浅谈外部因素对湿法脱硫的影响

浅谈外部因素对湿法脱硫的影响的图1
前言
浅谈外部因素对湿法脱硫的影响的图2

作者贾  鹏
长春东狮科技(集团)有限责任公司    新产品服务管理中心
摘要 本文重点介绍了焦化厂湿法脱硫系统油多、涨液等问题的原因分析以及应对措施,就如何降低外部因素对湿法脱硫的影响、实现脱硫系统稳定运行进行探讨。
关键词湿法脱硫、涨液、含油、影响分析、应对措施。
焦化厂湿法脱硫分类

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脱硫系统从脱硫塔安装位置进行分类,主要分为负压脱硫和正压脱硫,实际应用中正压脱硫工艺较普遍,正压脱硫又分为前置脱硫及后置脱硫。所谓负压脱硫是指脱硫塔安装在鼓风机前,经电捕焦油器脱除焦油雾后的焦炉煤气,负压状态下进入脱硫塔,负压脱硫的优点是煤气未经鼓风机压缩升温,脱硫前可不设置煤气冷却设备。前置脱硫是指脱硫塔在鼓风机后、洗苯塔前,一般以氨法脱硫为主,无需添加碱源,但异味大。后置脱硫是指脱硫塔在洗苯塔后,由于煤气中的氨在洗苯前吸收处理,后置脱硫以碳酸钠为碱源。
焦油、洗油对脱硫系统的影响及应对措施

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1、焦油、洗油的危害
煤气中焦油、洗油对脱硫的影响主要有两个方面:一是消泡,焦油、洗油本身具有消泡作用,使脱硫再生槽在再生浮选过程中难以形成泡沫层,脱硫液中悬浮硫高,硫颗粒易附着在脱硫塔填料上,造成脱硫塔堵塞。沉淀在槽底,日积月累会堵塞脱硫液管道,造成脱硫液循环量进出失衡,发生脱硫液吸空、冒槽、淹塔封煤气等事故。二是催化剂中毒,油类物质黏性强,易吸附在催化剂表面,包裹住催化剂,从而使催化剂失活,无法有效参与到再生反应,出现催化剂“中毒”现象。比如黑龙江七台河某焦化厂,使用888催化剂,化验催化剂浓度30mg/L,PH值9.2,低塔再生,喷射器开16组,未堵板,喷射器无堵塞现象,再生空气量满足生产要求,但用电位计测量贫液电位-400mv以下,脱硫液在吸收煤气中的硫化氢后,形成的硫氢化钠不能在再生槽内被氧化转化为单质硫,再生槽顶部无泡沫,不仅脱硫效果差,而且碱耗是理论消耗的两倍。
2、焦油、洗油的来源分析
2.1煤气夹带
焦炉产生的荒煤气经高压氨水喷洒,温度降至80℃左右,荒煤气中含有大量的焦油、萘、煤粉等杂质,经初冷器冷却降温至18-21℃,可将煤气中90%以上的杂质去除,再经过电捕焦油器进一步净化,煤气中杂质含量控制在50mg/Nm3以下,能够满足脱硫生产的要求。但实际生产中,焦炉煤气成分受煤种、炉温、集气管压力的影响,煤气中杂质含量变化大,一旦初冷器、电捕焦油器运行管理不到位,初冷器、电捕焦油器运行效果差,或者是初冷器、电捕焦油器热洗清扫期间,易造成煤气中含油超标,对负压脱硫及前置脱硫系统造成冲击。洗苯塔捕雾器(层)效果差、洗苯煤气温度超35℃,洗苯后煤气夹带洗油高,对后置脱硫系统造成冲击。
煤气带油可通过煤气含油化验进行定量监测,也可通过滤纸在脱硫塔前取样口处吸收定性监测。如下图,明显可看出煤气夹带洗油严重。实践证明,脱硫液属于碱性溶液,尤其碱法脱硫液,油类在脱硫液中不分层,从脱硫液中不易辨别。

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2.2含油浓氨水补充到脱硫系统

对于焦化厂来说,采用氨法脱硫较多,脱硫液中氨含量是保证脱硫效率的重要指标,一般控制氨含量在7g/L以上。理论上控制入脱硫塔煤气温度在32℃以下,减少再生过程氨逃逸,煤气中的氨含量能够满足脱硫生产的要求。如果煤气温度高于32℃,氨挥发损失大,脱硫液中氨含量不足,一般将蒸氨生产的浓氨水补充到脱硫系统。

浓氨水颜色为淡黄色,焦化厂自产浓氨水颜色发黄或发黑,浓氨水中萘或轻质油含量高,直接补充到脱硫液中,运行半年脱硫液颜色逐渐加深至深绿,甚至发黑,泡沫逐渐减少,脱硫系统瘫痪。 


浅谈外部因素对湿法脱硫的影响的图6 3、脱硫液含油的解决措施

3.1对于负压脱硫、前置氨法脱硫,重点做好初冷器、电捕焦油器、预冷器的运行管理,初冷器后煤气温度宜控制在18-21℃范围,每降低1℃,煤气中含萘约减少0.05g/Nm3。通过初冷器冷却喷洒可将大部分萘、焦油、煤粉从煤气中分离出来,再通过电捕焦油器、预冷器,进一步降低煤气中的焦油、煤粉等杂质,保证进入脱硫塔煤气中的焦油含量不大于50mg/Nm3、萘含量不大于200mg/Nm3。初冷器、电捕焦油器、预冷器热洗、清扫时,调整脱硫再生塔液位调节器,保持大溢流,将杂质通过泡沫带出,避免消泡后单质硫沉积。

