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東獅DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑在焦化廠的成功應用

前言

【作 者】 呂貴生  徐志偉------新技術管理中心
【摘  要】 本文介紹了DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑在山西潞安焦化的成功應用。潞安焦化改用DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑后,不僅穩定了生產操作,脫硫效率也進一步提高。脫硫塔后及回爐煤氣硫化氫明顯降低,同時副鹽得到有效控制,不再外排脫硫廢液,實現了取消提鹽設備運行。為企業節約了可觀的運行費用達到了經濟效益與環保效益的良好結合。
【關鍵詞】  東獅牌DSH    高硫容   抑鹽   脫硫

長春東獅DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑的提出背景

近幾年隨著環保排放標準的提高,焦化行業各企業的環保壓力也越來越大。煤氣脫硫就成為焦化行業凈化污染物排放的重點。目前比較廣泛采用PDS催化劑進行煤氣脫硫,而PDS催化劑進行脫硫最大的問題是需要每天排放較多的脫硫廢液,以此來控制脫硫液中硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽等副鹽的增長。否則因為副鹽積累會導致脫硫效率快速下降。脫硫廢液處理主要是進行提鹽,而硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽的下游需求市場比較小,隨著大量副鹽產生,提取的硫代、硫酸鹽、硫氰酸鹽已經從產品變為廢品甚至是危險廢物了。
三十多年來專注于脫硫技術進步的長春東獅科技(集團)有限公司,秉承源頭治理的理念,推出了解決實際需求的新型產品 ——東獅牌DSH 型高硫容抑鹽脫硫催化劑。解決目前傳統焦爐煤氣脫硫凈化過程中存在的副鹽增長過快及脫硫效率低的一系列的問題。DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑為環保型脫硫催化劑,脫硫效率高,抑制副反應,極大的減少了副鹽生成。是一種具有良好的環保意義和經濟效益的新型催化劑。
本文主要介紹DSH高硫容抑鹽催化劑在山西潞安焦化一分廠脫硫系統成功應用的案例。山西省潞安焦化一分廠采用DSH抑鹽催化劑后,成功的解決了大量脫硫廢液需要提鹽問題、并實現了脫硫效率大幅提升,達到了良好的環保、經濟效益。
1、山西潞安焦化一分廠簡介
1.1項目概況
潞安焦化一分廠為產能60萬噸/年,爐型為2x56孔4.3米搗固焦爐。滿負荷煤氣量約為35000m3/h,脫硫系統為兩級氨法脫硫,每級系統配有單獨的低位噴射再生槽。
2020年1月該廠脫硫系統開始更換DSH高硫容抑鹽催化劑。應用DSH高硫容抑鹽催化劑的目的就是為了解決大量外排脫硫廢液問題,停止提鹽系統。經過半年多的穩定運行,脫硫工藝狀況良好,脫硫效率大幅度提高,回爐煤氣硫化氫含量明顯下降,硫磺產量大幅度提高,脫硫系統的副鹽含量穩中有降,塔阻無明顯增長,脫硫系統不再因為控鹽而外排脫硫廢液,提鹽系統從投加DSH催化劑開始即停止運行。
該焦化廠在應用東獅牌DSH高硫容催化劑之前生產沒有達到滿負荷,約為產能的三分之二,產氣量約22000 –26000m3/h,入爐煤含硫量在0.8%。脫硫系統為兩級氨法脫硫,兩套直徑5米脫硫塔串聯運行,再生槽噴射再生,兩臺熔硫釜,再生槽噴射器由羅茨機強制送風。每天生產硫磺1-1.5噸。脫硫液補氨方式為蒸氨后濃氨水直接進貧液槽,脫硫系統每日送提鹽的脫硫廢液量30-40立方。
1#脫硫系統常年不正常,脫硫液含油較多,再生不足,再生槽沒有泡沫,偶爾有少量清液溢流,1#脫硫液三鹽含量在400g/L左右,溶液中懸浮硫高達6g/L;2#脫硫系統硫泡沫相對正常但是脫硫效率偏低,塔阻偏高,2#脫硫液三鹽含量在200g/L左右,懸浮硫在2g/L左右。2#塔后硫化氫20-100mg/m3,回爐煤氣含硫化氫300mg/m3左右。
1.2脫硫工藝流程及設備參數介紹
氣體流程:
荒煤氣—初冷器-煤氣風機–電捕–預冷塔–1#脫硫塔–2#脫硫塔–硫銨 - 粗苯
液體流程:
貧液槽–貧液泵–1#2#脫硫塔–富液槽–富液泵–1#2#再生槽–貧液槽
再生槽浮選、溢流出來的硫泡沫–泡沫槽–泡沫泵–熔硫釜–硫磺
熔硫釜出來的清液–清液槽沉淀降溫后–地下槽–2#貧液槽

