湘鋼HPF脫硫效率的穩(wěn)定與提高

馮 勇

（湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)煤焦化公司,湖南 湘潭 411100）

2006年8月，湘鋼焦化廠新建焦?fàn)t煤氣脫硫系統(tǒng)投入使用，該系統(tǒng)采用以氨為堿源的HPF脫硫工藝，設(shè)計(jì)最大處理能力為115000Nm3/小時(shí)，凈化后煤氣中H2S含量低于800mg/m3。投產(chǎn)初期脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫效率達(dá)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(shù)調(diào)整，煤氣凈化系統(tǒng)設(shè)備逐步劣化，該工藝脫硫效率呈現(xiàn)下降趨勢，煤氣中H2S含量上升，2014年，焦?fàn)t煤氣H2S含量最高達(dá)到1600mg/m3。為滿足焦?fàn)t煤氣用戶精益生產(chǎn)需求，緩解環(huán)保壓力，穩(wěn)定與提高脫硫效率成為目前亟需解決的問題。

1 工藝流程

圖1 脫硫系統(tǒng)工藝流程圖

從鼓風(fēng)來的煤氣，進(jìn)入直冷式預(yù)冷塔，冷卻至25-35℃后，進(jìn)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(zhì)，然后送硫銨工段。具體工藝如圖1所示。

2 問題查找

結(jié)合脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，從脫硫工段工藝流程入手，對(duì)脫硫運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，全面診斷脫硫系統(tǒng)存在的原因。主要參數(shù)變化見表1。

表1 主要參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比

從參數(shù)對(duì)比來看，脫硫系統(tǒng)脫硫效率下降的主要原因是工況發(fā)生改變，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷增大，脫硫環(huán)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(fù)荷

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

3.2 降低系統(tǒng)熱負(fù)荷，增加熱負(fù)荷處理能力

（1）鼓風(fēng)來煤氣溫度的穩(wěn)定 一是穩(wěn)定循環(huán)氨水壓力，保證進(jìn)入初冷器溫度不高于81℃；二是對(duì)初冷器進(jìn)行定期維護(hù)、提供充足的冷卻水資源，保證煤氣冷卻效果，穩(wěn)定煤氣在初冷器后溫度為21-23℃；三是優(yōu)化鼓風(fēng)機(jī)與預(yù)冷塔之間煤氣管網(wǎng)，降低鼓風(fēng)機(jī)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(tǒng)。

（2）低溫水系統(tǒng)維護(hù)與改造 一是通過對(duì)水站制冷機(jī)進(jìn)行計(jì)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(jī)系統(tǒng)，為脫硫工段專供低溫冷卻水，同時(shí)對(duì)預(yù)冷塔換熱器進(jìn)行更換以及新增兩臺(tái)換熱器，增強(qiáng)換熱效果，脫硫塔內(nèi)脫硫液溫度由最高47℃，目前穩(wěn)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(huì)產(chǎn)生 (NH4)2S2O3、NH4CNS及(NH4)2S等鹽類，控制脫硫液溫度的同時(shí)，加強(qiáng)脫硫液副鹽含量的監(jiān)測力度，分析副鹽成分與含量數(shù)據(jù)，制定每日排脫硫廢液35-45噸的計(jì)劃。為防止催化劑中毒，將“停電捕焦油器停脫硫塔運(yùn)行，開脫硫交通管”納入崗位作業(yè)指導(dǎo)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(wěn)定壓縮空氣供給量

在脫硫生產(chǎn)操作中再生塔空氣供給量對(duì)脫硫效率穩(wěn)定提高起著關(guān)鍵作用,且極為敏感,因此在生產(chǎn)操作中當(dāng)鼓風(fēng)強(qiáng)度低于 100m3/m·h時(shí), 脫硫效率就會(huì)明顯下降,同時(shí)還必須保證壓縮空氣穩(wěn)定，為達(dá)到這一目的，對(duì)現(xiàn)有壓縮空氣管道進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)專供，且增加儲(chǔ)氣罐，穩(wěn)定供給壓力。現(xiàn)場實(shí)際操作證明，老脫硫系統(tǒng)風(fēng)量供給在4400Nm3/小時(shí)，風(fēng)壓穩(wěn)定在0.42MPa能較好滿足生產(chǎn)需求，脫硫效率未下降，硫泡沫浮選順利。

3.5 提硫系統(tǒng)改造

通過采用隔膜壓濾機(jī)替代熔硫釜，使提硫系統(tǒng)的處理能力從30m3/h，提升到80-100m3/h，保證了硫泡沫的及時(shí)有效提取，解決了影響脫硫工藝正常運(yùn)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(fā)現(xiàn)塔內(nèi)堵塞，主要原因有硫泡沫淤積、焦油等雜質(zhì)沉淀、輕質(zhì)填料破損堵塞等。經(jīng)過更換填料，系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)氨容易揮發(fā)，影響脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，因此，控制系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)氨的有效含量十分重要。2013年3月，跟蹤系統(tǒng)揮發(fā)氨含量，僅為3-4g/L，低于4-5g/L。鑒于此，除調(diào)整系統(tǒng)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(yīng)槽供給液氨，二是向預(yù)冷塔供給汽氨。2014年，脫硫液溫度控制在 35℃-45℃時(shí)，揮發(fā)氨含量控制在7g/L左右。

3.6.3 完善工藝參數(shù)監(jiān)控

在提高老系統(tǒng)脫硫效率的過程中，不斷恢復(fù)與增加系統(tǒng)中溫度、壓力、流量等儀表監(jiān)測測量，保證生產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù)的有效與及時(shí)。同時(shí)，在再生塔頂部增加視頻監(jiān)控裝置，崗位人員實(shí)時(shí)掌握硫泡沫浮選狀態(tài)，防止堵塔或跑液。

4 結(jié)束語

通過不斷強(qiáng)化工藝管理，優(yōu)化設(shè)備功能，充分發(fā)揮催化劑作用，形成了脫硫液吸收與再生的良性循環(huán)，焦化廠脫硫老系統(tǒng)脫硫效率再次達(dá)到設(shè)計(jì)能力，脫硫后煤氣含H2S含量降低至500-800mg/m3，脫硫效率達(dá)到90%以上，從而減少了環(huán)境污染，降低了設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢，為后續(xù)焦?fàn)t煤氣用戶的精益生產(chǎn)創(chuàng)造了一個(gè)干凈的條件。

[1]肖瑞華,白金鋒.煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)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(duì)策[J].中氮肥,1996(04):17.

[3]肖瑞華.煉焦化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)問答[M].北京:冶金工業(yè)出版,2011.