对于后置碱法脱硫,要控制洗苯塔后煤气温度低于35℃,并且定期更换洗苯塔顶部捕雾层或增设捕雾器,减少煤气夹带洗油。

3.2浓氨水不建议直接补充至脱硫液系统,可将浓氨水或热氨汽补充到循环氨水系统或脱硫前煤气系统中,既能减少浓氨水带油对脱硫液的影响,又能减少脱硫系统涨液。受条件限制,浓氨水确需补充脱硫系统,应控制蒸氨塔顶部分缩器温度在88-92℃,提高浓氨水浓度至15%以上。上蒸氨塔的剩余氨水系统增设陶瓷管过滤器或提高气浮除油机除油效率,降低浓氨水含油。

3.3酞菁钴类催化剂抗油性能差,一旦出现再生槽消泡现象,脱硫液发黑,基本上可定性为脱硫液含油造成。首先要分析油的来源,采取措施对源头治理,按理论消耗量的2-3倍添加催化剂,保持脱硫液中有效催化剂含量满足生产要求,并加大再生风量,提高再生效果,将脱硫液中的硫氢化钠转化为单质硫,提高脱硫效率,一般3-5天可恢复正常。

3.4加大再生槽溢流,通过压滤机滤布过滤除油,加快系统恢复。

3.5可适当往脱硫系统添加50kg洗衣粉,提高发泡效果,减轻催化剂中毒现象,加快油的分离。

3.6脱硫前煤气带油持续偏高,即使采取以上措施,系统泡沫层也不易形成,悬浮硫易沉降堵塞脱硫塔填料或设备管道,建议更换DSH高硫容抑盐催化剂,该催化剂是多金属催化中心复合型催化剂,抗油发泡性能好,硫容高,脱硫效率高,可应对煤气持续带油的恶劣生产状态,避免脱硫液带油消泡,悬浮硫沉降堵塞设备的问题。

焦炉煤气脱硫系统涨液原因分析及应对措施

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1、脱硫系统涨液原因分析

1.1化合水

脱除硫化氢时,伴随氧化还原反应,不管硫化氢转化为硫磺还是转化为副盐(硫代盐、硫酸盐、硫氰酸盐),硫化氢中的氢离子均会转化为化合水。

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

2H2S + 2NH4OH + O2 → (NH4)2S2O3 + H2O

H2S + 2NH4OH + 2O2 → (NH4)2SO4 + 2H2O

H2S + 1/2O2 → S + H2O

理论计算每脱除1吨硫化氢,将生成0.53吨化合水,以100万吨焦化企业为例,煤气发生量5万m3/h,硫化氢含量5-8g/Nm3,每日生成化合水3.18-5.09吨。

1.2煤气夹带及饱和水的变化

焦炉煤气因流速高、出口距设备顶部高度差小、捕雾设备效果差等因素易夹带大量喷洒液进入脱硫塔,造成脱硫液涨液。

不同温度下,煤气含饱和水不同。同样压力下,温度越高煤气含饱和水越多,如果脱硫塔出口煤气温度低于进口煤气温度,那么煤气中部分饱和水进入脱硫系统。不同温度下煤气饱和水含量如下:

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1.3外部水

贫富液泵、泡沫泵机封冷却水、催化剂活化用水、蒸汽凝水、生活用水等外部水进入脱硫系统。

1.4补加浓氨水

氨法脱硫中,脱硫液中的挥发氨随温度升高产生逃逸,脱硫塔出口煤气温度高于32℃,焦炉煤气中的氨不能满足脱硫所需的氨含量(7g/l),脱硫效率降低,需要补充浓氨水来提高碱源。一般焦化厂采用蒸氨工序生产的浓氨水补充进入脱硫系统,以百万吨焦化产能为例,10-12%的浓氨水产量约为30吨/天。

2、减少脱硫液涨液的措施

2.1脱硫塔前煤气管道增加捕雾器,并在煤气管道上增设水封,减少煤气夹带。

2.2控制脱硫塔出口煤气温度高于进口5℃以上,以100万焦炭生产能力为例,煤气发生量5万m3/h,经过脱硫塔后,煤气温度从26℃提高到31℃,煤气中饱和水将增加0.385t/h,即脱硫系统理论上每天减少饱和水约9吨,大于脱硫反应化合水的生成量。

2.3生产中勤巡检,避免机封冷却水窜漏进入脱硫系统;机封冷却水及脱硫生活用水外排,禁止进入脱硫系统;催化剂活化用水改为采用脱硫液活化。

2.4控制脱硫液及煤气温度,保持脱硫塔出口煤气温度小于32℃,减少氨逃逸,不补充浓氨水,或者将浓氨水、氨汽补入脱硫前煤气系统。

总结
浅谈外部因素对湿法脱硫的影响的图11
焦炉煤气与脱硫液的组分复杂、脱硫过程的副反应多,影响脱硫效率的因素也多,若不能及时发现潜在的风险、纠正平时操作中的一些不规范行为,时间久了就会造成脱硫工序的混乱。要使煤气脱硫工序能够长期稳定、高效运行,须要从煤气净化的源头入手,管控好初冷器、电捕焦油、预冷器或洗苯塔的运行,减少煤气中杂质进入脱硫系统,为脱硫系统创造良好的生产工况,实现脱硫系统长期稳定、低成本运行。
来源:东狮脱硫技术协作网
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