湘鋼HPF脫硫效率的穩定與提高

馮勇

摘 要：以NH3作堿源的HPF脫硫工藝長期運行后，脫硫效率下降。通過源頭控制，降低脫硫塔處理負荷、降低系統熱負荷、增加熱負荷處理能力、降低副鹽含量、提高系統氨含量、優化供風能力，提硫系統改造等措施，可以提升老系統脫硫效率，為煤氣用戶精益生產創造條件，減少環境污染。

關鍵詞：焦化；HPF法；老脫硫系統；脫硫效率

2006年8月，湘鋼焦化廠新建焦爐煤氣脫硫系統投入使用，該系統采用以氨為堿源的HPF脫硫工藝，設計最大處理能力為115000Nm3/小時，凈化后煤氣中H2S含量低于800mg/m3。投產初期脫硫系統運行穩定，脫硫效率達到90%以上，凈化后煤氣中H2S含量低于500mg/m3。

隨著焦化煉焦車間工藝參數調整，煤氣凈化系統設備逐步劣化，該工藝脫硫效率呈現下降趨勢，煤氣中H2S含量上升，2014年，焦爐煤氣H2S含量最高達到1600mg/m3。為滿足焦爐煤氣用戶精益生產需求，緩解環保壓力，穩定與提高脫硫效率成為目前亟需解決的問題。

1 工藝流程

從鼓風來的煤氣，進入直冷式預冷塔，冷卻至25-35℃后，進入兩座并行脫硫塔，與再生塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，以脫除煤氣中的H2S、HCN等雜質，然后送硫銨工段。具體工藝如圖1所示。

2 問題查找

結合脫硫系統設計方案，從脫硫工段工藝流程入手，對脫硫運行參數進行分析，全面診斷脫硫系統存在的原因。主要參數變化見表1。

從參數對比來看，脫硫系統脫硫效率下降的主要原因是工況發生改變，脫硫系統運行負荷增大，脫硫環境溫度過高，催化劑活性下降且再生能力下降。

3 問題解決

3.1 降低脫硫塔處理負荷

由于送高爐生產用的焦炭供小于求，焦爐處于滿負荷生產，甚至是強化生產，焦爐煤氣回收量基本穩定在12萬m3/小時，要降低脫硫塔負荷只能降低入塔煤氣H2S含量。在保證焦炭質量、兼顧配煤成本的條件下，通過源頭控制，調整配煤方案，配合煤含硫量由0.8%下降至0.7%，入塔焦爐煤氣含量降至7-8g/m3，脫硫塔處理負荷降低10%-15%。

3.2 降低系統熱負荷，增加熱負荷處理能力

（1）鼓風來煤氣溫度的穩定 一是穩定循環氨水壓力，保證進入初冷器溫度不高于81℃；二是對初冷器進行定期維護、提供充足的冷卻水資源，保證煤氣冷卻效果，穩定煤氣在初冷器后溫度為21-23℃；三是優化鼓風機與預冷塔之間煤氣管網，降低鼓風機后煤氣升溫幅度，煤氣溫度低于<50℃，減少煤氣夾帶的焦油、萘脫硫系統。

（2）低溫水系統維護與改造 一是通過對水站制冷機進行計劃性年修、涼水塔填料更換、吸水井池底清污、管道過濾器清掃等措施，降低低溫水供水溫度；二是考慮到煤氣處理量的增加，新增一套制冷機系統，為脫硫工段專供低溫冷卻水，同時對預冷塔換熱器進行更換以及新增兩臺換熱器，增強換熱效果，脫硫塔內脫硫液溫度由最高47℃，目前穩定在40-45℃。

3.3 降低副鹽含量，提高催化劑活性

HPF 法脫硫過程不可避免會產生 （NH4）2S2O3、NH4CNS及（NH4）2S等鹽類，控制脫硫液溫度的同時，加強脫硫液副鹽含量的監測力度，分析副鹽成分與含量數據，制定每日排脫硫廢液35-45噸的計劃。為防止催化劑中毒，將“停電捕焦油器停脫硫塔運行，開脫硫交通管”納入崗位作業指導書；新增電捕焦油器，具備電捕焦油器離線檢修，煤氣除油能力不下降的目的。

3.4 穩定壓縮空氣供給量

在脫硫生產操作中再生塔空氣供給量對脫硫效率穩定提高起著關鍵作用，且極為敏感，因此在生產操作中當鼓風強度低于 100m3/m·h時， 脫硫效率就會明顯下降，同時還必須保證壓縮空氣穩定，為達到這一目的，對現有壓縮空氣管道進行優化，實現專供，且增加儲氣罐，穩定供給壓力。現場實際操作證明，老脫硫系統風量供給在4400Nm3/小時，風壓穩定在0.42MPa能較好滿足生產需求，脫硫效率未下降，硫泡沫浮選順利。

3.5 提硫系統改造

通過采用隔膜壓濾機替代熔硫釜，使提硫系統的處理能力從30m3/h，提升到80-100m3/h，保證了硫泡沫的及時有效提取，解決了影響脫硫工藝正常運行的“瓶頸問題”。

3.6 其他措施

3.6.1 脫硫塔堵塞清理

2013年，脫硫塔阻力超過1500Pa，阻力上升。停1#塔檢查，發現塔內堵塞，主要原因有硫泡沫淤積、焦油等雜質沉淀、輕質填料破損堵塞等。經過更換填料，系統清洗，1#脫硫塔效率明顯上升。

3.6.2 氨濃度控制

由于脫硫液溫度比理論值高，系統內氨容易揮發，影響脫硫反應的進行，因此，控制系統內揮發氨的有效含量十分重要。2013年3月，跟蹤系統揮發氨含量，僅為3-4g/L，低于4-5g/L。鑒于此，除調整系統溫度不高于45℃外，還分兩種方式從硫銨工段供給氨源，一是向反應槽供給液氨，二是向預冷塔供給汽氨。2014年，脫硫液溫度控制在 35℃-45℃時，揮發氨含量控制在7g/L左右。

3.6.3 完善工藝參數監控

在提高老系統脫硫效率的過程中，不斷恢復與增加系統中溫度、壓力、流量等儀表監測測量，保證生產關鍵參數的有效與及時。同時，在再生塔頂部增加視頻監控裝置，崗位人員實時掌握硫泡沫浮選狀態，防止堵塔或跑液。

4 結束語

通過不斷強化工藝管理，優化設備功能，充分發揮催化劑作用，形成了脫硫液吸收與再生的良性循環，焦化廠脫硫老系統脫硫效率再次達到設計能力，脫硫后煤氣含H2S含量降低至500-800mg/m3，脫硫效率達到90%以上，從而減少了環境污染，降低了設備的腐蝕與結垢，為后續焦爐煤氣用戶的精益生產創造了一個干凈的條件。

參考文獻：

[1]肖瑞華，白金鋒.煤化學產品工藝學[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[2]王海清等.ADA法向PDS法過渡中脫硫塔堵塞問題的探討與對策[J].中氮肥，1996（04）：17.

[3]肖瑞華.煉焦化學產品生產技術問答[M].北京：冶金工業出版，2011.endprint