低溫甲醇洗單元的CO2排放尾氣脫硫技術方案

崔保命

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

引 言

山西潞安高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項目的低溫甲醇洗單元CO2尾氣中含有少量的H2S、有機硫等，總硫體積分數約1×10-5。根據環評要求將總硫降至1×10-6。

1 低溫甲醇洗CO2尾氣脫硫處理工藝

1.1 低溫甲醇洗CO2尾氣

本裝置處理低溫甲醇洗CO2尾氣約為標準狀態24.95×104m3。氣體規格如表1。

表1 低溫甲醇洗單元CO2尾氣排放規格

經處理后的低溫甲醇洗單元CO2尾氣排放滿足表2要求。

工藝技術方案選擇安全、穩定、經濟的ZnO干法脫硫工藝技術。經過低溫甲醇洗單元酸性氣水洗塔洗滌后的酸性CO2尾氣總管(DN2300)，經鼓風機壓縮升壓(升壓15 kPa～20 kPa)，進入尾氣脫硫槽預熱器預熱為80 ℃(壓降<5 kPa)，分成2支(DN1300)分別進入1#、2#、3#、4#脫硫槽進行脫硫，脫硫劑分為2層，上層為水解劑，下層為脫硫劑，經過整個脫硫槽床層的壓降小于8 kPa，出脫硫槽后氣體硫體積分數低至1×10-6以下，送入尾氣排放煙囪。流程如下：

表2 低溫甲醇洗CO2達標尾氣排放規格

尾氣→鼓風機→脫硫槽入口預熱器→脫硫槽→凈化后排大氣。

1.2 反應原理

水解劑的反應見反應式(1)。

(1)

脫硫劑的反應方程式見反應式(2)。

(2)

1.3 脫硫劑

COS水解劑是以活性氧化鋁為載體，添加特殊活性成分，可在常、低溫下使用的催化劑。 COS水解劑與脫硫劑聯用，能將液相丙烯、液化石油氣以及合成氣等物料中微量的硫化氫、羰基硫、二硫化碳等硫化物脫除，保護后續催化劑正常運轉。

COS水解催化劑除有足夠的活性外，還具有耐氧、耐硫性能。其較低的堆密度，可以減少一次性裝填成本。水解劑和脫硫劑的性能如表3。使用條件和技術指標見表4。

表3 脫硫劑和水解劑的性能

表4 使用條件和技術指標

1.4 脫硫劑裝填量計算

1.4.1 COS水解劑工藝計算(以單系列為例)

以穿過脫硫床層的線速度為準，v=0.6 m/s，以減小床層壓力降。

D=(62 383.5÷3 600)/(0.785×0.6)≈6 m；H=2 m。

裝填體積：V=0.785D2×H≈60 m2。

校核空速：62 383.5/60≈1 040 h-1。

校核硫容(按10%考慮)：0.1=(0.02×32×h)/(60×1 100)。

使用壽命：H=10 312/8 000≈1.2 a。

1.4.2 ZnO脫硫劑工藝計算(以單系列為例)

以穿過脫硫床層的線速度為準，v=0.6 m/s，以減小床層壓力降。

D=(62 383.5÷3 600)/(0.785×0.6)≈6 m；H=3.5 m。

裝填體積：V=0.785D2×H≈100 m2。

校核硫容(按通用的10%計算)0.1=(0.04×32×h)/(100×1 100)。

使用壽命：H=8 594/8 000≈1 a。

校核空速：62 383.5/100=624 h-1。

單系列裝填量及反應器高度(T.L.- T.L.)：

1)Vr=(60+100)×2=320 m3。

2) 反應器的長(T.L.)：L=1.1+0.1+2+0.1+2+0.1+3.5+0.1=9 m。

脫硫塔簡圖如圖1所示。

圖1 脫硫塔簡圖(單位：mm)

2 結語

綜合分析，低溫甲醇洗CO2排放尾氣經過脫硫塔后完全可以滿足脫硫效果，且該技術方案成熟、可靠、經濟。