真空碳酸钠法煤气脱硫装置的问题与对策

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本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网
为了脱除焦炉煤气中的硫化氢等有害物质，以达到净化焦炉煤气、减少环境污染的目的，安阳钢铁集团公司和日本煤综合利用中心共同建设了安钢焦化厂的焦炉煤气脱硫示范工程。1  工艺流程
    煤气脱硫装置由真空碳酸钠法脱硫（VASC)和克劳斯法回收硫磺（SCL)工序组成 。VASC工序用碳酸钠作为碱源，在脱硫塔内将焦炉煤气中的H2S和HCN脱除，再将反应后的溶液送到再生塔内将H2S和HCN等酸性气体解析出来，碳酸钠溶液循环使用。酸性气体经冷凝器冷却、分离器除水后由真空泵送入SCL工序。在SCL工序，酸性气体在克劳斯炉内燃烧，1/3的硫化氢转化为SO2后而形成过程气，然后在有催化剂的多级转化器内反应生成元素硫。再生塔由焦炉循环氨水供热，真空泵的含油冷凝液定期送到机械化澄清槽。
2  运行情况及存在问题
    (1) 脱硫效果及硫磺质量。该装置的焦炉煤气处理量为7万m3/h左右。为标定装置的运行效果，中日双方共同于2003年元月和4月对脱硫塔后煤气含硫量、产品硫磺的纯度及系统主要操作指标进行了2次24h的连续测试。脱硫塔后煤气中硫化氢的含量平均为320mg/m3，硫磺纯度为99.7%，均达到了设计指标（H2S≤500mg/m3和硫磺纯度≥99.5%）。净煤气中的氰化氢含量可降低到170mg/m3。
    (2) 存在问题。脱硫装置投产以来曾出现过一些问题，属于VASC工序的问题都在2004年底以前得到了较好的解决。但SCL工序的酸性气体预热器、氰化氢分解器及其出口管道和酸性气体烧嘴等部位经常发生堵塞，严重影响正常生产。
3  堵塞物分析
    2005年1月和3月，在系统检修时对酸性气体预热器、氰化氢分解器中的TiO2催化剂层、酸性气体烧嘴前端部的堵塞物进行了取样，表1列出了新日本制铁株式会社对堵塞物样品的分析结果。
                          表1    堵塞物的外观和成分


4  防止堵塞的对策
    (1)加强初冷、终冷洗萘和电捕焦油器的操作，降低煤气中杂质的含量。我们利用煤气系统停产检修的机会，于2005年8月在洗苯后煤气主管上安装了迷宫式管道捕雾器。2005年9月，为了减缓酸性气体烧嘴的堵塞，在氰化氢分解器后的酸性气体管道上安装了捕雾器。这2台捕雾器投入运行后，有效地减轻了堵塞物的产生量，延长了生产周期。
    (2) 防止酸性气体预热器的堵塞。首先要定期排放酸性气体预热器底部的沉积物，同时要每月定期切换A系统和B系统，并进行彻底清扫。
    (3) 防止氰化氢分解器的堵塞。氰化氢分解器堵塞的主要原因是器内生成的硫氰酸铵。硫氰酸铵的熔点是149℃，在200～300℃时可分解为NH3、CS2和H2S。所以，只要将分解器的内部温度控制在200℃以上，就可有效防止硫氰酸铵的堵塞。
目前，氰化氢分解器的入口温度控制在190℃左右，但是内部催化剂层的温度只有140～ 150℃。为保证氰化氢分解器的内部温度在200℃以上，必须采取以下措施。一是加强分解器入口管道的保温；二是保持适当的酸性气体流量。酸性气体的设计流量是420m3/ h，当酸性气体的流量低于设计流量的60％时，由于管道散热会降低酸性气体的温度。
    (4）防止硫磺和硫化物的堵塞。在分析堵塞物样品时，发现有少量硫磺和六硫碳。如果将为氧化HCN而导入的空气量过剩时，部分硫化氢会被氧化成二氧化硫，在进行克劳斯反应时就会生成硫磺和硫化物。所以必须按合适的空气比操作氰化氢分解器，以使氰化氢分解器出口的HCN浓度不超过1%。
    (5) 防止酸性气体烧嘴入口及前端部的堵塞。首先要防止氰化氢分解器出口的硫氰酸铵流入酸性气体烧嘴而造成的堵塞；其次，需要加强从氰化氢分解器出口到酸性气体烧嘴管道的保温；第三，加强酸性气体烧嘴入口处新增捕雾器的排污操作。
5  实施效果
    通过采取上述改进措施后，取得了初步效果，脱硫装置的运行周期比以前有所延长。由于该工艺是国内第1套，世界上这种配置模式也是第1套，有些问题及现象还未真正了解和掌握，仍需要继续做大量的研究工作。