1.3主要設備情況

1.4運行工藝參數

2、應用東獅牌DSH高硫容抑鹽催化劑的工藝準備 
為達到不排廢液,首先要停止直接補液和控制系統漲液。停止外排脫硫液,抑制副鹽增長,那么硫磺產量就必然增加。所以在工藝和設備上做了如下調整:
2.1 優化工藝控制系統水平衡;
系統工藝進行優化,在使用東獅牌DSH高硫容抑鹽催化劑前,每天需要往脫硫系統補充10-20m3的濃氨水進入貧液槽。系統溶液總量包括直接補液量和系統漲液量通過往提鹽排液來平衡。系統進行優化后停止直接補液,改為間斷往預冷塔補濃氨水,改變脫硫液的補氨方式。
2.2調整系統溫度設定
調整脫硫系統溫度控制,將預冷塔煤氣溫度控制從原來的28-32℃,調整為26℃,一般保持28℃以下。目的是消除系統的漲液量,系統溶液量基本保持平衡。
2.3增設熔硫釜
 在使用PDS催化劑脫硫時,每天排液30-40立方,硫磺產量相對較少,配置2臺熔硫釜。根據全硫核算,脫硫系統不排液、副鹽不增長硫磺產量就會增多。根據現場位置增加一臺直徑1000mm的熔硫釜。
3、DSH高硫容催化劑替換PDS催化劑過程
根據一二脫硫系統,進口硫化氫含量不同,以及系統溶液保有量,制定DSH催化劑投加方案。采取逐步替換,漸進提高新催化劑濃度。
一級脫硫系統按每班50/公斤即每天150公斤用量投加;二級脫硫按每班35公斤即每天105公斤投加。一級脫硫催化劑濃度目標值2.5g/l,二級脫硫液催化劑濃度目標值2.0g/l。濃度達到目標值后,根據消耗調整添加量。DSH催化劑日常消耗量基本在60公斤左右/天。
根據各項指標與反應狀況調整一、二級脫硫的再生反應。其中一級脫硫的再生由于之前再生不足,溶液含副鹽也較高,系統含油也偏多,投加DSH催化劑前幾乎沒有泡沫。投加DSH催化劑后時代加大吹風強度,調整再生進入良性循環。一級脫硫塔效率明顯提高,一塔出口硫化氫從2000mg/m3左右,下降到300mg以下,甚至下降到100mg以下。
4、應用東獅牌DSH高硫容抑鹽催化劑前后的效果對比
4.1 脫硫效率進一步提升,塔后及回爐煤氣硫化氫含量明顯降低
脫硫系統于2020年1月開始使用東獅牌DSH高硫容抑鹽催化劑,在使用過程中系統保持原有工藝不變,采取逐步替換的方式,對系統內脫硫劑進行逐步替換,節約一次性提濃的高成本。初始階段DSH型脫硫劑開始投加后,原脫硫催化劑逐漸減量直至完全停加。經過10天的時間,系統催化劑完成替換,系統平穩過度到新催化劑運行狀況。在替換過程及替換完成后,一塔后硫化氫從1500-2000mg/m3逐步下降到500mg/m3以下。由于一塔后硫化氫下降,2#塔后硫化氫比更換之前更低、更平穩。二塔出口硫化氫20mg/m3以下甚至測不出來。之前困擾該企業的回爐煤氣含硫偏高問題也得到解決?;貭t硫化氫含量從催化劑替換之前的300mg/m3降低到100mg/m3以內,甚至更低。
4.2 硫泡沫狀況豐富,硫磺產量大幅提升
替換催化劑后,1#再生系統逐步好轉,由以前不出硫泡沫轉為硫泡沫豐富,1#塔后硫化氫從原來的2000mg/m3降到500mg/m3以內,脫硫效率大幅度提高,2#塔后硫化氫也降到20mg/m3以內甚至檢測不出,地下室硫化氫降到100mg/m3以內,硫磺日產量從1.5噸左右提升到平均日產硫磺達到3噸左右,最高達到4.5噸。溶液中懸浮硫大幅度降低,兩個系統均在 1.0g/L左右。硫磺產量增加外,由于目前含油偏多,之前是由于含油影響再生。采用DSH催化劑后,DSH催化劑抗油性好,煤氣含油對再生的影響減弱。硫磺產量增加的同時,熔硫釜排渣較之前增多。
4.3 采用DSH催化劑脫硫的堿度需求降低
替換為DSH催化劑之前,濃氨水直接補充進入脫硫貧液,補氨效率高。改為間接方式補氨即濃氨水從預冷塔通過煤氣補氨。脫硫液的總氨有所降低,但整體的脫硫效率不僅沒有降低,比之前還有提升。
4.4 副鹽含量穩定,無需外排脫硫液
系統在應用DSH半年過程中,塔后硫化氫穩定達標,溶液中硫酸鹽相對穩定,幾乎未見增漲,硫代硫酸鹽逐漸下降。系統未因為鹽高而外排溶液。
系統應用DSH前后的數據對比

