天鐵焦化廠焦化煤氣脫硫系統存在的問題及改進
1、前言
天鐵焦化廠現有 58-Ⅰ型 42 孔焦爐一座， 58-Ⅱ型 42 孔焦爐兩座， JN43-80 型 42 孔焦爐一座，年產焦炭能力112萬t 2006年為了適應生產的需要投資3000余萬元，新建了脫硫脫氰系統來去除煤氣中的H2S 和 HCN 脫硫脫氰系統自 2007 年 5 月底投產以后，脫硫系統先后發現脫硫液pH值偏低偏高、副鹽增長迅速、脫硫塔防腐層的脫落漏腐蝕嚴重等多項問題，針對存在的這些多項技術改造，使生產日漸趨于正常。
2、脫硫系統工藝概述
脫硫工藝見圖1
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來自鼓冷工段的粗煤氣經預冷塔預冷后，進入一級脫硫再生塔的脫硫段下部,與塔頂噴淋下來的脫硫貧液逆流接觸洗滌，發生如下反應:
NH3+H2O=NH4OH；H2S+NH4OH=NH4HS+H2O；NH4OH+HCN=NH4CN+H2O；
NH4OH+CO2=NH4HCO3；NH4HS+NH4HCO3+(X-1)S=(NH4)2Sx+CO2+H2O
吸收了 H2S 和 HCN 的脫硫液至脫硫塔底槽，補充催化劑溶液，用溶液循環泵抽送至位于脫硫再生塔頂的噴射氧化再生塔，再生塔頂部噴嘴同時自吸空氣，在催化劑的作用下進行氧化再生 反應原理如下:
NH4HS+1/2O2=S +NH4OH；(NH4)2Sx+O2=Sx +2NH4OH
再生后的溶液經過液位調節器自流入脫硫段頂部循環使用從一級脫硫系統凈化后的煤氣依次進入二、三級脫硫系統
從脫硫再生塔溢流出來的硫泡沫自流到泡沫槽，分離出的清液自流返回脫硫系統 濃縮后的硫泡沫用泵打入熔硫裝置進行熔融，熔融后產生的清液流回脫硫系統，生產的硫磺放入冷卻盤，然后外運
3、存在的問題及處理方法
脫硫系統在投產之后，存在一些問題，影響系統的正常運行，如脫硫液堿度偏低、脫硫液溫度高、脫硫液中的副鹽增長迅速、脫硫塔內防腐層脫落、熔硫釜堵塞現象嚴重等這些問題的存在，使得脫硫系統脫硫效果不好，一直未達到生產目標。針對存在的這些問題，我廠進行了多項技術改造，使生產狀況得到了大大的改善
3.1 脫硫液的堿度偏低
溶液吸收H2S為酸堿中和反應，因此溶液的總堿度和NH4+濃度是影響吸收過程的主要因素，在一定范圍內氣體凈化度、溶液的硫容量、總傳質系數隨著NH4+濃度的增加而增加，總堿度越高，pH值越大。
對脫硫系統中NH4+的補充是通過將硫銨工段蒸氨塔中蒸出的氨氣送入脫硫塔進行補充，但由于從蒸氨塔中出來的氨氣溫度高達85oC- 95oC，在氨氣溶入脫硫液后，不僅使脫硫液的溫度提高了3oC-5oC ,而且使脫硫液中氨氣的揮發嚴重，浪費了大量的資源。針對這個問題，在蒸氨工序增加了一個 90 m3的氨氣冷凝冷卻器，對蒸氨塔出來的氨氣進行冷卻后，連續向脫硫系統進行補充，保證了脫硫系統堿度的穩定
3.2 脫硫液溫度高
脫硫液吸收H2S為放熱反應，降溫對吸收H2S有利，再生反應隨著溫度升高而加快，但溫度過高則對硫結晶增大不利。同時也影響溶液粘度和表面張力，對浮選不利。當溫度超過45oC時，副反應速度明顯加快，超過50oC副鹽生成急劇上升。以氨水為堿源時，再生溫度應不超過40oC。
