安陽(yáng)鋼鐵公司焦化廠真空碳酸鹽脫硫工藝介紹

1、安陽(yáng)鋼鐵公司焦化廠安陽(yáng)鋼鐵公司焦化廠真空碳酸鹽脫硫工藝介紹真空碳酸鹽脫硫工藝介紹主要內(nèi)容1 概況（項(xiàng)目由來(lái)、脫硫在煤氣凈化的位置）2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（脫硫前的煤氣、脫硫后的煤氣、產(chǎn)品及原料）3 工藝流程（脫硫部分、硫回收部分）4工藝特點(diǎn)5生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題5.1酸汽冷凝器H-215等設(shè)備的冷凝水出口管道嚴(yán)重堵塞5.2 HCN分解器C-302的氣體出口管道拐彎處嚴(yán)重堵塞5.3 Claus爐燒嘴處耐火材料燒化5.4尾氣洗凈塔及尾氣出口管堵塞6 工藝計(jì)算（脫硫塔、再生塔、分解爐及冷卻槽、脫硫系統(tǒng)的換熱器）7設(shè)計(jì)參數(shù)匯總8脫硫工藝的比較8.1新日鐵和KK兩種真空碳酸鹽脫硫工藝的比較8.2 各種脫硫工藝的比較9

2、對(duì)翻版設(shè)計(jì)的建議1 概況1.1 項(xiàng)目由來(lái) 安鋼焦化廠在進(jìn)行改擴(kuò)建煤氣脫硫工程的調(diào)研期間, 獲悉日本的NEDO(新能源、生產(chǎn)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu))和GAP(綠色援助計(jì)劃)擬向中國(guó)以無(wú)償贈(zèng)送部分關(guān)鍵設(shè)備方式建設(shè)一套焦?fàn)t煤氣脫硫環(huán)保示范工程，并正在選擇合適的廠家時(shí), 安鋼與日方進(jìn)行了接觸和交流。通過(guò)多方努力，此焦?fàn)t煤氣脫硫環(huán)保示范工程終于落戶安鋼。國(guó)家計(jì)委、國(guó)家冶金局、河南省計(jì)委于2000年3月2日同日本的NEDO簽署了基本協(xié)議書(shū)，安陽(yáng)鋼鐵公司與日本的CCUJ（潔凈煤技術(shù)開(kāi)發(fā)中心）也于2000年7月18日簽署了兩國(guó)政府執(zhí)行企業(yè)間的執(zhí)行文件。1.2 脫硫在煤氣凈化的位置煤氣凈化系統(tǒng)煤氣流程圖如下：已有鼓冷

3、工段 噴淋式飽和器硫銨工段 終冷洗苯工段脫硫工段脫硫工段 凈煤氣出廠2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1 脫硫前的煤氣 流量： （干基、0、101.325kPa）最大：70000Nm3/h最?。?0000Nm3/h 壓力:10001300mmH2OG（9.8112.75kPaG） 溫度:28 雜質(zhì)含量:H2S5g/ Nm3HCN1.5g/ Nm3NH30.05 g/ Nm3Tar0.05 g/ Nm3BTX24g/ Nm3萘0.5g/ Nm32.2 脫硫后的煤氣 壓力降: 200mmH2O 溫度:35 煤氣中H2S含量（干基）：0.5g/ Nm32.3 產(chǎn)品及原料 產(chǎn)品：硫磺純度：99.5% 原料：Na2CO3

4、 狀態(tài)：粉末純度：Na2CO399%NaCl1.0%（CCUJ要求：0.5%）Fe2O30.01%不溶物0.2%3 工藝流程3.1 脫硫部分工藝流程圖吸收、解吸、還原分解反應(yīng) 主要吸收反應(yīng)：Na2CO3+H2SNaHCO3+NaHSNa2CO3+HCNNaCN+NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3 解吸反應(yīng)：吸收反應(yīng)的逆反應(yīng) 還原分解反應(yīng)：2NaCNS+5H2ONa2CO3+CO2+N2+3H2+2H2S3.2硫回收部分工藝流程圖HCN分解、克勞斯反應(yīng) HCN分解反應(yīng)：HCN+H2O+1/2O2CO2+NH3 克勞斯反應(yīng)：H2S+3/2O2SO2+H2O2H2S+SO23S+

