HPF法焦爐煤氣脫硫生產(chǎn)中幾個問題的探討
我廠的焦爐煤氣脫硫裝置采用的是HPF法，煤氣處理量為1.5萬m3/h。HPF法焦爐煤氣脫硫脫氰工藝自1996年投產(chǎn)至2006年，已穩(wěn)定運行近10年。
1、HPF法脫硫工藝及特點
1.1HPF法的工藝流程
我廠的HPF法煤氣脫硫裝置由脫硫和再生兩部分組成。焦爐煤氣依次經(jīng)過串聯(lián)的預(yù)冷塔、空噴塔脫硫塔、填料塔脫硫塔后進入磷銨洗氨工序？諊娒摿蛩吞盍厦摿蛩髯耘溆歇毩⒌脑偕到y(tǒng)。脫硫富液從脫硫塔塔底排出，經(jīng)液封槽進入各自的反應(yīng)槽，再由循環(huán)泵將富液從反應(yīng)槽送入再生塔底部，壓縮空氣也由再生塔底部送入。HPF催化劑從反應(yīng)槽上加入。再生后的脫硫液靠位差自流到對應(yīng)的脫硫塔頂循環(huán)噴灑。生成的硫泡沫從再生塔頂自流入硫泡沫槽，經(jīng)澄清分離后，清液返回反應(yīng)槽。硫泡沫放入熔硫釜，經(jīng)間歇熔硫、冷卻成型后外售。
1.2HPF法的特點
HPF法脫硫工藝是以煤氣中的氨為堿源，脫硫液在吸收了煤氣中硫化氫后，在復(fù)合催化劑HPF的作用下氧化再生，最終將硫化氫轉(zhuǎn)化為元素硫得以除去，脫硫液循環(huán)使用。HPF法具有設(shè)備簡單、操作方便穩(wěn)定和脫硫效率高等特點，已在許多焦化企業(yè)得到推廣應(yīng)用。我廠HPF法脫硫裝置歷年來的部分操作數(shù)據(jù)列于表1。
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表1HPF法脫硫裝置歷年來的操作數(shù)據(jù)
2、HPF法的問題及解決措施
經(jīng)我廠多年的生產(chǎn)實踐表明，HPF法煤氣脫硫工藝雖然具有運行較穩(wěn)定、脫硫效率較高等優(yōu)點，但實際生產(chǎn)中也存在著不少問題，現(xiàn)分述如下。
2.1催化劑性能的影響
催化劑的性能不僅直接影響煤氣的脫硫效率，而且影響到脫硫的生產(chǎn)成本。在1999年下半年的一段時間里，我廠的脫硫效果一直不太理想，脫硫效率從99％左右下降到95%以下。其主要原因是某一批次的催化劑存在質(zhì)量問題，通過更換催化劑才恢復(fù)正常。所以，選擇質(zhì)量穩(wěn)定和信譽好的催化劑生產(chǎn)廠家是很重要的。目前，催化劑生產(chǎn)廠家不少，而同類產(chǎn)品性價比更好的新產(chǎn)品卻不多。另外，用戶也缺少直接判斷催化劑性能優(yōu)劣的檢驗方法。
2.2堵塔現(xiàn)象的影響
一般認為，HPF法脫硫工藝不易堵塔，且具有一定自清作用，我廠脫硫裝置單塔的壓降＜3kPa，能正常工作，但當系統(tǒng)出問題時也是要堵塔的。多年操作過程中，我廠曾出現(xiàn)過兩次較典型的堵塔現(xiàn)象。1999年10月，備用泡沫槽檢修更換，因熔硫釜的生產(chǎn)未作相應(yīng)調(diào)整，系統(tǒng)硫泡沫未能得到及時收集處理，致使大量硫磺沉積在填料塔內(nèi)而造成堵塔。2003年4月，因2號初冷塔和2號電捕焦油器工作不正常，再加上初冷溫度控制不嚴格，造成了煤氣中的焦油和萘等雜質(zhì)超標，又一次造成了堵塔事故。發(fā)生這兩次堵塔時，單塔壓降都超過5kPa，脫硫效率由98％左右下降到95％以下，嚴重影響了出廠煤氣的質(zhì)量，停塔清洗后才恢復(fù)正常。因此，嚴格工藝管理，初冷溫度嚴格控制在25℃,初冷塔間的溫差＜3℃，確保電捕焦油器后煤氣中的焦油含量＜50mg/m3,萘含量＜500mg/m3,并選擇適宜的填料，這對保持脫硫系統(tǒng)的正常運行、提高脫硫效率和防止堵塔事故的發(fā)生均有十分重要的意義。
