当前位置: 首页 » 技术文献 » 焦化文献 » 设备 » 正文

新型高效吸收器在焦炉煤气脱硫中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-19  作者:张永杰 王错磊  浏览次数:1506
 
核心提示:摘要:论述了焦炉煤气干法脱硫和湿法脱硫的工艺流程和优缺点,着重介绍了京宝焦化公司焦炉煤气湿法脱硫的工艺流程和操作要点,阐述了高效吸收器在脱硫过程中的应用和工作原理,总结了高效吸收器的技术特点和使用效果。通过对脱硫塔进口的高效吸收器系统进行优化升级,增加了脱硫塔脱硫效率的稳定性,避免了因脱硫液脱硫效果降低而影响煤气质量,稳定了后续工段的生产。新型高效吸收器在焦炉煤气脱硫中的应用不仅具有显著的经济效益,而且具有巨大的环保意义。 关键词:高效吸收器;预处理;环保技术;节能降耗
 新型高效吸收器在焦炉煤气脱硫中的应用

张永杰  王错磊

(河南平煤神马节能科技有限公司)

摘要论述了焦炉煤气干法脱硫和湿法脱硫的工艺流程和优缺点,着重介绍了京宝焦化公司焦炉煤气湿法脱硫的工艺流程和操作要点,阐述了高效吸收器在脱硫过程中的应用和工作原理,总结了高效吸收器的技术特点和使用效果。通过对脱硫塔进口的高效吸收器系统进行优化升级,增加了脱硫塔脱硫效率的稳定性,避免了因脱硫液脱硫效果降低而影响煤气质量,稳定了后续工段的生产。新型高效吸收器在焦炉煤气脱硫中的应用不仅具有显著的经济效益,而且具有巨大的环保意义。

关键词高效吸收器;预处理;环保技术;节能降耗

0  引言

在国内目前的化工生产中,气液两相或气液固三相之间的传质、传热、洗涤、物理吸收大多都是利用各式各样的填料,通过填料强大的比表面来加强气液两相或气液固三相之间的接触,从而完成它们之间的传质、传热、洗涤等物理或化学过程,也有采用特殊的塔器来加强两相之间的接触(如板式塔盘、鼓泡器、喷头等)。无论采用何种形式,其最终的目的就是要加强气液两相的充分接触,只有两相之间充分接触了,才能更好地完成它们之间的物理或化学反应过程[1-4]

京宝焦化公司通过对脱硫塔进口进行改进优化,加装高效吸收器,有效地对进口焦炉煤气 进行了预处理,从而间接地增加了气液两相的充分接触。

1  国内现存煤气脱硫方法及优缺点

焦炉煤气脱除硫化氢的方法有很多种,可分为干法和湿法两种。

干法脱硫根据采用的脱硫剂的不同,分为氢氧化铁法、活性炭法等,因为氢氧化铁法所用的脱硫剂来源比较容易,所以在焦化行业中应用较多。其优点在于脱硫工艺技术简单,成熟可靠,能够更高程度的脱除硫化氢气体,脱除硫化氢的同时还能脱除氤化氢、氮氧化物及焦油雾等杂质,能够使煤气达到很好的净化程度,因此常使用于精细脱硫生产工艺;但其存在设备笨重、生产工艺占地面积大、更换脱硫剂时工人劳动强度大、失效脱硫剂处理成本较高且处理困难等缺点。总之,干法脱硫通常适用于煤气要求净化程度比较高或煤气处理量比较小的焦炉煤气脱硫工艺中,目前此方法在全国仍得够到一定的应用[5]。湿法脱硫按照其反应的方式的不同,一般可分为吸收法和氧化法,吸收法为物理反应,氧化法为化学反应。京宝焦化公司煤气脱硫生产工艺采用的就是湿法脱硫中的氧化法。湿法脱硫氧化法的优点是流程简单,处理煤气量大,在脱除硫化氢的同时也能脱除氧化氢,脱硫与脱硫剂再生均能连续进行,劳动强度小,脱硫效率高,能直接回收脱硫产品,此种脱硫工艺技术得到广泛应用;其缺点在于生产过程中会产生一定量浓盐水,通常所产生的浓盐水处理难度大,给后续污水处理带来了不小的压力。但是,京宝焦化公司脱硫工艺所产生的浓盐水直接输送到洗煤厂用于洗煤,既节省了洗煤所用的一次水用量,又处理了浓盐水,同时又给污水处理厂减轻了生产压力[6-9]

2  京宝焦化焦炉煤气湿法脱硫工艺

湿法脱硫系统由以下设备组成:脱硫塔、喷射再生槽、贫液槽、高效吸收器、富液泵、贫液泵、水封桶何。其工艺流程如图1所示。

图片1 

来自洗脱苯工段的粗煤气,正常生产时进入高效吸收器与贫液泵来的贫液顺流高速混合,吸收煤气中45%以上的硫化氢,气液混合后进入脱硫塔底部进口的煤气总管,在总管内实现气液分离,气体从塔内填料层与塔顶循环泵来的贫液逆流接触,吸收煤气中的HCN和HqS,净化后煤气经塔顶除雾层分离出液体,经塔顶进入净化器总管送后序工段;高效吸收器来的脱硫液同塔内填料层下来的脱硫液相互混合,经塔底液相管线进入富液泵然后送入喷射再生槽。

