脱硫塔后煤气含氧升高的原因与控制

脱硫塔后煤气含氧升高的原因与控制 首山焦化一厂采用的是HPF后脱硫工艺，脱硫后的煤气作为10万t/a甲醇生产原料气。甲醇工艺对原料气中的氧含量要求比较严格，因为氧可使精脱硫一级加氢转化塔内的铁目催化剂升温，一般煤气含氧量每升高0.1%，可使煤气温度升高16℃，铁钼催化剂温度升高后则会失去活性。在生产中要想保证甲醇生产的正常平稳运行，不仅要保证吸收塔后煤气含H2S不超标，而且还要控制煤气的含氧量不能过高(o2≤0.5%)。脱硫工段自2009年8月底投产后，在此期间煤气含氧经常出现不稳定，个别时候，吸收塔进出口煤气含氧量相差甚至高达1.5倍以上（进口煤气含氧量在0.4%左右）。通过对生产工艺、设备改进后，经生产试用，吸收塔进出口含氧量基本保持不变，满足了生产工艺要求。 1 HPF脱硫工艺 焦炉煤气进入吸收塔，与塔顶喷洒下来的吸收液逆流接触，其中所含的H2S被脱硫剂吸收（脱硫液是在稀碳酸钠溶液中添加载氧体溶液配制成的），煤气从塔顶排出。吸收了H2S的溶液从循环槽（又称为反应槽）用泵送入再生塔底部，同时由再生塔底部鼓入空气，用空气进行氧化再生，并析出单质硫。大量的硫泡沫在再生塔内生成，浮于塔顶扩大部分。由此利用位差自流入硫泡沫槽，经澄清分层，清液返回循环槽，硫泡沫放至过滤机进行过滤，成为硫膏，硫膏经处理制得硫磺产品。具体的HPF脱硫工艺如图1所示。 1—吸收塔；2—循环槽；3—再生塔 图1 脱硫过程示意图 2 影响煤气含氧量升高的原因 2.1 工艺原因 原来HPF脱硫工艺大多处理能力比较小，大部分再生塔在塔体外部设有液位调节装置，从再生塔出来的循环液，首先进入液位调节器，经过液位调节后，塔内的液体一般会比出口高700～1000mm，循环液中的硫泡沫在再生塔内直接分离脱除,然后再进入吸收塔。我公司的再生塔处理能力较大（处理煤气量4.5～5.0万m3/h），如果设计液位调节器，调节器体积比较大，不便于液位调节器和安装。在设计中，没有设置液位调节器，再生液直接从再生塔出口通过U形管道进入吸收塔，再生塔的液位高低全靠人工去调节。当再生塔内液位高度下降到接近出口高度时，如果调整不及时，循环液就会夹带大量硫泡沫进入吸收塔与煤气混合（硫泡沫中含有大量空气），导致煤气含氧量升高。 此段落达不清晰 2.2 操作原因 在生产过程中，我们把再生塔的液位调整到某一个平衡点后，由于泵的流量大小受外界的影响很大，如：循环母液的密度、悬浮硫的含量、母液复盐含量、入塔空气量（空气压力受其他单位的用气量影响，空气的压力波动会很大）以及母液温度等。这些因素发生变化时，再生塔中循环液的液位会随即发生变化，当液位低于正常值后，若未及时对液位进行调整，母液就会夹带硫泡沫进入吸收塔，是煤气含氧超标的又一原因。 3 改进 3.1自动调节再生塔液位高度 煤气中氧含量的升高在很大程度上是由于再生塔中的液位偏低，硫泡沫在未完全分离的情况下，被再生液夹带到吸收塔内，硫泡沫在吸收塔内破裂并与煤气混合，导致煤气含氧量升高。如果母液液位控制偏高，进入再生塔的气量压力稍有增加，再生液的液位将会随之升高，此时若不能及时发现调节，再生液很可能会同硫泡沫一起流入泡沫槽，将会严重影响到对硫的分离和离心机脱硫，泡沫槽甚至还会出现漫槽事故。鉴于上述原因，要想控制好液位，单靠人工调节难度很大，稍有不慎就可能导致液位过高或过低，母液流入泡沫槽或硫泡沫被夹带到吸收塔内。为了稳定再生塔液位，在再生塔循环液入口的管道上安装一台电动自调阀门，利用液位高度信号对自调阀门的开度大小进行调控，最终使再生塔的液位得到了稳定。 3.2 增加气体分离管 减少硫泡沫被再生母液夹带是控制煤气含氧量升高的有效途径。虽然稳定了再生塔的液面高度，但由于再生塔的循环母液出口与吸收塔入口存在一定的高度差，难免会使一部分硫泡沫被夹带到吸收塔内。为了降低硫泡沫的夹带量，我们在再生塔母液出口管道上添加一段等直径的管道与泡沫层的顶部连接，当再生液中夹带有硫泡沫时，会在此得到分离，分离出来的硫泡沫及气体将会通过该管道进入再生塔泡沫层的顶部，有效避免了再生液中夹带硫泡沫现象的发生。具体的施工改造如图2所示： 1—吸收塔；2—循环槽；3—再生塔 图2 改造后的工艺图 4 改进后的效果 经采取上述改进措施后，对吸收塔前后煤气含氧量的平均值连续进行6天统计对比，结果如表1：表1 2010年7月和2010年9月改进前后对照表 改前塔前、塔后含氧量 改后塔前、塔后含氧量 塔前% 塔后% 塔前% 塔后% 0.41 0.57 0.39 0.42 0.37 0.51 0.42 0.44 0.36 0.46 0.37 0.38 0.39 0.53 0.44 0.46 0.43 0.54 0.37 0.38 0.34 0.49 0.43 0.44 由表1可以看出，吸收塔后煤气含氧量明显降低。改进后的煤气含氧量基本接近塔前含量，改造效果十分明显。 5. 结语 1）通过在脱硫管道上增加液位自动调节装置，使再生塔的液位保持在比较稳定的状态；安装气体分离管后，纵使因有少量硫泡沫进入回流液管道，也可以在进入吸收塔之前通过气液分离管进行分离脱除。 2）改造后，不但避免了因煤气含氧量偏高而需放散煤气的损失（原发现煤气含氧量升高后会作为废气排放掉），而且又减少了因精脱硫催化剂升温失去活性更换催化剂的这部分经济损失，经济效益明显。