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山西焦化焦炉气精脱硫系统的改造

[日期:2012-11-15] 来源:  作者:王丽平 郝欢庆 [字体: ]

山西焦化股份有限公司甲醇厂焦炉气精脱硫系统原采用预铁钼和铁钼对气体中有机硫进行转化,然后再经天然锰矿(其中MnO2+ MnO要求>60%,直径为2540 mm)脱除硫化物的流程,自20086月开车投产以来,已更换中温脱硫剂(氧化锰矿石)共计4槽,其中只有1#中温脱硫槽更换为氧化锰矿石,2#3#4#中温脱硫槽已更换为中温氧化锌脱硫剂,而实际运行中可只使用1个锰槽。

现存在问题如下:采购天然锰矿越来越难; 锰矿石在使用前需进行还原,由于天然锰矿粒度大小不均匀,还原过程中操作难度较大,极易造成超温现象;锰矿硫容过低(只有10%左右),运行周期较短,运行费用高;在目前工艺流程下,氧化锌替代天然锰矿后,由于气体只经过一级加氢转化槽,有机硫转化效率只有90%左右,出口总硫含量过高,影响到生产系统的长周期、满负荷运行。

20123月份对精脱硫出工段焦炉气中硫化物含量进行分析:硫化氢可控制在0.1×10-6以下,但有2×10-65×10-6有机硫却无法脱除,此部分有机硫将带入后工序,从而影响到整个甲醇厂焦炉气系统满负荷生产。而目前国内二十余套甲醇生产装置均采用两级加氢精脱硫工艺流程,精脱硫剂的选择在2008年前也有采用铁锰脱硫剂、中温氧化铁脱硫剂等,但对锰矿的硫容低、寿命短等问题均已进行了改进。据了解,目前的甲醇生产厂家(如山东海化、襄汾光大、唐山古玉等)均已改为中温氧化锌作为脱硫剂,国内2010年后设计的焦炉气制甲醇装置均采用两级加氢精脱硫工艺流程,中温氧化锌作为脱硫剂。该工艺成熟、可靠、经济,催化剂更换方便且易采购,焦炉煤气经两级有机硫加氢转化,再经两级脱硫剂吸收,出口总硫含量可达0.1 mg/m3以下,从而减轻转化系统脱硫催化剂的负担,同时延长转化系统各种催化剂的使用寿命。

于是公司提出了以下2条改进措施。

1.将现4#5#中温脱硫槽内部结构进行改造,使其高径比增加, 4#中温脱硫槽通过加厚内衬内径(由3300 mm缩小为2300 mm),使其内部装填的 60 m3氧化锌脱硫剂更换为30 m3有机硫加氢催化剂;5#中温脱硫槽通过加厚内衬内径(由3300 mm缩小为2700 m),使其内部装填的90 m3氧化锰矿石更换为40 m3中温氧化锌脱硫剂。

2.将现4#5#中温脱硫槽整体吊走。在4#中温脱硫槽原基础位置上安装1台二级加氢转化器,在5#中温脱硫槽的原基础上新安装1台中温氧化锌脱硫槽。

经公司改造后的工艺流程为:由低压机送来的焦炉气(含H2S20 mg/m3CS2COSRSHC4H4S等有机硫≤250 mg/m3,其压力为2.5 MPa,温度≤40 ℃)进入油水分离器分离掉油水,再经滤油器进一步分离掉油水杂质后,进入焦炉气初预热器管间与管内的转化气换热温度升至300350 ℃,进入预铁钼转化器和铁钼转化器将有机硫大部分加氢转化为硫化氢,将烯烃加氢变成饱合烃,温度升至400 ℃左右;进入中温脱硫槽,将硫化氢吸收掉,再经二级加氢进一步将有机硫加氢转化为硫化氢,然后进入氧化锌脱硫槽,将硫化氢吸收掉,使精脱硫出口焦炉气中总硫≤0.1 mg/m3,然后送往转化岗位。

改造后,使用二级加氢加氧化锌脱硫工艺,不仅节约催化剂的成本,还可增加生产运行天数,同时省去了氧化锰催化剂还原的过程,避免了还原时超温的现象,避免了设备、管道因超温对使用寿命的影响及环境污染,经济效益明显,安全及环保效益显著。

1.使用二级加氢加氧化锌脱硫工艺后,精脱硫工序催化剂费用基本不变,但出工段总硫由原5 mg/m3(原设计指标20 mg/m3)可降低至0.1 mg/m3,大大延长了转化工序中常温氧化锌的使用周期,以1槽催化剂的使用周期延长2年(即1个运行周期)计,中温54 m3氧化锌按2万元/m3计、常温脱硫剂23 m318000/m3计,则可节约脱硫剂费用37.35万元/a

2.以焦炉气平均负荷为32650 m3/h、焦炉气入工段总硫250 mg/ m3为基准进行计算,1槽锰矿(90 m3)使用寿命约为91 d1槽氧化锌(60 m3)使用寿命也约为91 d。但氧化锌脱硫剂从更换至投入使用只需4 d,而锰矿更换至投入运行则需12 d,较使用氧化锌减少8 d,按单一焦炉气生产甲醇300 t/d计算,则少产甲醇2400 t,以甲醇2300/t计,使用氧化锌脱硫剂可增加产值552万元,1年更换2槽可增加产值1104万元。

3.由于天然锰矿粒度大小不均匀,单槽催化剂装填量较大,还原过程中操作难度较大,还原温度较难控制,极易造成超温事故,在还原操作中会出现放空气体着火事故,同时由于还原温度过高,对设备管道的寿命影响较大。

4.天然锰矿使用后没有回收价值,直接填埋会造成环境污染,改为中温氧化锌后,使用后可回收再利用,环境效益明显。

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