5、2H2O4 工藝特點(diǎn)1）用真空解吸法再生。由于富液再生采用了真空解吸法，操作溫度僅為5060，再加上操作系統(tǒng)中氧含量較少，故副反應(yīng)的速度極慢，生成的廢液也非常少，降低了堿的消耗。而且, 整個(gè)系統(tǒng)在低溫低壓下操作，對(duì)設(shè)備材質(zhì)的要求也隨之降低，使整套裝置的投資較低。4 工藝特點(diǎn)2）用還原法分解廢液。脫硫系統(tǒng)生成的硫氰酸鈉，可通過(guò)還原分解爐將其分解為碳酸鈉和酸性氣體，碳酸鈉返回到吸收系統(tǒng)循環(huán)使用，以降低堿的消耗。酸性氣體送回煤氣系統(tǒng), 從而可杜絕因廢液外排而造成的二次污染。在分解爐的操作中, 為保持爐膛溫度和霧化廢液，需消耗一定量的煤氣和蒸汽, 使操作成本有所升高。4 工藝特點(diǎn)3）有效利用循環(huán)氨水余

6、熱。因系統(tǒng)為低溫操作，所以吸收液再生用熱源可由循環(huán)氨水的顯熱供給。根據(jù)安陽(yáng)的焦?fàn)t煤氣處理量, 循環(huán)氨水經(jīng)換熱供給再生塔的熱量相當(dāng)于為0.5MPa、300的蒸汽15.5t/h, 僅此一項(xiàng)節(jié)能措施, 就可使生產(chǎn)成本降低700萬(wàn)元/a。4 工藝特點(diǎn)4）酸性氣體濃度高。從再生塔頂逸出的酸性氣體, 經(jīng)多次冷凝冷卻并脫水后，濃度可達(dá)50%60%，不僅減少了真空泵等設(shè)備的負(fù)荷，而且有利于克勞斯?fàn)t的穩(wěn)定操作。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，不需要煤氣伴隨燃燒，降低了生產(chǎn)成本。4 工藝特點(diǎn)5）設(shè)有HCN分解器。在克勞斯?fàn)t前單獨(dú)設(shè)置的HCN分解器，可使HCN在催化劑存在下，在較低的溫度下分解成CO2和NH3，可防止克勞斯?fàn)t因產(chǎn)

7、生積碳而影響其正常操作, 還可防止硫磺凝縮器的堵塞和硫轉(zhuǎn)化器中催化劑的失效。 4 工藝特點(diǎn)6）脫硫劑單一。脫硫劑只采用Na2CO3, 使脫硫裝置的操作簡(jiǎn)單, 成本低，但脫硫效率僅為90%。 4 工藝特點(diǎn)7）硫磺質(zhì)量好。由于酸性氣體的濃度高和HCN的提前分解，故所得的硫磺質(zhì)量較好。硫磺轉(zhuǎn)鼓冷卻結(jié)片機(jī)的工作環(huán)境好，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)環(huán)境保護(hù)極為有利。 4 工藝特點(diǎn)8）尾氣處理好。由于采用了四級(jí)硫磺凝縮器和三級(jí)硫轉(zhuǎn)化器，尾氣經(jīng)捕霧后再進(jìn)一步用循環(huán)氨水噴灑洗滌尾氣中的H2S、SO2、S等，有效地防止了尾氣輸送管的堵塞和腐蝕。 5 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題 5.1 酸汽冷凝器H-215等設(shè)備的冷凝水出口管道嚴(yán)