2.3再生空氣量的影響
再生空氣有兩個作用，一是參與再生反應(yīng)，二是浮選硫泡沫。我廠自1997年以來，因再生塔頂?shù)囊何徽{(diào)節(jié)器操作不便，效果不好，一直停用至今。液位調(diào)節(jié)和硫泡沫的浮選過程全靠空氣量來調(diào)節(jié)。從實際生產(chǎn)情況來看，只有將再生塔的空氣鼓風強度控制在90～110m3/(m2·h)范圍內(nèi)時效果較為理想？刂圃偕諝饬康哪康氖强刂坪侠淼脑偕磻(yīng)時間，為浮選硫泡沫創(chuàng)造有利條件。故在實際操作中，再生空氣量的波動不宜過大。
2.4氨濃度及反應(yīng)溫度的影響
HPF法是以氨為堿源的脫硫工藝，脫硫液中的氨含量維持在一定水平是很有必要的，我廠脫硫的氨含量一般控制在7g/L以上（不足時也可補充氨水蒸餾系統(tǒng)的濃氨水）。脫硫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，氨極易揮發(fā)，因此，生產(chǎn)過程中脫硫液的溫度應(yīng)控制在35～45℃,煤氣溫度應(yīng)控制在25～35℃，這對系統(tǒng)的正常運行也是十分重要的。
2.5副產(chǎn)鹽類及廢液的影響
在HPF法脫硫過程中，不可避免地會生成(NH4)2S2O3、NH4CNS和(NH4)2S等副產(chǎn)鹽類。一方面鹽類的產(chǎn)生會消耗部分氨；另一方面副產(chǎn)鹽類在脫硫液中的積累會影響脫硫效率及系統(tǒng)的正常運行。故一般要求將副鹽總濃度控制在350g/L以下。HPF法中產(chǎn)生的副鹽除部分在熔硫過程中流失外，大部分則積累在脫硫液中。目前的處理方法是脫硫廢液提鹽或焚燒。提鹽因需要較大的設(shè)備投資，且實際可回收鹽的總量太小，不經(jīng)濟。因此，我廠選擇了回兌煉焦配煤（焚燒）的方法來處理副鹽。2004年下半年試運行，2005年1月正式投入使用，每天從脫硫廢液池中抽出3～6噸廢液兌入煉焦配煤中（多余的廢液冷卻后返回反應(yīng)槽），基本可緩解副鹽對系統(tǒng)的不利影響。因兌入配煤的脫硫廢液量不到配煤量0.5%，故對焦炭質(zhì)量的影響很小。但廢液兌入煉焦配煤時，氨、硫化氫等的揮發(fā)對配煤工序操作環(huán)境的影響還是很嚴重的。部分廢液返回脫硫系統(tǒng)后，隨著時間的推移，對系統(tǒng)的脫硫效率和副鹽濃度的增長等的負面影響也不應(yīng)忽視。
2.6再生塔尾氣和熔硫的影響
在2000年，我們對再生塔頂部的尾氣進行了取樣分析，檢測結(jié)果見表2。
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表2再生塔頂尾氣的組成分析
從表2數(shù)據(jù)可看出，為滿足環(huán)保要求，再生塔頂尾氣最好采取堿液吸收等處理后再放散，否則會對環(huán)境造成一定污染，這是有待改進的地方。
我廠目前采用間歇熔硫釜進行熔硫操作，但從實際效果看，一是蒸汽消耗大，二是廢氣和廢渣污染環(huán)境嚴重，宜改用連續(xù)熔硫或膜過濾等較先進的工藝處理硫泡沫，以進一步完善HPF法煤氣脫硫工藝。
3、結(jié)束語
煤氣脫硫過程是個系統(tǒng)問題，要使HPF法煤氣脫硫工藝能能夠長期穩(wěn)定、高效運行，一方面，工藝管理須從煤氣凈化源頭抓起，不斷優(yōu)化和完善整個脫硫工藝；另一方面，應(yīng)選擇使用性價比更好的催化劑，減少或降低副鹽對脫硫系統(tǒng)的影響，進一步提高脫硫效率。
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