焦化厂脱硫工艺的优化改进

焦化厂脱硫工艺的优化改进

翟强,姜淑萍

浙江省工业设备安装集团有限公司 浙江 杭州 310000

摘要：近年来，随着社会发展，我国的科学技术水平不断进步。目前，为解决焦化厂原脱硫工艺所存在催化剂工艺方式导致其浓度不均匀和硫泡沫供应方式不合理最终导致脱硫效率不稳定的问题，对脱硫工艺流程进行改进；对改进后脱硫工艺流程中焦炉煤气参数、脱硫液工艺参数以及催化剂的优化选型进行重新设计，可指导实际生产中焦炉煤气的脱硫操作。

关键词：焦化厂；焦炉煤气；脱硫效率；催化剂

引言

焦化厂在炼焦过程中会排放大量含有SO2、NOx的有害气体，对自然环境造成污染，硫化物还会引发酸雨的形成，导致严重的生态环境问题。当前，随着脱硫脱硝技术的不断进步，将其应有到焦化厂烟气治理提供指导。

1焦炉烟气特点分析

洗精煤通过运输至煤塔，然后依次通过渗漏喷嘴、通过煤车进入碳化室，并在大约1000℃的温度下进行高温处理。在焦炉中，焦炉从外管加热到焦炉的不同燃烧室，预热后的空气进入炉内，通过蓄热器混合并燃烧。燃烧后的废气通过垂直通道在热室之间进行热交换，再通过烟囱和总烟道排出。由于焦炉选择的生产工艺比较特殊，烟囱排放的热燃烧气体包含SO2、NOx和粉尘，焦炉烟气需经脱硫脱硝化和除尘才可安全排放。

2焦化厂脱硫工艺的优化

2.1催化剂的优化选型

结合工业生产和相关理论基础，针对焦炉煤气的脱硫操作可采用的催化剂类型包括有PDS、PTS和对苯二酚等。针对此，开展了PDS、RTS以及RTS+对苯二酚混合催化剂对焦炉煤气的脱硫效果进行对比，从而得到最优选的催化剂类型。1）对于催化剂PDS而言，当焦炉煤气中H2S的含量（质量浓度）低于6g/m3时，最终脱硫效果可以满足要求；当焦炉煤气中H2S的含量（质量浓度）高于6g/m3时，对应的脱硫效率偏低，无法达到预期的脱硫效果。2）对于催化剂RTS而言，采用该种催化剂均可达到预期的脱硫效果，且各项指标均相对稳定。其中，针对无机硫化氢的脱硫效率高达99%，但是其针对有机硫的脱硫效率最高仅为90%，最低为80%。3）对于RTS+对苯二酚混合催化剂而言，对不同混合比例的催化剂脱硫效果进行对比。通过实验得出：当m（RTS）∶m（对苯二酚）=10∶2时，对应有机硫的脱硫效率最高可达到93%，而且对应的硫化氢的含量可以抑制在低于0.05g/m3以下，满足要求。考虑到不同催化剂对焦炉煤气中有机硫和无机硫化氢的综合脱硫效率，最终确定采用m（RTS）∶m（对苯二酚）=10∶2混合的催化剂对焦炉煤气中的硫进行充分、高效脱除。

2.2加强型AS法脱硫脱氨和生产浓氨水+PDS法

脱硫工艺常规AS法虽然具有无废液与硫膏需处理、不生产硫酸铵的优点，但是各塔联动操作难度大、氨硫比控制困难、脱硫效率低，且无生产浓氨水的先例。加强型AS法由于采用加压脱酸过程，提高了脱酸塔的脱硫效率，进而提高脱酸贫液氨硫比，避免了常规AS法脱硫效率低的问题。但该工艺路线匹配的PDS法二次净化工艺有废液与硫膏需要处理。