吸收了硫化氢气体的脱硫液从塔底引出,经液封槽流入循环槽。循环槽内的溶液由循环泵送经加热器(夏季则为冷却)后送入再生塔底部,同时由空气压缩机送来的压缩空气被鼓入再生塔底部,富液中处于还原态的脱硫剂,即可再生为氧化态,再生后的溶液(贫液)经液位调节器,返回脱硫塔循环使用。

在脱硫塔内析出的少量硫泡沫将在循环槽内不断积累,为使硫泡沫能随溶液进入循环泵,在槽顶部和底部分别设置溶液喷头,喷射自泵出口引出的高压溶液以打破泡沫和搅拌溶液。在循环槽内积累的硫泡沫也可放入收集槽,由此用压缩空气压入硫泡沫槽。

研究发现大量的硫泡沫是在再生塔内生成的,并飘浮于塔顶扩大部分。由此利用位差自流入硫泡沫槽即硫泡沫搅拌器中,经过澄清分层后,清液经放液器送往循环槽,硫泡沫放至真空过滤机进行过滤处理,转化为硫膏;滤液经真空除沫器后返回循环槽。硫膏经漏嘴放入硫熔釜,使用蒸汽间接加热,使硫变为熔融态并与硫渣相互分离。熔融硫放入用蒸汽夹套保温的分配器,由此以细流放至皮带输送机上,并用冷水喷洒冷却,于皮带输送机上经脱水干燥后的硫磺产品卸至储存槽,然后包装入库,进行销售。

脱硫过程中所消耗的纯碱需要进行补充。在碱液槽配制好的碱液,使用碱液泵送至高位槽,间歇或连续的送入循环槽内。在脱硫液不断循环使用过程中,当硫氤酸钠及硫代硫酸钠等副盐的浓度积累到一定程度时,会导致脱硫效率降低而影响整个系统正常操作,应抽取部分浓盐液去提取硫氤酸钠和硫代硫酸钠。

2.1 湿法脱硫的主要工艺操作要点

(1) 当粗煤气进入脱硫塔的温度较低时,脱硫反应速度过慢,过高时会增加副反应速度,造成操作困难。因此,煤气进入脱硫塔的温度在30~40℃最为合适。

(2) 脱硫液的PH值适宜控制在8.0 ~ 9. 0之间,PH值较低时会导致反应速度缓慢,PH值高时会增加副反应,影响脱硫效率,增大碱液的消耗,并且使硫在脱硫塔内析出速度过快,从而易造成堵塔现象的发生。

(3) 脱硫塔溶液温度比煤气温度高3 ~5℃较为理想,其取决于整个脱硫系统水平衡的需要,这样能够使系统中多余的水分被煤气带走,保障系统稳定,特别是在提取浓盐溶液中的硫氤酸钠和硫代硫酸钠等副盐时更为重要。

(4) 脱硫液中的硫氤酸钠和硫代硫酸钠含量总和大于250 g/L时,会使脱硫反应速率迅速降低,严重影响脱硫系统的正常运行,造成操作条件恶化,这时必须对脱硫浓盐溶液的两个副产品进行提取处理。

(5)脱硫液中各组分的理化指标任何时候均应该符合国家规定要求,否则会带来脱硫系统不稳定,工况恶化,给生产操作增加困难,产品质量不能得到保证。

2.2 高效吸收器工作原理及应用创新点

2.2.1 工作原理2

来自洗苯工段的煤气进入微型高效吸收器,气体自上而下进入吸收器,吸收液由泵打入,在吸收器内经特殊的脱硫液喷洒装置,可实现脱硫吸收液与焦炉煤气逆向对撞接触,达到充分有效乳化混合,使传统的气-液两相通过传质介质的接触转变为气-气两相直接接触。从而使气-液接触表面积更大,而且这些接触表面不断地得到迅速更新,达到高效传质效果;气-液反应后再通过反应器中特殊的分离装置加强气液两相的彻底分离。该技术已经得到了焦化企业广泛地实际应用,通过加强对焦炉煤气的预先优化处理,最大程度地脱除了焦炉煤气中的硫化氢气体。

2.2.2创新点

(1) 创新点一:采用现代尖端传质技术和脱硫液再生技术,使用多功能高效吸收器脱硫技术,能、快速高效地脱除焦炉煤气中的硫。该技术是中国平煤神马集团京宝焦化公司近年来依据湿法脱硫反应机理,以及湿法脱硫在大型工业化装置生产中存在的诸多疑难问题而研制开发的新一代湿式氧化法脱硫技术;该技术为国内领先的节能、环保新工艺技术,打破了传统湿法脱硫的工艺模式;对于如何提高气液两相的接触效率,京宝焦化公司的技术人员依据气液两相之间的物理与化学过程机理,研究开发的适合于气液两相或气、液、固三相之间任何物理或化学过程的多功能高效吸收器。其最大特点是工艺简洁、流程简单、占地面积小、投资费用低、运行费用低、溶液副反应极低。

