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濕式氧化法脫硫再生技術在焦爐氣脫硫中的應用與選擇
發布人:admin 來源: 發布時間:2017-05-03 瀏覽次數:3619

濕式氧化法脫硫技術廣泛應用於氨合成氣、甲醇合成氣、焦爐氣、城市煤氣及各種尾氣的氣體脫除H2S的過程。傳統的脫硫技術沿用已久,並在使用中不斷完善、提高和創新。無論是在氣液傳質設備還是在脫硫催化劑方麵都不斷有新的技術及產品出現,對提高脫硫效率,提高裝置運行周期,降低能耗都起到了明顯的積極作用。

近幾年,隨著全球經濟形勢的變化,對濕法脫硫技術的要求也越來越高。從裝置達標率、節省投資、能耗先進性等各方麵提出來更高的要求。國內外有關技術研發單位從濕法脫硫技術的各個方麵進行了改進與創新(吸收過程傳質設備、脫硫催化劑、再生器等),其中就包括各種不同形式的再生技術。筆者就近幾年大家普遍采用的幾種濕法脫硫再生技術在焦爐氣脫硫的應用情況進行了調研,具體應用情況及相關討論給大家分享如下:

眾所周知,濕法脫硫中脫硫液的再生裝置主要作用是:一方麵氧化被還原的催化劑,另一方麵把被氧化形成的單質硫從脫硫液中浮選分離。傳統的補氧方式主要有兩種,既機械鼓風與噴射自吸再生。典型的工藝流程如下:

1高塔鼓風再生

上世紀50年代濕式氧化法脫硫工藝實現工業化,工藝配套中的再生技術就是高塔再生技術,在高塔中,由壓縮空氣從塔底入塔,通過氣體分布器,空氣泡在上升的過程中溶液裏脫硫催化劑被空氣O2氧化而再生,同時氣泡和單質硫靠表麵張力的作用形成硫泡沫浮到高塔的上部分離。

再生工藝流程:

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主要特點:

a、流程簡單,占地麵積相對較小。

b、機械鼓風空氣量相對穩定,液位、泡沫溢流可以自動控製,操作方便。

c、裝置彈性大

缺點:

a、由於氣液傳質效果差,再生時間長,設備容積大,投資較高。

b、日常管理及檢修難度大。

應用實例:

山西一家焦化企業:年產焦炭100萬噸,焦爐煤氣處理量約50000m3/h

主要設備配置:

脫硫塔:Ø6000 H=37320重量:159790Kg兩台

再生塔:Ø4600/Ø6000 H=49470重量:123210Kg兩台

循環泵:Q=755m3/h H=78m N=280KW三台(兩開一備)

再生空氣量33 m3/min N=185KW三台(兩開一備)

運行情況:該脫硫裝置設置在鼓風機以後,原設計采用氨做堿源,兩塔串聯工藝。由於氣體溫度高(入塔氣溫39℃夏季),氨濃度不夠,補充純堿作為堿源。脫硫前H2S含量57g/m3,脫硫後H2S含量50100mg/m3

近幾年設計脫硫裝置基本選擇在鼓風機前,入塔氣溫得到保障。相應脫硫效果基本達標(≦20mg/m3)。

2噴射自吸再生

噴射氧化再生技術是上世紀七十年代由廣西大學和有關單位協作研發的一種脫硫再生技術。該技術以其生產強度高,設備容積小,投資費用低,節能效果好,操作簡單方便等顯著特點而在大、中型化肥廠,煤氣廠逐步推廣應用,近幾年在焦爐氣脫硫中也逐步采用。


2.1典型的噴射再生工藝流程

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主要特點:

a、與高塔再生比設備投資省(有關工程公司測算一套處理50000m3/h裝置與高塔再生比較節省350萬元以上)。

b、裝置彈性大

c、操作管理方便。

缺點:

占地麵積大

應用實例:

雲南某煤化工有限公司1年產120萬噸焦炭裝置,焦爐氣處理量

3000055000m3/h.

主要設備配置:

脫硫塔:Ø6000 H=44 600重量198000Kg兩台(一開一備)

再生槽:Ø8000/Ø9600 H=10100重量56810Kg兩台(一開一備)

貧液泵:Q=950m3/h H=65m N=280KW 3台(兩開一備)

富液泵:Q=950m3/h H=70m N=280KW 3台(兩開一備)

運行情況:該裝置是在粗苯後脫硫,采用純堿為堿源。新係統開車時,氣量約35000 m3/h,脫硫前H2S 36g/m3,單塔運行脫硫後H2S可脫至20mg/m3左右。氣量45000 m3/h左右時,單塔運行,脫硫後H2S≤50 mg/m3


2.2噴射自吸再生、吸收一塔式脫硫工藝

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主要特點:

流程簡單、占地麵積小

缺點:

a、設備製作費用高,投資大

b、再生貧液自再生槽直接進入脫硫塔,溶液夾帶氣泡,提高了煤氣中的O2含量,增加了安全隱患。

c、日常管理及檢修難度大。

應用實例:

山東某公司焦化廠:120萬噸焦爐 焦爐氣量約60000 m3/h

主要設備配置:

脫硫再生塔: DN7000,H=37495,單塔重量251噸 3台(兩開一備)

循環泵:1700 m3/h,N=560KW3台(兩開一備)

運行情況:雙塔串聯運行,氨法脫硫。脫硫前H2S含量6g/m3,兩級脫硫後H2S≤100mg/m3(設計≤200mg/m3)。

2.3、噴射自吸串鼓風再生(低壓雙射流再生器)

該裝置可用很少的能量達到母液再生的目的,再生時母液壓力為0.040.06MPa,再生空氣的工作壓力為0.020.04MPa。脫硫富液靠重力自流進入低壓雙射流再生器內即可完成再生反應,有效地減少了脫硫係統的電能消耗。

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改進型:綜合塔型脫硫工藝流程

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主要特點:

a、與其他再生工藝比節能效果明顯

b、采用一塔式脫硫、再生。流程簡單,占地少。

缺點:

a、脫硫裝置彈性差。由於設計條件限製,再生空氣量相對富裕量少,在空氣供應係統出現問題或硫負荷增加時脫硫液係統容易惡化,影響脫硫效果。

b、還未見脫高硫應用實例介紹。

應用實例:

山西某焦化廠2

煤氣處理量160000Nm3/h(富裕量10%)。

設備配置情況:

綜合塔:兩台

循環泵:Q=1300m3/hH=52m N=280KW3台(兩開一備)

羅茨風機:Q=37.3m3/min P=39.2KPa N=45KW3台(兩開一備)

運行情況:該脫硫裝置是改造新增裝置,設置在原有脫硫裝置後,采用堿法(碳酸鈉)脫硫。脫硫前煤氣進口H2S含量1.01.5g /Nm3,最高至1.9g/m3,脫硫後煤氣出口H2S含量≤20mg /Nm3

3 主要設備投資、裝置主要功耗、裝置特點對比表:

說明:

a、在應用實例中主要選擇氣量相近或硫負荷相近的裝置進行對比

b、考慮到裝置投資因各種影響因素及調查局限,投資對比隻是將實例中主要設備重量作為對比因素。備用塔器不計。

c、主要功耗對比隻是將裝置主要用電設備配置電機功率進行對比。


4結論與改造建議

通過以上對比可以看出各種再生工藝流程之間的差異。結合各種考慮因素,在正常新裝置設計時建議考慮典型噴射再生工藝,即可滿足脫硫要求,同時方便維修、操作管理,投資省。

裝置改造有關建議:原裝置改造以便提高脫硫效率。達標排放是近幾年焦化企業對脫硫的主要要求,通常要求脫硫後H2S≤20mg/m3,選擇合適的改造方案是眾多廠家討論的熱點。大家都希望采用投資少、功耗低、對係統影響小(係統阻力)、脫硫效果好的改造方案。但由於各個企業的情況不同,受製條件等因素影響,在選擇改造方案時不能達到理想效果。對此幾點建議如下:

4.1選用脫硫堿源時還是以氨法為好。

a、煤氣中氨可直接利用,不需外購。

b、由於環保要求與管理越來越嚴,脫硫液需要提鹽處理。由於原有設計大多氨為堿源,統一處理,無需另外投資。

4.2脫硫塔采用低阻力的傳質設備。由於原有設備大多兩台填料塔串聯運行,阻力較大,再增設新的脫硫裝置需考慮阻力對係統影響。建議采用高效霧化反應塔或其他新型低阻力設備。而且選擇高效霧化反應塔可以不受填料塔的條件影響,在脫硫液循環量的選擇時可根據脫硫需要合理匹配,降低功耗。

4.3脫硫再生工藝可根據脫硫負荷與流程位置選擇噴射再生技術。一般選擇在原脫硫裝置流程前設置新脫硫裝置的,建議選用噴射再生工藝。在原脫硫裝置流程後設置新脫硫裝置的可以考慮無再生槽再生技術或低壓雙射流再生工藝,功耗較低。

4.4新型技術的采用:

近幾年北京化工大學、東北大學等研發單位在超重力技術用於濕法脫硫進行了研究開發與應用。有關資料介紹采用超重力技術脫硫,脫硫液硫容可提高一倍以上,脫硫液循環量可大幅減少,並且安裝位置低,循環泵揚程低,功耗明顯降低。

我公司新開發的無再生槽氧化再生工藝,由於其硫分離與催化劑再生分開進行,可大幅度減少空氣用量,降低動力消耗。

期待兩種新技術在工業應用中匹配應用,達到大幅降低功耗的目的。

說明:以上內容及建議均為筆者個人觀點。

參考資料

[1] 吳元元 謝建培 煤化工脫硫係統運行總結 脫硫技術2012

[2] 氣體脫硫母液再生綜合塔及其運行效果


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