焦炉煤气络合铁脱硫系统优化方案

目前，国内已有多家络合铁催化剂供应商，现有焦炉煤气脱硫装置中的一部分装置面临着PDS类催化剂向络合铁催化剂的更换。云南某焦化厂焦炉煤气脱硫化氢是以氨为碱源的HPF法脱硫装置，为提高脱硫效率并降低脱硫废液排放，直接由络合铁催化剂替换了原有的PDS类催化剂，但使用以来还是出现了塔后H2S严重超标、脱硫塔塔阻力持续升高等问题，后于2023年3月改用GLT络合铁脱硫催化剂，在经过相应的技术改造和优化调整后，目前脱硫装置运行平稳。

1 脱硫装置运行状况及问题分析

脱硫装置前期由PDS 催化剂更换成了某络合铁催化剂，脱硫塔两塔串联脱硫，装置运行一段时间后，塔阻力到了2.2~2.4 kPa，脱硫后焦炉煤气H2S含量超标严重，根据现场检测结果，脱硫后焦炉煤气中硫化氢含量超过600mg/Nm3，脱硫效率只有85%～90%，这给后续烟气脱二氧化硫带来了很高的压力。另一方面，脱硫装置在大量排液的情况下，脱硫液三盐总量高达400g/L，贫液换热器常有堵塞情况，有时不得不降低循环液量；另外，2个喷射再生槽的硫泡沫稀少，硫泡沫层较薄，溢流的硫泡沫带较多清液，2台过滤面积为100m2的板框压滤机每天只产出2板框约5 t左右硫膏，硫磺回收率只有50%～60%。经分析此络合铁催化剂使用过程中存在如下问题：

（1）所使用的络合铁催化剂稳定性较差，脱硫液中无效铁含量偏高而有效铁含量不足，同时脱硫液中有氢氧化铁胶体。络合铁催化剂稳定性不足、有效铁含量偏低，脱硫液中催化剂的浓度偏离了脱硫装置处理的焦炉煤气硫化氢负荷，不仅降低了脱硫装置的脱硫效率，而且会导致脱硫液副盐增加。

（2）两级串联脱硫的第一级脱硫对应的再生严重不足，无法达到络合铁脱硫化氢要求的吸收负荷和再生负荷的平衡，加剧了脱硫液副盐含量的增加。

（3）脱硫塔作为第二级脱硫装置时，脱硫液络合铁催化剂的有效铁浓度严重偏离了脱硫装置处理的焦炉煤气的硫化氢负荷，导致在脱硫塔填料上直接生成了黏附性很强的S8，由此造成填料硫磺堵塞。

（4）煤气预冷塔老旧，运行时阻力增加快，切换塔冲洗频繁，无法对焦炉煤气进行有效洗涤降温，导致进入脱硫塔的焦炉煤气带轻质焦油等杂质较多，由此脱硫液含有较多焦油，进一步导致硫泡沫层较为稀疏。

2 系统优化方案2.1　脱硫液络合铁催化剂调整

经过核算，本脱硫装置需要进行一定量的GLT络合铁催化剂的初投，一方面调整现有脱硫液中络合铁催化剂的稳定性，消除脱硫液存在的氢氧化铁胶体，另一方面需要提升脱硫液催化剂含量以达到设计的催化剂浓度，从而匹配现有脱硫装置所需要处理的焦炉煤气H2S负荷。GLT络合铁催化剂初投分多批次进行，投加过程中需及时检测脱硫液的性质并观察再生槽硫泡沫的变化。

2.2　入塔煤气的洗涤降温和脱硫装置补充的氨水的调整

鉴于原有预冷塔十分老旧，对焦炉煤气洗涤降温效果较差，后期新增1台新预冷塔，两塔做到1开1备运行，交替使用，最大程度地保证了入脱硫塔焦炉煤气的冷却降温和洗涤除油效果。除此之外，蒸氨塔氨水含有一定量的轻质焦油类物质，若直接加入脱硫装置，势必会造成脱硫液含油量高，会导致硫泡沫性质恶化及脱硫液密度的增加，为此，可的，还有络合铁催化剂同脱硫装置的工况条件的不匹配性原因，因此需要从络合铁催化剂和脱硫装置工况条件两方面进行系统优化。将蒸氨塔氨水改到前端循环氨水槽，脱硫装置所需的氨由煤气带氨即可。

2.3　喷射再生槽的调整

对于喷射再生槽的调整涉及2个方面，其一是通过2个塔循环液量的分配调整和喷射再生槽上喷射器吸风口的调节，提升喷射再生槽的喷射压力至0.41～0.45 MPa，提高了喷射压力可以增加空气的吸气量，从而保证了络合铁脱硫过程的再生需求；其二是通过配备单独的压缩空气管到喷射再生槽喷射器吸风口以达到增加喷射器吸风量和强化再生的目的。

2.4脱硫贫液管道的优化

脱硫贫液由贫液泵加压后流经DN350的贫液主管，再经过DN250的管线进入贫液换热器，出换热器的管线亦为DN250，然后再回到DN350的贫液主管，这样若换热器出现结晶堵塞时，势必导致脱硫液循环液量，亦即喷淋密度的降低，不仅会造成脱硫液在填料表面的不均匀分布，进而严重降低脱硫塔内焦炉煤气中H2S的脱除，而且脱硫塔长期低喷淋密度的运行减少了脱硫液对填料表面的冲刷，将会导致脱硫塔塔阻力的增加。为此，在贫液换热器的溶液进出口前后增加DN350的管道和阀门与贫液主管道连接，从而可保证进脱硫塔贫液循环量的稳定，也更有利于换热器的检修。

3 结论

通过对脱硫装置的运行状况和问题进行分析，在更换使用GLT络合铁催化剂后，针对脱硫装置存在的问题提出了相应的技术优化改造方案，实践运行结果表明：

（1）脱硫塔两级串联时，可保证塔后焦炉煤气H2S含量在100 mg/Nm3以下，同时对脱硫贫液管道优化而提升循环液量和喷射再生槽吸气管道优化调整增加吸气量后，脱硫装置可改为单塔脱硫，并可保证脱硫后焦炉煤气H2S含量不超过100 mg/Nm3。

（2）在G L T络合铁催化剂反应特性匹配脱硫装置的工况条件后，脱硫液副盐含量得到控制，并保持了降低趋势，脱硫液副盐总量由400 g / L降至360 g/L。

（3）在脱硫装置改造后运行的近7个月内，脱硫塔阻力保持稳定。

（4）硫泡沫性质稳定，硫膏产量由5 t提高到了9.5 t以上， 硫磺回收率大幅提升。

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