4.5 塔阻力變化情況通過以上數據可以看出使用 DSH 高硫容抑鹽催化劑對硫代以及硫酸鹽的抑制效果較明顯且能保證在長時間運行過程中硫酸鹽保持穩定幾乎不增漲,硫代硫酸鹽逐步降低。為企業節能減排,增產增效提供的有力的支持。
替換DSH高硫容催化劑之前,產量為三分之二設計產能情況下。1#脫硫塔阻力波動范圍在:500-900pa;
2#塔阻力:600-1000pa。其中1#塔為輕瓷填料,2#塔為花環填料。
替換DSH高硫容催化劑之后,運行半年且產量提升到滿負荷情況下:1#脫硫塔阻力波動范圍在:400-500pa;
2#塔阻力1000pa。
兩塔阻力沒有增長,阻力運行更為平穩。1#塔由于脫硫液再生狀況的好轉,塔阻力反而有所下降。
4.6脫硫系統負荷增加的同時效率也提升,效益明顯
據廠里粗略計算,使用東獅牌DSH 高硫容抑鹽催化劑后,依據半年來的運行成本、提高的產能及節約的提鹽費用等支出,一年能直接和間接的為該公司多創造1500萬元以上的經濟效益。體現在三個方面:
1、產量提升
DSH催化劑應用后,由于脫硫效率提升、處理能力提高,且脫硫系統運行穩定,該企業逐步提高生產負荷。從替換催化劑之前的70%左右的生產負荷,提升到接近100%設計產能。
2、停止脫硫液提鹽運行
脫硫效率提升的同時,停止了脫硫液向提鹽排放廢液,節約了提鹽外包費用。
3、焦爐延期末端治理節約了成本
回爐煤氣含硫大幅下降,從之前回爐煤氣含硫化氫300 mg/m3左右,下降到100 mg/m3以下減少了焦爐煙氣脫硫的運行成本和操作壓力,減少了煙氣脫硫的副產物。
從該成功案例表明:

通過東獅DSH高硫容脫硫催化劑應用情況證明,DSH型高硫容抑鹽催化劑高效、無毒、無腐蝕性、并具有硫容量大、再生速率快、硫顆粒浮選能力強和副鹽生成率低。應用DSH催化劑不會造成塔阻力上漲,完全適用于各焦化企業的脫硫生產。尤其適用于高濃度硫化氫含量條件下的脫硫領域,可以在較低的堿度條件下達到良好的脫硫效率,可以為企業節省大量的運行成本。通過工藝指標適當調控,對設備存在的不足及時的調整和整改,保證脫硫生產長周期的高效、穩定運行。

關鍵詞: 888脫硫催化劑 脫硫技術 脫硫設備 脫硫劑 高硫容



 
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