN +2H2O

2H2S + 2NH4OH + O2 → (NH4)2S2O3 + H2O

H2S + 2NH4OH + 2O2 → (NH4)2SO4 + 2H2O

H2S + 1/2O2 → S + H2O

理論計算每脫除1噸硫化氫,將生成0.53噸化合水,以100萬噸焦化企業為例,煤氣發生量5萬m3/h,硫化氫含量5-8g/Nm3,每日生成化合水3.18-5.09噸。

1.2煤氣夾帶及飽和水的變化

焦爐煤氣因流速高、出口距設備頂部高度差小、捕霧設備效果差等因素易夾帶大量噴灑液進入脫硫塔,造成脫硫液漲液。

不同溫度下,煤氣含飽和水不同。同樣壓力下,溫度越高煤氣含飽和水越多,如果脫硫塔出口煤氣溫度低于進口煤氣溫度,那么煤氣中部分飽和水進入脫硫系統。不同溫度下煤氣飽和水含量如下:

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1.3外部水

貧富液泵、泡沫泵機封冷卻水、催化劑活化用水、蒸汽凝水、生活用水等外部水進入脫硫系統。

1.4補加濃氨水

氨法脫硫中,脫硫液中的揮發氨隨溫度升高產生逃逸,脫硫塔出口煤氣溫度高于32℃,焦爐煤氣中的氨不能滿足脫硫所需的氨含量(7g/l),脫硫效率降低,需要補充濃氨水來提高堿源。一般焦化廠采用蒸氨工序生產的濃氨水補充進入脫硫系統,以百萬噸焦化產能為例,10-12%的濃氨水產量約為30噸/天。

2、減少脫硫液漲液的措施

2.1脫硫塔前煤氣管道增加捕霧器,并在煤氣管道上增設水封,減少煤氣夾帶。

2.2控制脫硫塔出口煤氣溫度高于進口5℃以上,以100萬焦炭生產能力為例,煤氣發生量5萬m3/h,經過脫硫塔后,煤氣溫度從26℃提高到31℃,煤氣中飽和水將增加0.385t/h,即脫硫系統理論上每天減少飽和水約9噸,大于脫硫反應化合水的生成量。

2.3生產中勤巡檢,避免機封冷卻水竄漏進入脫硫系統;機封冷卻水及脫硫生活用水外排,禁止進入脫硫系統;催化劑活化用水改為采用脫硫液活化。

2.4控制脫硫液及煤氣溫度,保持脫硫塔出口煤氣溫度小于32℃,減少氨逃逸,不補充濃氨水,或者將濃氨水、氨汽補入脫硫前煤氣系統。

總結
淺談外部因素對濕法脫硫的影響的圖11
焦爐煤氣與脫硫液的組分復雜、脫硫過程的副反應多,影響脫硫效率的因素也多,若不能及時發現潛在的風險、糾正平時操作中的一些不規范行為,時間久了就會造成脫硫工序的混亂。要使煤氣脫硫工序能夠長期穩定、高效運行,須要從煤氣凈化的源頭入手,管控好初冷器、電捕焦油、預冷器或洗苯塔的運行,減少煤氣中雜質進入脫硫系統,為脫硫系統創造良好的生產工況,實現脫硫系統長期穩定、低成本運行。
來源:東獅脫硫技術協作網
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