1 立项原因或背景
同煤煤气厂净化车间不仅负责将炭化车间生产出的荒煤气中的杂质脱除掉,同时还担负着将净化后的煤气输送到千家万户的任务,其中煤气净化是煤气的安全生产、正常供气的重要环节。
荒煤气中硫化氢含量过高,如果不经过净化脱硫处理直接供给用户使用,用户在使用过程中就会发生硫化氢中毒,所以在煤气出厂之前必须使其达到规定范围之内,日常生产运行中,我车间使用干式脱硫箱进行脱硫,可以使煤气中硫化氢含量达到正常范围。但是2013年下半年以来经常接到煤气用户反应,情况是使用我厂所产的煤气有刺鼻味道。根据这种情况,我厂迅速组织人员进行调查,发现是出厂煤气中的硫化氢含量已达临界值,而且时有超过临界值。通过对煤气和煤质的化验,得出结论:我厂制煤气所用的煤硫含量过高。究其原因,我厂已经在尽力寻找低硫煤煤源,但是近年来同煤集团侏罗纪的煤含量越来越少,侏罗纪煤源中的低硫煤更是少之又少,所以受大环境影响,我厂煤源的现状无法得到改变。通过化验结果分析对比,我们发现通过洗氨后的煤气中硫化氢含量最高达4100mg/m3至5000mg/m3,尤其是遇到春节高峰用气时。如此高的硫化氢含量是干式脱硫箱无法满足脱硫要求,大量高硫化氢含量的煤气对干箱的冲击极大。每天干式脱硫箱超负荷运行,经常会使脱硫剂在短时间内失效,不仅更换脱硫剂造成大量成本浪费,而且还影响了脱硫生产的正常运行。目前,同煤集团低硫煤越来越少的现状已无法改变,煤气中硫化氢含量居高不下,并且已经严重影响了后续工艺和居民用户的健康。针对这种情况我厂决定组织科技人员对脱硫系统进行攻关改造,通过对同行业厂家参观调研,到大专院校请教学习,决定对我厂脱硫工艺流程进行改造——在干箱脱硫前加装888试剂湿式脱硫系统。
2 研究或革新内容及创新点
通过技术人员在同行业单位的学习,再根据我厂实际情况分析,最后研究决定在干式脱硫箱前加装湿式脱硫系统。利用现有闲置的湿脱装置(为5万吨/年甲醇项目建设),经过管道改造,对煤气进行湿脱处理。加装的湿式脱硫系统主要装置有:湿式脱硫塔1个、贫液槽1个、富液槽1个、再生槽1个、贫液泵1台、富液泵1台。煤气净化工艺流程图请见附图。
湿式脱硫系统的工艺流程如下:
(1)洗氨后的炭化煤气进入脱硫塔底部与从上而下的脱硫液逆流接触脱除H2S,使出口硫化氢达到≯60mg/m3,煤气送往干法脱硫单元。
(2)将纯碱倒入制液槽,用蒸汽加热后,完全溶解于软水中,打入贫液槽;在贫液槽顶部的888活化槽中配好888溶液,然后缓慢加入贫液槽。
(3)经贫液泵加压进入一级和新脱硫塔顶部,与从下而上的煤气逆流接触后分别进入富液槽,经富液泵加压至0.4MPa左右进入再生槽,在再生槽内将富液再生为贫液,并浮选出硫泡沫,贫液由液位调节器进入贫液槽,再经贫液泵送往脱硫塔,溶液如此循环使用,硫泡沫溢流到硫泡沫槽,经硫泡沫泵送往熔硫釜回收硫磺。
湿式脱硫系统的脱硫反应原理:
脱H2S的化学吸收反应
Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS
催化氧化析硫反应
2NaHS+O2-----→2NaOH+2S
气体中含有CO2、HCN、O2产生如下副反应:
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
Na2CO3+2HCN=2NaCN+H2O+CO2
NaCN+S=NaCNS
2 NaCNS+5O2=Na2SO4+2CO2+SO2+N2
2 NaHS+2O2=Na2S2O3+H2O
3 应用情况及经济社会效益
2014年1月3日湿脱系统开始正式运行至2014年3月31日,经过近三个月的春节高峰运行,期间运行环境和运行时间与去年同期基本一致,改造前后工艺参数变化及湿脱脱硫效率对比:
现在硫含量>0.8%的原料煤也可以使用了,使原料煤的选择更加宽泛,同时脱硫系统改造后大幅降低了干箱出口煤气硫化氢含量,保证了脱硫系统的安全正常运行,满足了居民的正常使用,没有再接到居民投诉电话,达到了改造预期目标。保证了集团公司八万煤气用户的政治稳定,带来巨大社会效益。
4 推广应用的前景
通过这次湿脱系统的改造,解决了煤气生产中硫化氢含量过于受煤质影响的问题,不仅大大增加了原料煤的选择空间,而且还使硫化氢含量达到正常指标。这种技术可以应用于其他煤气厂、焦化厂等,其他需要脱硫工艺的单位,可以减轻煤源选择时的困难。建议:由于北方地区冬季寒冷,室外装置温度严重影响脱硫效率应在贫液槽内加装蒸汽加热盘管,并对装置管道进行保温处理,以增加反应温度,提高脱硫效率。
摘要：脱硫是煤气生产中的必要工艺程序,其主要目的是减少荒煤气中的硫化氢成分比例,否则在燃烧中会生成高浓度二氧化硫气体,对生态环境和人民群众的生命健康都是巨大威胁。本文基于同煤煤气厂净化车间的脱硫系统改造展开研究,阐明在干箱脱硫前加装湿式脱硫系统的必要性以及工艺流程原理,以供同行业技术人员参考借鉴。
关键词：脱硫系统,湿式脱硫,工艺改造,创新点