“888”型催化剂在煤气脱硫装置上的应用
摘要:在脱硫工艺中应用“888”型催化剂的生产试验表明,不仅可将煤气的脱硫效率提高,脱 硫到90%~95%而且脱硫成本可降低25%。
关键词:煤气脱硫;“888”脱硫催化剂;应用效果
煤气中的硫来自原料煤中,存在形式主要是硫化氢,亦有少量有机硫(主要是COS)。煤中的硫 主要都转化为硫化氢。在炼焦过程中煤中的硫约有17%转化进入煤气,假设煤的含硫量为1%,则焦 炉煤气中的硫化氢含量约为5.625g/m3(以每吨煤产焦炉煤气320m3计)。国家标准对城市煤气中 硫化氢含量的要求为20mg/m3;要求高的工业用户一般对硫化氢含量的要求为50mg/m3,随着环保 管理的不断加强,对煤气彻底脱硫尤显重要。
煤气脱硫即采用一定的技术手段将H2S、HCN等有害物质从焦炉煤气中脱除。脱硫工艺一般分 为湿法和干法。湿法脱硫属于成熟工艺,主要有直接氧化法、化学吸收法、物理吸收法等。目前应用 最广的是直接氧化法。吸收剂主要有碳酸钠、氨水。而用得最多的是碳酸钠。氧化剂经历了砷碱、萘 醌、栲胶、蒽醌等的逐步改良,一些脱硫性能优良的新型催化剂已逐步被推广应用。
1 山东民生煤化公司脱硫工艺现状
山东民生煤化公司现有焦炉6座,设计能力为35万t/a,煤气发生量为1.5~2.0万m3/h,焦炉 煤气中H2S含量为4~8g/m3。工艺采用湿法脱硫。工艺过程如下。
焦炉煤气经鼓风、冷凝、硫铵、洗涤、粗苯工序冷却、洗氨、洗苯、洗萘等后依次进入1#、2#脱硫 塔,温度为35~40℃,与pH值为8.5~9.2的脱硫液逆流接触进行脱硫的化学反应,脱除煤气中H2S 后送入煤气公司。从1#、2#脱硫塔流出的富液进入富液槽,经富液泵送往喷射再生器,再生后的贫 液经液面调节器流至贫液槽,由贫液泵经换热器抽送至脱硫塔顶进行喷洒。浮选出的泡沫自流入硫 泡沫中间槽、地下槽,然后由空压气打至硫泡沫高位槽,经搅拌进入熔硫釜做熔硫处理以生产硫磺。 焦炉煤气进脱硫塔前H2S含量一般为4~8g/m3,国家标准要求出口H2S低于20mg/m3。脱硫 系统工艺流程示于图1。
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该装置工艺采用喷射自吸氧化再生产工艺,2台脱硫塔串联,煤气处理量为5000m3/h。 脱硫催化剂原设计为栲胶,投产时采用TS-8505,由于系统再生能力小,催化剂活性低,脱硫效 果较差。后采用OMC催化剂,同时更换了再生槽和喷射器,增大了再生能力,脱硫效果逐渐变好,效率增至99%以上,经二级干箱脱硫后,基本能保证城市煤气质量。
1995 年,煤气公司南煤气贮罐建成,由煤化公司直接供煤气到新建气柜,为降低边界前回收净化 系统设备阻力取消了干法脱硫装置。取消干箱后,脱硫装置再生能力没有余量,不耐负荷冲击,致使 脱硫系统恶化,脱硫效率下降,煤气含硫量远远超出规定的指标要求,其间,也曾使用NPC燃气净化 液,但由于该装置经近10 年的运行,母液系统恶化,副盐浓度较高,设备腐蚀严重,只能维持运行。因 此,2003年6~7月对现有脱硫装置进行工艺及设备改造,对脱硫再生系统、吸收系统及熔硫系统分 别进行了完善,并对近几年使用OMC情况进行了总结。由于OMC在本脱硫系统中载氧能力差,再 生能力逐步恶化,根据本公司实际工艺状况,选择一个适合的催化剂代替OMC尤显重要。
2 OMC脱硫催化剂与“888”脱硫催化剂使用效果比较
湿式氧化法的脱硫工艺大致可划分为脱硫、再生和硫回收三部分。再生与硫回收系统不好时就 会引起溶液中的悬浮硫含量增高,造成脱硫塔阻力增大,脱硫效率降低。众所周知,湿式氧化法脱硫 工艺技术的一个特别技术关键是选择合适的脱硫催化剂及相应的应用方法。因催化剂及应用方法不 但对气体的净化度有重大影响,而且对催化氧化反应析出来的硫磺是否会造成脱硫塔的阻力升高、堵 塔堵管以及脱硫塔运行费用高低,是否便于管理和操作,有无环保问题等,都有密切关系。根据历年 来脱硫催化剂的使用情况,结合本公司脱硫装置特点,经有关技术人员论证,决定采用东北师范大学 生产的新型脱硫催化剂“888”,于2003年9月初投入使用。
“888” 脱硫催化剂是以酞菁钴化合物为主体物质的催化剂,不但能吸附O2活化O2,而且对硫也 有一定的活化作用,使其形成多硫化物。多硫化物中的硫原子最多可到 9个,当硫原子不到9个时, 还能继续吸入单质硫参与到里面,多硫化物被再生氧化时析出硫,以致溶液中的悬浮硫逐渐降低,因 此,具有较高的载氧性和稳定性。
在应用过程中一定要注意,脱硫的正常管理要跟上,确保脱硫液循环量和脱硫液的再生效果,才 能更好地发挥“888”的作用。尤其再生氧化槽及自吸空气喷射器的性能和平时的精心调节,优化工艺 指标等更加重要。
经近两年的试运行,“888”脱硫催化剂不堵塔,易再生,副反应少,脱硫效率一般在90%~95%,外供煤气硫化氢含量在300mg/m3以下。
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3 使用“888”型催化剂技术经济效果分析
OMC脱硫催化剂450元/kg,日耗0·5kg,脱硫剂费用为225元/d;“888”脱硫催化剂455元/kg, 日耗0·25kg,脱硫剂费用为114元/d;而且,加入“888”脱硫催化剂后,加碱量也大幅度降低,由原来 的日耗纯碱0·5t以上降低为日耗0·3~0.5t,脱硫成本可降低25%。
4 结论
山东民生煤化有限公司使用“888”型催化剂近两年的实践表明:①使用“888”型催化剂脱硫效率 高,可提高到90%~95%,且能脱除部分有机硫;②溶液易于制备,不易造成组分失调,且副反应物量 少;③再生浮选的硫泡沫相对密度大,熔硫易于分离,且硫回收率高,硫磺产量高,脱硫费用大大降低。 参考文献:
[1] 肖瑞华,白金锋.煤化学产品工艺学.北京:冶金工业出版社,2004.
[2] 梁江禄,汪晓梅.888脱硫催化剂及其应用技术.煤化工,1998,(4):41~43.
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