焦炉煤气脱硫工艺优化

焦炉煤气脱硫工艺优化
刘文荣;赵永华;吕圣会;李振
【摘要】Hydrogen sulfide has been in a high level after desulfurization tower in Taishan coking company of Laiwu City. The thermal oil is used instead of steam, the temperature of ammonia water that entering the ammonia still is improved, the tar content in ammonia water before ammonia still is reduced, so that ammonia distillation system is optimized. Through some desulfurization measures included foam adjustment, improving quality of desulfurizing solution, adjusting the catalyst amount and so on, two-stage desulfurization is realized. Hydrogen sulfide content is reduced from 1 200 mg/m3 in 2013 to 180 mg/m3 in 2014, which has meet the national discharged standard.%莱芜市泰山焦化有限公司脱硫塔后硫化氢含量一直偏高。

通过采取导热油替代蒸汽、提高进蒸氨塔氨水温度、降低进蒸氨塔前氨水中焦油含量等措施优化蒸氨系统，采取泡沫调节、提高脱硫液质量、调整催化剂添加量等措施优化脱硫系统，实现了双级脱硫，硫化氢含量由2013年的1200 mg/m3降低到2014年的180 mg/m3，达到国家排放标准。

【期刊名称】《山东冶金》
【年(卷),期】2014(000)004
【总页数】3页(P53-54,57)
【关键词】蒸氨;脱硫;导热油;硫化氢
【作者】刘文荣;赵永华;吕圣会;李振
【作者单位】莱芜市泰山焦化有限公司，山东莱芜271100;莱芜市泰山焦化有限
公司，山东莱芜271100;莱芜市泰山焦化有限公司，山东莱芜271100;莱芜市泰山焦化有限公司，山东莱芜271100
【正文语种】中文
【中图分类】TQ546.5
泰山焦化公司现有TJL5550D型（2×65孔）2座，焦炉煤气产生量为65 000
m3/h，焦炉煤气中硫化氢的含量是一项重要的环保指标，直接关系到焦炉煤气燃烧后二氧化硫的排放量，国家环保部门规定企业二氧化硫的排放指标必须小于
100 mg/m3，相应的硫化氢指标要控制在200 mg/m3以下。

泰山焦化公司自2008年脱硫系统投产以来，脱硫塔后硫化氢含量一直偏高，且波动较大，最高可达1 300 mg/m3以上，限制了正常生产。

泰山焦化公司脱硫系统采用氨法脱硫技术，主要设备有1台预冷塔，2台脱硫塔，2台再生塔，3台脱硫液循环泵，2台蒸氨塔，并设有4台熔硫釜进行硫泡沫处理。

1）蒸氨系统工艺。

剩余氨水进入氨水过滤器去除焦油等杂质，与蒸氨废水换热升温，加热后加入含30%NaOH的碱液后，再进入蒸氨塔，利用导热油在再沸器对
废水加热产生的蒸汽进行蒸氨，蒸出的氨气进入氨分缩器，部分冷凝下来的液体入蒸氨塔做回流，未冷凝的氨气进入冷凝冷却器冷凝成浓氨水进入脱硫系统溶液槽做脱硫氨源。

塔底废水经过废水冷却器后泵送至生化处理进行处理。

2）脱硫系统工艺。

来自鼓冷工段的荒煤气进入预冷塔，将煤气冷却至25～27℃，然后从底部进入脱硫塔与塔顶喷洒的30～35℃脱硫液逆流接触洗涤，吸收煤气中的H2S和HCN等物质，煤气中H2S脱至200 mg/m3后进入硫铵工段。

主要化学反应如下：
从脱硫塔吸收了H2S和HCN的脱硫液经脱硫塔液封槽进入溶液循环槽，补充滴
加催化剂溶液后用溶液循环泵泵送至溶液换热器进行换热，然后进入再生塔再生。

压缩空气与脱硫富液由再生塔下部并流进入再生塔进行氧化再生反应，再生后的脱硫贫液溢流至脱硫塔顶循环喷淋脱硫。

再生塔顶浮出的硫泡沫自流至泡沫槽，经搅拌、沉降、分离，再由泡沫泵加压后送至熔硫釜熔硫，生产硫磺外销。

清液进入缓冲槽冷却后泵送至溶液循环槽或返回泡沫槽。

蒸氨和脱硫是两个不可分割的系统，要想控制好硫化氢，必须从蒸氨系统出发，保证蒸氨效果，提高氨水浓度，使脱硫液中游离氨含量增加。

3.1 蒸氨系统优化
3.1.1 导热油替代蒸汽
随着技术的逐渐发展，采用直接蒸汽蒸氨法已不适应现代化大型企业的发展。

泰山焦化公司在2011年投入使用导热油的工艺，导热油具有热焓大、耐温高、抗氧化、无腐蚀、导热性能好等特点。

导热油技术的应用对蒸氨和脱硫工艺主要有以下优点：1）在常压条件下，可获得很高的操作温度。

即可大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性。

2）蒸氨塔温度波动变小，氨氮含量明显降低且趋于稳定。

3）导热油进熔硫釜之后，由于温度高于蒸汽，熔硫速度明显加快，硫磺产量逐渐提高，有助于系统内泡沫的处理。

4）减少了废水产生量，既节约了大量蒸汽，又降低了生化处理的负荷。

3.1.2 提高进蒸氨塔氨水温度
为进一步提高剩余氨水的处理量，尽量开发蒸氨塔的能力，泰山焦化公司在导热油系统投产后对蒸氨各项指标进行排查优化，发现进蒸氨塔氨水温度较低，平均温度只有60℃左右，限制了蒸氨塔的处理量。

