天铁焦化厂焦化煤气脱硫系统存在的问题及改进
1、前言
天铁焦化厂现有 58-Ⅰ型 42 孔焦炉一座， 58-Ⅱ型 42 孔焦炉两座， JN43-80 型 42 孔焦炉一座，年产焦炭能力112万t 2006年为了适应生产的需要投资3000余万元，新建了脱硫脱氰系统来去除煤气中的H2S 和 HCN 脱硫脱氰系统自 2007 年 5 月底投产以后，脱硫系统先后发现脱硫液pH值偏低偏高、副盐增长迅速、脱硫塔防腐层的脱落漏腐蚀严重等多项问题，针对存在的这些多项技术改造，使生产日渐趋于正常。
2、脱硫系统工艺概述
脱硫工艺见图1
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来自鼓冷工段的粗煤气经预冷塔预冷后，进入一级脱硫再生塔的脱硫段下部,与塔顶喷淋下来的脱硫贫液逆流接触洗涤，发生如下反应:
NH3+H2O=NH4OH；H2S+NH4OH=NH4HS+H2O；NH4OH+HCN=NH4CN+H2O；
NH4OH+CO2=NH4HCO3；NH4HS+NH4HCO3+(X-1)S=(NH4)2Sx+CO2+H2O
吸收了 H2S 和 HCN 的脱硫液至脱硫塔底槽，补充催化剂溶液，用溶液循环泵抽送至位于脱硫再生塔顶的喷射氧化再生塔，再生塔顶部喷嘴同时自吸空气，在催化剂的作用下进行氧化再生 反应原理如下:
NH4HS+1/2O2=S +NH4OH；(NH4)2Sx+O2=Sx +2NH4OH
再生后的溶液经过液位调节器自流入脱硫段顶部循环使用从一级脱硫系统净化后的煤气依次进入二、三级脱硫系统
从脱硫再生塔溢流出来的硫泡沫自流到泡沫槽，分离出的清液自流返回脱硫系统 浓缩后的硫泡沫用泵打入熔硫装置进行熔融，熔融后产生的清液流回脱硫系统，生产的硫磺放入冷却盘，然后外运
3、存在的问题及处理方法
脱硫系统在投产之后，存在一些问题，影响系统的正常运行，如脱硫液碱度偏低、脱硫液温度高、脱硫液中的副盐增长迅速、脱硫塔内防腐层脱落、熔硫釜堵塞现象严重等这些问题的存在，使得脱硫系统脱硫效果不好，一直未达到生产目标。针对存在的这些问题，我厂进行了多项技术改造，使生产状况得到了大大的改善
3.1 脱硫液的碱度偏低
溶液吸收H2S为酸碱中和反应，因此溶液的总碱度和NH4+浓度是影响吸收过程的主要因素，在一定范围内气体净化度、溶液的硫容量、总传质系数随着NH4+浓度的增加而增加，总碱度越高，pH值越大。
对脱硫系统中NH4+的补充是通过将硫铵工段蒸氨塔中蒸出的氨气送入脱硫塔进行补充，但由于从蒸氨塔中出来的氨气温度高达85oC- 95oC，在氨气溶入脱硫液后，不仅使脱硫液的温度提高了3oC-5oC ,而且使脱硫液中氨气的挥发严重，浪费了大量的资源。针对这个问题，在蒸氨工序增加了一个 90 m3的氨气冷凝冷却器，对蒸氨塔出来的氨气进行冷却后，连续向脱硫系统进行补充，保证了脱硫系统碱度的稳定
3.2 脱硫液温度高
脱硫液吸收H2S为放热反应，降温对吸收H2S有利，再生反应随着温度升高而加快，但温度过高则对硫结晶增大不利。同时也影响溶液粘度和表面张力，对浮选不利。当温度超过45oC时，副反应速度明显加快，超过50oC副盐生成急剧上升。以氨水为碱源时，再生温度应不超过40oC。
