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DSH催化劑在蘭炭PSA解析氣脫硫的成功應用

【作  者】李進曉  張衛東  汪曉梅
(長春東獅科技(集團)有限責任公司   新產品管理中心)
【摘  要】針對煤氣中焦油含量高、CO2含量高、脫硫設備與工藝不匹配等因素,利用DSH催化劑解決了副鹽增長快、焦化材料消耗高、再生槽沒有泡沫等問題。
【關鍵詞】:抑鹽  高CO2    硫泡沫   脫硫效率
裝置簡介

新疆某公司是煤焦油加工企業,荒煤氣脫硫裝置由四川某公司設計,根據生產工藝特點及要求,該公司的脫硫裝置設置在PSA裝置后,脫除的是PSA工段解析氣中的H2S,因為解析氣中的H2S含量較高,若直接排放或送鍋爐燃燒會對周圍環境造成污染,所以必須對解析氣進行脫硫處理。
脫除H2S后的煤氣可以去鍋爐作為燃料配煤氣燃燒,既解決了環保問題,又使資源得到合理利用。
1、工藝流程簡介
(1)煤氣流程簡介
外界來的荒煤氣經加壓后依次進入變換和PSA工段,將荒煤氣中的H2提純、濃縮,然后供下工段使用。
荒煤氣中的有機硫經變換工段轉化成無機硫,與荒煤氣中的H2S一起進入PSA工段,并作為解析氣與解析出的CO2氣體一起去脫硫工段,脫除H2S氣體的凈化煤氣作為燃料送鍋爐工段使用。
(2)脫硫液流程簡介
脫硫貧液經貧液泵加壓輸送到脫硫塔頂部與從脫硫塔底部上來的煤氣逆流接觸,吸收煤氣中的H2S氣體,吸收H2S后的脫硫液(此時稱為富液)從脫硫塔底部經液封進入富液槽,再經富液泵加壓通過脫硫再生噴射器進入再生槽,再生的脫硫液(此時稱為貧液)經液位調節器進入貧液槽,在脫硫系統循環使用。
(3)硫泡沫流程簡介
從再生槽浮選出的硫泡沫自流至泡沫槽,經泡沫泵輸送至板框壓濾機,將硫泡沫壓濾成硫餅,分離出的脫硫液返回脫硫系統進行使用。
2、主要設備配置情況
(1)脫硫塔 1臺,∮5600mm,H28m,內裝三層輕瓷填料;每層高度4.5米
(2)再生槽 1臺,∮9000×10000×11000×8000mm,配備32支自吸式再生噴射器
(3)貧液槽 1臺,∮8000×5000 V=250m3
(4)富液槽 1臺,∮8000×5000 V=250m3
(5)板框壓濾機 1臺,F=100m2 油壓自動卸料
(6)貧液泵:2臺,1開1備  Q=1200m3/h,揚程40米,配套電機功率220KW
(7)富液泵:2臺,1開1備  Q=1200m3/h,揚程60米,配套電機功率280KW
3、工藝特點:
(1)解析氣中CO2含量高,達到60%(V/V)以上;

(2)解析氣帶油嚴重
盡管進入脫硫系統的煤氣經過了變換和PSA工段,但PSA解析氣中仍然含有大量的輕質焦油,這些輕油進入脫硫液系統,嚴重影響到硫泡沫的聚合和浮選,這也是該公司再生槽長時間沒有硫泡沫的主要原因;
(3)再生槽大,溶液在再生槽內的停留時間長達30分鐘,這是脫硫液中副鹽(特別是硫酸鈉)增長快的主要原因;
該脫硫裝置建成運行近兩年的時間里,公司領導也嘗試使用過多家催化劑廠家生產的鈦氰鈷類脫硫催化劑,來彌補設備、工藝帶來的不利因素,但一直沒有達到良好的運行效果,主要存在如下幾方面問題:
(1)純堿消耗高、副鹽增長快:特別是夏季,再生溫度高、再生時間長加快了副鹽的增長速率,純堿每天消耗在2噸左右,有時即使大量補加純堿,溶液的PH值還在8.0以下,脫硫工藝形成了惡性循環,硫酸鹽最高達到180g/L,脫硫設備、管道腐蝕嚴重,設備的跑冒滴漏、大量置換脫硫液等給該公司環保工作帶來很大的壓力;
(2)再生槽無硫泡沫:由于鈦氰鈷類催化劑抗油性較差,煤氣帶來大量的輕油進入脫硫液系統,嚴重影響到硫泡沫的聚合和浮選,溶液中大量細小的硫泡沫集聚,不但造成脫硫液黏度增加,大量的細小硫顆粒附著在脫硫塔內的填料上,也造成了脫硫塔的阻力上漲,嚴重影響到脫硫裝置甚至全廠的長周期、穩定運行;
(3)脫硫后H2S經常超標:由于脫硫液中的副鹽影響導致脫硫效率下降,脫硫系統出口H2S超標,直接影響到鍋爐煙氣中的SO2指標,公司環保壓力大。

使用DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑裝置運行情況及數據

經過考察比較,該公司選擇了與東獅公司合作,利用DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑來解決以上問題,并于2019年12月份就使用DSH型高硫容抑鹽催化劑達成了協議。
在更換脫硫劑過程中,東獅公司派出了技術服務團隊及化驗分析團隊,免費提供操作管理及相關技術培訓,現場工程師全程指導DSH高硫容抑鹽催化劑的投加及使用,全程跟進催化劑替代過程及整個使用過程的技術服務,做到優化工藝,平穩過渡替代,精準調試服務,確保現有脫硫系統穩定運行并根據現場狀況及時調整,收到了滿意的效果。
2、投加方案
(1)初始配液方案:
每地槽補入DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑200Kg,若系統脫硫液多,可以用脫硫液溶解,2天后開泵循環前要求補入DSH催化劑共計3噸,補入純堿共計15噸。
初始配液指標:DSH催化劑:3g/L,總堿度:≥25g/L
(2)正常生產時補加催化劑方案:
正常補加脫硫催化劑的添加方式為24小時不間斷補入系統,用脫鹽水或脫硫液溶解DSH催化劑后攪拌均勻滴加到脫硫系統內。
并根據溶液中催化劑濃度和出口硫化氫的變化情況,及時對催化劑的加入量進行適度調整。
正常生產時溶液指標:DSH催化劑:2-3g/L,總堿度:≥25g/L
投加DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑后,原本自脫硫系統開車兩年沒有出現的硫泡沫逐漸形成,脫硫富液中的懸浮硫逐漸增加。
為了更好的處理硫泡沫,優化脫硫工藝,在我公司的建議下,脫硫工段增加了一臺板框壓濾機,對浮選出的硫泡沫進行過濾。

結論:
圖片
實踐證明,DSH高硫容抑鹽催化劑在該公司的應用是成功的,并且在2020年5月15日通過了驗收,根據驗收期間脫硫裝置運行情況,驗收結論為:對照驗收各項標準,制氫車間認為長春東獅DSH脫硫催化劑滿足使用要求,在脫硫效率、催化劑消耗、純堿消耗、脫硫塔壓降等方面均達到《技術協議》的要求。
使用DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑解決了該公司煤氣中焦油含量高;再生槽沒有泡沫;再生槽結構不合理、再生時間長導致的副鹽增長快;凈化材料消耗高問題;解析氣中CO2含量高、硫泡沫難以聚合和浮選等問題,為該公司的脫硫系統穩定、達標運行奠定了基礎。
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