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山東博宇鍋爐有限公司真空碳酸鹽脫硫系統優化措施

時間:2019-06-12來源:本站瀏覽次數: 13113

從硫銨工段來的焦爐煤氣進入終冷塔冷卻,再進入洗苯塔洗苯。洗苯塔后的煤氣進入脫硫塔,塔內填充聚丙烯填料,煤氣自下而上流經填料與碳酸鉀溶液逆流接觸,再經塔頂捕霧器出塔。煤氣中大部分H2S和HCN及部分CO2被堿液吸收,吸收了酸性氣體的富液與來自再生塔底的熱貧液換熱后,由頂部進入再生塔再生。因脫硫和再生系統均在低溫低壓下運行,腐蝕性低,對設備材質要求不高,所以吸收塔、再生塔及大部分設備材質均為碳鋼。富液與再生塔底上升的水蒸汽接觸使酸性氣體解吸,再生塔的熱源來自循環熱水,故不需外加蒸汽,節省了能源。再生后的貧液經貧富液換熱和冷卻器冷卻后,由頂部進入吸收塔循環使用。再生塔頂出來的酸性氣體進入冷凝冷卻器,除水后用真空泵將酸性氣體送至硫回收工段,脫硫塔后的煤氣送去煤氣用戶。

1工藝流程

為保證凈化后煤氣中的H2S含量小于0.3g/m3,真空碳酸鉀法采用兩段吸收和一段再生的方式,煤氣脫硫流程見圖1。脫硫塔底的富液經貧富液換熱器與熱貧液換熱后進入再生塔頂部。從再生塔底抽出的熱貧液經換熱和冷卻后送至脫硫塔下段噴灑。經脫硫塔下段脫硫后的煤氣含H2S<0.5g/m3,進入上部的NaOH洗滌段,在此用5%的NaOH溶液吸收煤氣中的H2S,可使煤氣中的H2S含量<0.3g/m3。洗滌煤氣后的廢堿液送到蒸氨工序用于分解剩余氨水中的固定銨。

 


2工藝計算

2.1填料高度計算

 

2.2液體噴淋密度核算

3存在問題

3.1系統堵塞嚴重

焦爐煤氣脫硫系統在運行過程中會受到焦爐煤氣質量的影響,如果初冷器出口的煤氣集合溫度過高,煤氣夾帶的萘、水蒸汽、焦油、苯類化合物較多,這些物質在有機硫的催化作用下,能聚合成瀝青狀的有機物,這些物質使設備和管線出現堵塞,造成頻繁停產檢修,導致脫硫系統運行不穩定。

3.2酸汽溫度偏高

從再生塔再生出來的酸汽經過3級冷卻后,由真空泵送至制酸工段生產硫酸。酸汽冷卻器采用列管式換熱器,一、二級冷卻器以串聯的方式運行,冷卻面積為500m2,采用循環冷卻水,水量要求1 000m3/h;三級冷卻器采用制冷水作為冷卻介質,水量要求60m3/h。設計要求冷卻后的酸汽溫度不高于30℃,但實際上平均為33.86℃,超過設計要求,酸汽溫度偏高會帶來以下害處。

1) 酸汽溫度偏高,降低了再生塔的真空度,破壞了塔內解吸反應的推動力,導致富液解吸效果差,酸汽產量較低,貧液中的HS-1離子含量較高,不利于貧液吸收煤氣中的H2S,導致脫硫塔塔后含H2S較高。

2) 酸汽溫度偏高,使酸汽中夾帶的一些聚合物、萘和重質苯沒有完全冷凝下來,隨著酸汽一起進入管道,這些聚合物會沉積在管壁上造成管道的堵塞,酸汽輸送不暢,導致真空泵后的氣液分離罐出口的酸汽壓力過高,系統被迫停止運行,清掃酸汽管道的沉積物。

造成冷卻后酸汽溫度過高的主要原因是一、二級酸汽冷卻器的運行方式不合理,循環冷卻水的用量不夠。

3.3脫硫效率低

真空碳酸鹽脫硫系統自2010年開工以來,一系脫硫塔后煤氣含H2S在0.6~2.0g/m3,遠高于設計指標0.2g/m3。同時WSA制酸系統開工率和酸產量(600~700kg/h)偏低,未達到設計指標。

3.4填料高度不足

一系脫硫系統的脫硫塔分為2段,一段為脫硫段,另一段為堿洗段(即最終脫硫段),脫硫段的填料分2層,每層填料高度為3.5m,堿洗段的填料層高度為1.4m,因此脫硫塔的填料總高度為8.4m。而理論計算的填料層的高度為10.68m,實際脫硫塔的填料高度與理論計算值相差2.24m。

4改造措施

4.1針對酸汽溫度偏高的措施

目前一系的酸汽冷卻器循環水運行方式為串聯方式,需將冷卻循環水改為并聯運行,并增加返沖裝置及放空裝置。

4.2針對系統堵塞的措施

針對脫硫系統管道堵塞嚴重的問題,認真分析了堵塞物的成分,山東博宇鍋爐采取了以下措施。

1) 在原有的酸汽管道橋架上增加1根酸汽管道,2根酸汽管道交替使用,盡可能提高系統的開工時間,降低系統的維修頻率。在2臺真空泵的出口分別增加1臺旋風除酸器,如圖2所示。

 

2) 從再生塔析出的酸汽經過3級冷卻后,酸汽中仍然含有部分水汽及油類物質,由真空泵加壓送出,經過除酸器時根據密度不同將酸汽中的水汽和油類物質分離,自流入真空冷凝液罐中,減少酸汽夾帶的雜物在管道中沉積,在一定程度上解決了酸汽管道的堵塞問題。

3) 降低初冷器出口的煤氣集合溫度,將初冷器的三段循環水換成制冷水,控制初冷器出口溫度在20~23℃,煤氣中的大部分萘和焦油能夠冷卻下來,減少萘對系統的堵塞。

4.3針對脫硫效率低的措施

1) 增加塔內填料。依據脫硫塔的設計圖紙,發現脫硫塔的2層填料段分別還有1.5m空間,利用脫硫系統停產檢修時間,打開脫硫塔人孔,分別在脫硫塔的2層填料頂部添加了1m高的拉魯環填料,裝填方式為散裝。

2) 改造堿洗段。脫硫塔堿洗段設計使用30%NaOH,用蒸氨廢水稀釋到5%,再用循環泵送至脫硫塔的堿洗段,進行煤氣最終脫硫。但是堿洗后的脫硫廢液很難處理,給環保帶來壓力,鑒于此原因更改了脫硫塔的洗滌介質,改為再生塔再生后的貧液。在貧液總管道與堿液管道上增加連通閥,并在此管道上增加閘板閥,用于控制堿洗段的貧液。堿洗段的堿液回流管道上再接1根管道至富液槽,便于貧液吸收了煤氣中的H2S以后能夠自流回富液槽,通過富液泵送至再生塔再生。利用貧液作為最終脫硫液,改造后的工藝流程見圖3。

脫硫系統經過改造后,脫硫塔的塔后含硫基本控制在0.3g/m3以下,基本達到了設計值,制酸工段的酸產量由650kg/h增加至950kg/h。

 

山東博宇鍋爐有限公司摘自《燃料與化工》

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