脱硫系统原来由于将蒸氨塔出来的85oC- 95oC高温氨气及熔硫釜出来的温度高达95oC左右的熔硫清液加入系统，使得系统的操作温度偏高，系统脱硫液的温度经常保持在40oC以上，最高时高达49oC，这严重影响了脱硫塔的脱硫效果。针对这两个问题，增加了氨水冷凝冷却器并更换了新的熔硫釜，在增加了氨水冷凝冷却器以后，进入脱硫塔的氨水温度在37oC左右。在更换了新的熔硫釜之后，回流到脱硫系统的清液温度也下降到了60oC左右，使得脱硫系统的脱硫液温度基本保持在40oC以下，达到了生产的操作要求。
3.3 脱硫系统副盐增长迅速
NH4CNS浓度高，不但会影响到系统中H2S的平衡分压，而且由于它们在溶液中的不断积累，会降低系统中有效组分的浓度 而且它们易从溶液中析出，破坏脱硫系统的正常工艺条件 副盐的生成快慢与脱硫液中催化剂是否处于正常状态。硫颗粒是否及时分离提取、再生塔的空气量波动大小及系统脱硫液碱度、温度有关系；此外脱硫液温度过高，也会使系统中副盐的生成反应加剧。
副盐对系统的正常运行存在着许多危害，首先容易使催化剂中毒，增加催化剂的使用量；温差大使副盐容易结晶，脱硫液中由于存在这些微小结晶颗粒，容易使循环泵的叶轮损坏，增加泵的检修频率，影响生产的稳定性 在冬季检修时间长时，副盐大量结晶，严重时会堵塞管道。
针对副盐的生成，为保持生产的稳定，我们控制预冷塔后的温度保持在30oC以下。及时提取再生泡沫，保持再生的空气进量，减缓副盐的生成，每周分析脱硫液中的副盐含量2-3次，当浓度超过标准后，及时排出一部分脱硫液，降低脱硫液中副盐含量，但这样就产生了大量的脱硫废液。开工以来，一直把脱硫废液混入煤场煤中，这不但污染了环境，使配合煤的水分、硫分升高，而且浪费了这些脱硫液中所包含的副盐资源。为此，我厂投资兴建了副盐提取装置，计划在2009年前半年投产，到时副盐的问题就能得到根本的解决
3.4 脱硫塔内防腐层的脱落
脱硫液是具有强腐蚀性地，对设备的危害很大，因此一般的脱硫塔都会进行内防腐，我厂脱硫塔也对脱硫塔进行了重防腐。但是在系统运行了半年多之后，发现系统内防腐层发生了脱落，开始堵塞脱硫塔的喷头，造成系统流量和压力提不上去，达不到工艺要求。这个问题如不及时解决，将会减少脱硫系统的使用寿命。因此重新采用玻璃钢对脱硫塔进行了内防腐，目前，1号脱硫塔的内防腐已经完成，2、3号脱硫塔的防腐工作正在进行。
3.5 熔硫釜堵塞
原使用的熔硫系统包括了熔硫釜 沉降槽，换热器等设备，它的工艺流程是硫泡沫用泵经过换热器与熔硫清液换热后，进入熔硫釜，熔硫釜出来的熔硫清液经过沉降槽沉降后，经换热器流回脱硫塔 在投产使用之后不久，由于熔硫清液中含有一定的硫，经过一定时间的积累后，换热器首先出现了堵塞，无法继续使用 原使用的熔硫釜结构复杂，在使用过程中经常出现进出口管道堵塞现象，使得操作人员需要经常清理，在清理过程中，部分脱硫清液流到了熔硫釜上，由于脱硫清液中含有硫，具有强烈的腐蚀性，一段时间后，熔硫釜腐蚀日渐严重，最终无法使用。
结合投产以来的使用经验，于2008年10月份引进了石家庄生产的内分式熔硫釜，该熔硫釜结构简单，操作方便，自投产使用后，未发生问题，降低了操作人员的劳动强度，由于不需要检修，操作环境也得到了大大的改善 同时在更换了新熔硫釜之后，我厂粗硫磺的质量也有了很大的提高
4、结论
脱硫脱氰系统在经过了一年多生产运行后，针对存在的问题进行了多次改造，系统运行质量正在逐步的好转，虽然还有部分的改造项目还在进行，但目前三塔串联运行，塔后煤气含H2S浓度已从改造前的大于500mg/m3，降低到现在的小于150mg/m3说明改造是成功的。
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