脱硫再生一体塔在我公司的应用

山西焦化集团有限公司焦炭生产能力360万t/a，包括一系统100万t/a、二系统130万t/a和三系统130万t/a。一系统荒煤气量50000 m³/h，采用A-S脱硫工艺，出口净煤气H₂S含量≤500 mg/m³；二系统荒煤气量62400 m³/h，采用改良ADA脱硫工艺，出口净煤气H₂S含量≤300 mg/m³；三系统荒煤气量62400 m³/h，采用真空碳酸钾脱硫工艺，出口净煤气H₂S含量≤300 mg/m³。

2012年10月颁布的《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012），规定现有企业自2015年1月1日起，焦炉烟囱、粗苯管式炉、氨分解炉等燃烧用焦炉煤气的设施排放SO₂的浓度限值为50 mg/m³。据此标准，公司3套系统的净煤气硫含量均不能满足要求，迫切需要进行改造。

    1.改造方案的选择

由于3套系统的脱硫装置均在产，不可能边生产边改造，只能新建二次脱硫装置，与原装置或串（联）或并（联），使出口净煤气硫含量达到新标准。

经现场测量和与厂区布置总图核对，3套系统脱硫装置周边场地均十分紧张，一系统即使占用绿化地带，可利用的空间也仅为52 m×17 m；而二、三系统须占用原有的道路。为此，公司决定选用占地面积小的脱硫再生一体塔，脱硫工艺选用改良ADA法。

脱硫再生一体塔工艺的优点：①脱硫塔和再生塔合为一体，无反应槽，工艺流程短，占地面积小，投资少；②改良ADA脱硫工艺技术成熟，运行稳定。但采用脱硫再生一体塔工艺有如下缺点：①脱硫塔和再生塔合为一体，塔体高度增大（42～48 m），加大了巡检和检修的难度；②塔体直径大，要求填料和内件重量尽可能轻。

     2.设计指标及要求

     一系统入塔煤气量50000 m³/h，入塔煤气温度35～40 ℃、压力约8 kPa、H₂S 含量1000 mg/m³；二、三系统入塔煤气量均为62400 m³/h、温度约37 ℃、压力约8 kPa、H₂S 含量1000 mg/m³。设计要求出塔净煤气H₂S含量≤20 mg/m³，脱硫效率达98%。

    3.应用中的问题及应对措施

（1）关于反应时间的问题

改良ADA脱硫工艺要求溶液在反应槽内的停留时间为5～10 min，而脱硫再生一体塔工艺中无反应槽，为确保溶液的反应时间，达到脱硫效果，采取如下措施：①一系统脱硫塔塔径为6 m，脱硫再生一体塔底部采用标准的椭圆封头，因此塔底不能作为液体贮槽使用，经计算，另设计1个V=800 m³的贮槽，正常运行时作为富液槽，接纳系统中的循环溶液，保证溶液的反应时间并参与系统的正常运行，检修和事故状态下作为事故槽，容纳系统所有溶液，利于检修；②二、三系统脱硫塔塔径为6.8 m，脱硫再生一体塔底部无法采用标准的椭圆封头，于是将其底部设计为槽，其作用相当于富液槽，接受系统正常运行时的循环溶液，保证溶液的反应时间，事故槽单独隔离，仅在事故状态下使用，且为了补充系统中消耗的溶液，增加2台流量为32 m³/h的脱硫液泵，间断从事故槽中将溶液补入脱硫塔中。

（2）气液分配盘的选择问题

脱硫再生一体塔塔径大，内件应选择重量小且易安装的设备。一系统煤气量小，塔径小，采用常规的槽盘式气液分配盘，但槽盘式气液分配盘安装难度大，精度要求高，且制作困难；二、三系统煤气量大，塔径大，因喷头式分配盘在同等直径下重量小于槽盘式分配盘，所以二、三系统气液分配盘采用的是喷头式。

（3）填料的选择问题

填料选择主要考虑满足以下要求：重量小，便于安装、拆卸，利于检修；填料间的再分布装置重量尽量小，以减小塔体重量。

竹格栅填料用于焦炉煤气脱硫，从脱硫效率、阻力以及操作稳定性等方面来看成熟、可靠，故一、三系统采用整砌的竹格栅填料。

二系统填料选择时考虑了以下几种方案：方案一，脱硫再生一体脱硫塔选用竹格栅填料，但因前期脱硫采用花环填料，易导致花环填料带入新系统而堵塞竹格栅填料，影响脱硫效果；方案二，选用全瓷填料，但塔体承重大；方案三，选用增强聚丙烯花环填料，因塔径大，填料高度达4.5 m，且系统低压蒸汽温度高，在吹扫过程中易造成填料坍塌。再三权衡后，最终选择了全瓷和增强聚丙烯花环混合填料。

（4）关于巡检难的问题

改良ADA工艺要求不定时观察塔顶再生槽内泡沫的生成情况，以便及时调节。脱硫再生一体塔高度大，巡检难度大，为解决此问题，采用了工业电视监控技术，将监控信号引入操作室内，随时进行观察。

（5）与原煤气系统连接的问题

新系统建成后，与原煤气系统采用带压开孔连接。

    4.工艺流程简介

    来自原系统脱硫后的煤气进入脱硫再生一体塔脱硫段，在塔内自下而上与脱硫母液逆流接触，母液吸收煤气中的H2S，脱硫后的煤气送入用户。吸收了煤气中H2S的脱硫富液自流进入富液槽，经富液泵加压送入塔顶喷射再生器中，在此与空气接触乳化氧化后进入母液再生浮选段，浮选出的硫泡沫送入硫泡沫槽，再经硫泡沫泵送往二系统熔硫系统处理。再生后的贫液进入脱硫再生一体塔下段的脱硫塔，继续与煤气接触进行脱硫反应，完成脱硫液的闭路循环。

   5.实际运行情况

     本着“总体设计，分步实施”的原则，先从一系统改造入手，2014年5月一系统脱硫改造项目土建开工，经过6个月的紧张施工，于2015年1月初投运。汲取了一系统技改的经验教训，二、三系统脱硫改造项目从施工到投产仅用了4个月的时间，于2015年6月底投用。目前3套系统运行稳定，操作简单，投产至今未出现过任何操作事故及停车事故。从运行数据来看，3套系统的脱硫再生一体塔后净煤气中H₂S含量均小于20 mg/m³。虽然正常生产时入塔煤气的H₂S含量低于设计数据1000 mg/m³，但在2015年10月10日—12日三系统真空碳酸钾脱硫系统检修时，为测试脱硫再生一体塔的脱硫效果，煤气未经真空碳酸钾脱硫碱洗段，而直接进入脱硫再生一体塔，塔前H₂S含量最高达2310 mg/m³，脱硫液循环量提高到1250 m³/h时，塔后净煤气中H₂S含量降至了16 mg/m³，脱硫效果非常明显，脱硫效率达到或超过98%，净煤气硫含量达到《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）的要求，解决了公司长期以来的环保问题。

                                                                                  （山西焦化  范秀琳）