(2) 创新点二:该技术降低了回炉煤气中的硫化物和氤氢化物含量,从而降低了烟道废气氨水喷洒量,降低了氨水循环泵的负荷,节省了近20%的耗电量,节约了烟道废气处理成本。同时,最大限度地降低了焦炉回炉煤气废气排放中的有害物质含量。多功能高效吸收器安装在脱硫塔工段之前,对进入脱硫塔的焦炉煤气预先进行充分的脱硫处理,能有效地脱除焦炉煤气中的CO2、SO2、HCI、NH3、HCN以及H2S,高效吸收器单级使用脱硫效率可达35% -50%。不仅降低了化产后续精脱硫工段的生产压力与负荷,而且降低了回炉煤气中硫化物和氤氢化物含量,从而降低了焦炉回炉煤气废气排放中的有害物质含量,优化了空气质量指数,实现达标排放,保护环境。

(3)创新点三:该技术提高了原料煤气的质量,减轻了焦炉煤气制LNG生产脱硫工段的压力,有效延长了脱硫塔脱硫催化剂的使用周期,为公司节能降耗提供了保障,降低了生产成本。多功能高效吸收器对焦炉煤气中硫氤化合物的有效吸收,不仅降低了回炉煤气中的有害物质含量,而且为后续液化天然气生产脱硫工段提供预脱硫作用。焦炉煤气制液化天然气对原料焦炉煤气的指标要求非常严格,特别是对硫化物和氤氢化合物含量的控制尤为严格,多功能高效吸收器的投用从源头降低了氮硫化合物的含量,保证了生产的高效稳定的运行,提高了经济效益。

2.3 高效吸收器在脱硫工艺中的应用及技术特点

目前,在实际应用中,该技术的脱硫效果十分显著。其技术特点包括:(1)脱硫液硫容高,是传统脱硫硫容的5~10倍;(2)同等工况下,脱硫液循环量是常规设计的1/10 ~ 1/5; (3)脱硫效率高。单级使用脱硫效率可达35% ~50%;(4)设备体积小,结构简单,投资少,占地面积小;(5)气液接触时间极短,不足1s;(6)大大减轻了脱硫装置的再生系统和动力系统的负荷;(7)可单独用于粗脱硫,也可与传统脱硫塔进行串联使用;(8)使用范围广泛,不仅用于脱硫,而且适合于任何气液两相之间的物理或化学过程(如脱除CO2、SO2、HCI、NH3以及传热、洗涤、降温、吸收等等物理过程);(9)所需泵的扬程较低,高于气相压力约0.1 MPa,即可满足生产需要。因此,与传统的空塔喷淋塔相比,有十分明显的优势,适合推广。

高效吸收器脱硫装置现已正式运行,焦炉煤气量已恢复到60 000 Nm3/h左右,目前在焦炉煤气中H2S含量为4 000 ~ 5 500 mg/Nm3的情况下,出口硫化氢可控制在30 mg/Nm3以下。运行效果的具体数据见表1。

图片2 

3  结论

通过在湿式氧化法煤气脱硫塔进口加装高效吸收器,对进口焦炉煤气进行了有效地预处理,降低了脱硫塔的脱硫压力,减少了脱硫液循环量,降低了能源消耗,提高了脱硫效率,优化了焦炉煤气质量,节约了生产成本,同时提高了生产效率。该技术的应用不仅具有显著的环保意义,而且实现了节能降耗的目的。

4  参考文献

[1]郭叔才•煤化工工艺学[M].北京:化学工出版社,2007 28 -34.

[2]周敏,倪献智,李寒旭.焦化工艺学[M].徐州:中国矿业出版社,1995 25 -36.

[3] 丰恒夫.减少焦炉氮氧化物排放抑制技术[N].世界金属导报,2013-11 -19(B10).

[4] 宁芳青,董文俊.焦炉氮氧化物的源头治理技术探讨[N].世界金属导报,2017-09-19( B12).

[5]王成文,王嵩林,刘静,等•焦炉煤气脱硫工艺的选择[J].燃料与化工,2016, 47(2) 46-49.

[6] 张晓林.焦炉煤气脱硫方法的新进展[J].燃料与化工,2011, 42(5) 66-66.

[7] 曹喜萍.焦炉煤气脱硫工艺的比较研究[D呼和浩特:内蒙古大学,2015.

[8] 李晓飞,刘彦.焦炉煤气湿法脱硫工艺及进展[J] •煤炭与化T,2018,41(2) 26-28.

[9] 季广祥,朱东方.氨作碱源氧化法焦炉煤气脱硫设计改进[J]. 煤化工,2010, 38(2) 61 -63.

[10] 袁秋华.焦炉煤气湿法脱硫影响因素分析及改进[J].山西化工,2009,29(6) 56-58.

 
 
[ 技术文献搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 

 

 
关于我们 联系方式 付款方式 电子期刊 会员服务 版权声明 冀ICP备13016017号