脫硫系統原來由于將蒸氨塔出來的85oC- 95oC高溫氨氣及熔硫釜出來的溫度高達95oC左右的熔硫清液加入系統，使得系統的操作溫度偏高，系統脫硫液的溫度經常保持在40oC以上，最高時高達49oC，這嚴重影響了脫硫塔的脫硫效果。針對這兩個問題，增加了氨水冷凝冷卻器并更換了新的熔硫釜，在增加了氨水冷凝冷卻器以后，進入脫硫塔的氨水溫度在37oC左右。在更換了新的熔硫釜之后，回流到脫硫系統的清液溫度也下降到了60oC左右，使得脫硫系統的脫硫液溫度基本保持在40oC以下，達到了生產的操作要求。
3.3 脫硫系統副鹽增長迅速
NH4CNS濃度高，不但會影響到系統中H2S的平衡分壓，而且由于它們在溶液中的不斷積累，會降低系統中有效組分的濃度 而且它們易從溶液中析出，破壞脫硫系統的正常工藝條件 副鹽的生成快慢與脫硫液中催化劑是否處于正常狀態。硫顆粒是否及時分離提取、再生塔的空氣量波動大小及系統脫硫液堿度、溫度有關系；此外脫硫液溫度過高，也會使系統中副鹽的生成反應加劇。
副鹽對系統的正常運行存在著許多危害，首先容易使催化劑中毒，增加催化劑的使用量；溫差大使副鹽容易結晶，脫硫液中由于存在這些微小結晶顆粒，容易使循環泵的葉輪損壞，增加泵的檢修頻率，影響生產的穩定性 在冬季檢修時間長時，副鹽大量結晶，嚴重時會堵塞管道。
針對副鹽的生成，為保持生產的穩定，我們控制預冷塔后的溫度保持在30oC以下。及時提取再生泡沫，保持再生的空氣進量，減緩副鹽的生成，每周分析脫硫液中的副鹽含量2-3次，當濃度超過標準后，及時排出一部分脫硫液，降低脫硫液中副鹽含量，但這樣就產生了大量的脫硫廢液。開工以來，一直把脫硫廢液混入煤場煤中，這不但污染了環境，使配合煤的水分、硫分升高，而且浪費了這些脫硫液中所包含的副鹽資源。為此，我廠投資興建了副鹽提取裝置，計劃在2009年前半年投產，到時副鹽的問題就能得到根本的解決
3.4 脫硫塔內防腐層的脫落
脫硫液是具有強腐蝕性地，對設備的危害很大，因此一般的脫硫塔都會進行內防腐，我廠脫硫塔也對脫硫塔進行了重防腐。但是在系統運行了半年多之后，發現系統內防腐層發生了脫落，開始堵塞脫硫塔的噴頭，造成系統流量和壓力提不上去，達不到工藝要求。這個問題如不及時解決，將會減少脫硫系統的使用壽命。因此重新采用玻璃鋼對脫硫塔進行了內防腐，目前，1號脫硫塔的內防腐已經完成，2、3號脫硫塔的防腐工作正在進行。
3.5 熔硫釜堵塞
原使用的熔硫系統包括了熔硫釜 沉降槽，換熱器等設備，它的工藝流程是硫泡沫用泵經過換熱器與熔硫清液換熱后，進入熔硫釜，熔硫釜出來的熔硫清液經過沉降槽沉降后，經換熱器流回脫硫塔 在投產使用之后不久，由于熔硫清液中含有一定的硫，經過一定時間的積累后，換熱器首先出現了堵塞，無法繼續使用 原使用的熔硫釜結構復雜，在使用過程中經常出現進出口管道堵塞現象，使得操作人員需要經常清理，在清理過程中，部分脫硫清液流到了熔硫釜上，由于脫硫清液中含有硫，具有強烈的腐蝕性，一段時間后，熔硫釜腐蝕日漸嚴重，最終無法使用。
結合投產以來的使用經驗，于2008年10月份引進了石家莊生產的內分式熔硫釜，該熔硫釜結構簡單，操作方便，自投產使用后，未發生問題，降低了操作人員的勞動強度，由于不需要檢修，操作環境也得到了大大的改善 同時在更換了新熔硫釜之后，我廠粗硫磺的質量也有了很大的提高
4、結論
脫硫脫氰系統在經過了一年多生產運行后，針對存在的問題進行了多次改造，系統運行質量正在逐步的好轉，雖然還有部分的改造項目還在進行，但目前三塔串聯運行，塔后煤氣含H2S濃度已從改造前的大于500mg/m3，降低到現在的小于150mg/m3說明改造是成功的。
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