2.3循环流化床脱硫技术特点

焦炉烟道进入到脱硫塔底部的循环流化床，物料在气流的推动作用下，充分混合。在烟气上升过程中，凝结成絮状物，由于自重不断反复回流，增加反应和密度，使硫化床内的Na、S质量比增加，SO2反应充分。循环硫化床中SO2与NaHCO3颗粒的反应是不断扩散过程，二者的反应速度主要取决于颗粒物的表面扩散阻力和NaHCO3表面气膜厚度。当SO2进入NaHCO3的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快反应。只有在循环硫化床这种气、固两相流动机制下，才具有最大的气固滑落速度。同时，脱硫反应塔内能否获得气固最大滑落速度，是鉴别干法脱硫工艺能否达到较高脱硫率的一个重要指标，同时也是衡量干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标。由于硫化床中气、固两相间拥有良好的传热、传质效果，并且SO2去除率高，再加上排烟始终控制在远高于其露点温度以上，因此，整个系统也无须任何的防腐处理，可大幅降低生产成本和维护成本。

2.4焦炉煤气参数的优化改进

根据焦炉煤气脱硫工艺流程，焦炉煤气的温度、压力、流量、氨硫比等均会影响最终的脱硫效果。以焦炉煤气的温度为例，分别对不同温度焦炉煤气对应的脱硫效率进行对比。除了温度外，设定焦炉煤气脱硫工艺中的关键参数如下页表1所示。在上述基础上得出不同焦炉煤气温度对应的脱硫效率如下页图1所示。由图1可知，随着焦炉煤气温度的增加对应脱硫效率呈现先增大或减小的变化趋势。其中，当焦炉煤气的温度在25~30℃之间时对应的脱硫效率较高；当焦炉煤气的温度在27~29℃之间时对应的脱硫效果最佳；当焦炉煤气温度大于32℃时，对应其脱硫效率呈现减小的变化趋势。综上所述，应将焦炉煤气的温度控制在27~29℃之间为最佳。同理得出，为了获得焦炉煤气的最佳脱硫效率应将焦炉煤气的压力控制在12~14kPa之间为最佳；将焦炉煤气中的氨硫比（质量比）控制在0.7为最佳；将焦炉煤气中的焦油粉尘（质量浓度）控制在低于0.02g/m

3为最佳。

表1焦炉煤气脱硫工艺中的关键基础参数

图1不同焦炉煤气温度对应的脱硫效率

2.5余热锅炉系统

余热锅炉启车注意事项：在引风机平稳运行后，并且余热锅炉具备启车条件，按如下步骤启动余热锅炉，软水正常供入，蒸汽正常供出。自界区外来的除盐水（20℃）→软水箱→软水泵→管式换热器→热力除氧器除氧（104℃）→给水泵→省煤器Ⅰ→管式换热器（板式换热器）→省煤器Ⅱ→蒸发器（产生1.6MPa饱和蒸汽）→用户。

结语

焦炉煤气为焦化厂炼焦过程中的副产物之一，实现对焦炉煤气的回收利用需要对其中含硫化合物进行脱除。本文针对原焦炉煤气脱硫工艺所面临的问题将间歇供应催化剂改进为点滴方式连续工艺，避免催化剂浓度不均匀影响脱硫效果；将硫泡沫的自流进入离心机的方式改进为采用离心泵主动进入压滤机中。最后，对改进后焦炉煤气脱硫工艺流程中的焦炉煤气、催化剂选型以及脱硫液工艺参数进行改进。1）为了获得焦炉煤气的最佳脱硫效率应将焦炉煤气的压力控制在12~14kPa之间为最佳；将焦炉煤气中氨硫比（质量比）控制在0.7为最佳；将焦炉煤气中焦油粉尘质量浓度控制在低于0.02g/m3为最佳。2）采用m（RTS）∶m（对苯二酚）=10∶2混合的催化剂对焦炉煤气中的硫进行充分、高效脱除。3）脱硫液中挥发氨的最佳质量浓度为5g/L，脱硫液的最佳温度为35~40℃之间；pH值控制在8.5~9.5之间为最佳；总碱度控制在0.4~0.6mol/L为最佳。

参考文献

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