经过分析，确定氨水换热器效果较差，
对两台换热器进行了更换。

为进一步提高氨水浓度，加大进氨分缩器冷却水的流量，部分冷凝下来的液体入蒸氨塔顶作回流，既稳定塔顶温度又提高浓氨水浓度；未冷凝的氨气进入氨冷凝冷却
器冷凝成浓氨水流入溶液循环槽作为脱硫补充液。

经过多次试验，塔顶温度在99～101℃时，氨水浓度和废水合格率较高，蒸氨废水氨—氮含量低于150 mg/L，满足了生化处理进水指标要求；当温度高于101℃时氨水浓度偏低，当温度低于99℃时，废水氨—氮含量较高，蒸氨废水氨—氮含量高于200 mg/L，加重了生
化处理的负担。

通过提高进蒸氨塔氨水温度，适当调整氨分缩器温度，蒸氨效果明显好转，蒸氨效果对比见表1。

3.1.3 降低进蒸氨塔前氨水中焦油含量
剩余氨水处理流程为：剩余氨水槽→剩余氨水泵→氨水过滤器→生化处理系统→蒸氨塔（含再沸器）→氨水换热器。

日常进行生化处理进水及出水水质化验时，发现废水系统含焦油较多，为此，先后进行了剩余氨水泵进口提高改造，氨水过滤器更换陶瓷管，制定氨水换热器放空制度，蒸氨塔再沸器排渣管改造等，最大程度减少废水系统的焦油含量。

主要有以下两个优点：1）减少蒸氨塔内焦油渣的量，塔盘不易封堵，再沸器管束内焦油渣减少，减少设备堵塞次数，利于蒸氨系统稳定运行。

2）蒸氨后浓氨水的质量较高，不含大量油类，进入溶液循环槽后，利于脱硫系统泡沫生成，提高脱硫效果。

3.2 脱硫系统优化
3.2.1 泡沫的调节
脱硫系统再生塔调节的操作是维持脱硫液贫液质量，维持系统液位平衡的关键操作，其中涉及到压缩空气量与溶液量的比例控制，通过液位调节器和压缩空气量相结合进行再生塔泡沫调节。

为此，进行以下几方面的优化：1）恢复脱硫系统仪表，提供准确的溶液量和压缩空气量，多次试验后气液比例在1.25∶1时塔顶泡沫量生成量最好。

2）空压机房进行管道改造，5台空压机由原来与炼焦混用改为3台供脱硫，1台供炼焦，1台备用，保证压缩空气压力稳定。

3）摸索再生塔的调节方法，
通过液位调节器、压缩空气量进行再生塔液位调节，收到较好效果。

4）再生塔顶安装红外线摄像头及配套设备，在值班室可随时观测塔顶泡沫溢流情况，方便职工监控和调节。

3.2.2 进一步提高脱硫液质量
再生塔内除了进行一部分催化氧化反应外，还有部分副反应的产生，主要产物为硫代硫酸铵和硫氰酸按，反应式如下：
如果不及时对副反应产物脱出，就会影响正常的化学平衡，抑制再生反应的进行，从而恶化脱硫液的质量，影响硫化氢吸收。

为降低贫液中的副盐含量，并回收副盐取得一定的经济效益，泰山焦化公司2011年投产副盐项目，每天处理部分脱硫液50 m3左右，优化脱硫系统贫液质量，保证了副盐总含量控制在300 g/m3以内，给硫化氢顺利吸收打下了基础。

3.2.3 调整催化剂添加量
脱硫系统催化剂的作用是缩短再生塔内空气与脱硫液的反应时间，参与化学反应，但不影响化学平衡，主要反应式为：
再生反应虽然不消费催化剂，但脱硫剂会随着放硫磺排出系统，这就要不断添加催化剂，原来每班次加催化剂2 kg，为加快再生塔内的反应，提高催化剂浓度，现
在每班次加5 kg，催化剂浓度在70～80 mg/L。

3.2.4 改造再生塔塔顶贫液管道
脱硫系统再生塔与脱硫塔之间原设计管道如图1所示。

由图1可以看出，脱硫液由管道1、2流出汇集到一起，然后再分别进入两个脱硫塔，理论上可以通过调节阀门5来控制进入两个脱硫塔的溶液流量，但实际操作
中即使阀门5全部打开，进入3管道的脱硫液流量为600～1 200 m3/h，进入4管道的脱硫液流量为200～600 m3/h，这就造成了脱硫液分流不均匀，偏流严重，南台脱硫塔脱硫效果差。

针对以上问题，经过研究分析决定，将管道1和2之间的横管A断开，靠近管道2的开口用盲板封堵，靠近管道1的开口用DN700弯头与下部旁通管道B连接，并在自动调节阀5与闸阀8之间增加盲板，关闭6号闸阀，实现了再生塔脱硫塔一对一供应。

改造后进入3管道与4管道的脱硫液流量均为800～1 200 m3/h，杜绝了偏流现象，有效的发挥出两台脱硫塔的作用，真正实现双级脱硫，大幅度降低硫化氢含量。

经过对蒸氨和脱硫系统的一系列改造，把握住蒸氨系统的关键操作，调整催化剂添加量以稳定脱硫液成分，改造再生塔塔顶贫液管道以实现双级脱硫，从而施大幅度降低硫化氢含量，脱硫塔后硫化氢指标由2013年的1 200 mg/m3降低到2014年的180 mg/m3，其中最低指标已达到50 mg/m3以下，焦炉烟囱二氧化硫在线监测数据低于100 mg/m3，符合国家标准排放。