8、重堵塞 堵塞物：萘 堵塞原因：脫苯塔萘側(cè)線間斷采油，貧油含萘高，進(jìn)脫硫塔的煤氣含萘也高，煤氣中萘被脫硫液洗下來(lái)，在再生塔中萘被加熱氣化進(jìn)入酸汽中，在酸汽冷凝器H-215等設(shè)備中又冷凝下來(lái)，隨冷凝水進(jìn)入冷凝水管道，由于冷凝水管道較細(xì)，萘較容易附著在管壁上造成堵塞。 解決措施 1）脫苯塔萘側(cè)線連續(xù)采油，降低貧油含萘，從而降低進(jìn)脫硫塔的煤氣含萘，減少進(jìn)入酸汽中的萘量。 2）酸汽冷凝器H-215等設(shè)備的冷凝水出口管道及較小的水封槽、冷凝液槽等管道及設(shè)備增設(shè)蒸汽伴隨管。5.2 HCN分解器C-302的氣體出口管道拐彎處嚴(yán)重堵塞堵塞物：碳氰聚合物、萘、油。堵塞原因：生成碳氰聚合物是堵塞的主要原因，萘和油只

9、是附著在碳氰聚合物上。 1）碳氰聚合物：由于熱媒油爐油出口溫度低，酸汽加熱器后酸汽出口溫度相應(yīng)也低，再加上送至HCN分解器前酸汽中的蒸汽夾帶水，導(dǎo)致進(jìn)HCN分解器的酸汽溫度太低，使HCN分解器內(nèi)的酸汽反應(yīng)溫度只有130左右（遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)溫度426），導(dǎo)致HCN分解反應(yīng)不能正常進(jìn)行，而生成了高分子碳氰聚合物。由于碳氰聚合物為固體，氣體中夾帶的固體最容易撞在管道拐彎處的管壁上，因此造成拐彎處嚴(yán)重堵塞。 2）萘：脫苯塔萘側(cè)線間斷采油，貧油含萘高，進(jìn)脫硫塔的煤氣含萘也高，煤氣中萘被脫硫液洗下來(lái)，在再生塔中萘被加熱氣化進(jìn)入酸汽中，并附著在碳氰聚合物上。 3）油：真空泵為活塞往復(fù)式真空泵，潤(rùn)滑耗油量較大，所

10、消耗的油隨酸汽進(jìn)入后續(xù)設(shè)備中，并附著在碳氰聚合物上。解決措施 1）熱媒油爐更換燒嘴，提高熱媒油爐油出口溫度，從而提高酸汽加熱器后酸汽出口溫度。 2）送至HCN分解器前酸汽中的蒸汽管道增設(shè)疏水器，降低夾帶冷凝水量。 3）脫苯塔萘側(cè)線連續(xù)采油，降低貧油含萘，從而降低進(jìn)脫硫塔的煤氣含萘，減少進(jìn)入酸汽中的萘量。 5.3 Claus爐燒嘴處耐火材料燒化 原因：耐火材料選型錯(cuò)誤 解決措施：更換新型耐火材料5.4尾氣洗凈塔及尾氣出口管堵塞堵塞物：硫磺、焦油堵塞原因 1）進(jìn)尾氣洗凈塔的氨水太臟，含大量焦油，導(dǎo)致塔內(nèi)噴頭堵塞，噴灑氨水量太小，因此對(duì)尾氣中硫洗滌效率下降，引起塔頂捕霧層和尾氣出口管堵塞。 2）進(jìn)尾

11、氣洗凈塔的尾氣中含硫較高。因無(wú)數(shù)據(jù)，無(wú)法從數(shù)據(jù)上證明尾氣中含硫較高，但從進(jìn)塔前尾氣管中排出很多硫磺這一事實(shí)看，說(shuō)明尾氣中含硫較高。日方設(shè)計(jì)只有一級(jí)硫捕集器。解決措施 1）進(jìn)尾氣洗凈塔的氨水改換為較干凈的氨水，經(jīng)剩余氨水槽脫焦油的氨水用新增泵送至尾氣洗凈塔。 2）尾氣洗凈塔內(nèi)噴頭改換為不易堵塞的新型噴頭。 3）尾氣洗凈塔的尾氣出口管向下拐的彎頭處增設(shè)沖洗氨水管，相應(yīng)尾氣出口管的最低點(diǎn)增設(shè)排液管，以便經(jīng)常對(duì)尾氣出口管進(jìn)行沖洗。 6 工藝計(jì)算（脫硫塔、再生塔、分解爐及冷卻槽、脫硫系統(tǒng)的換熱器）7 設(shè)計(jì)參數(shù)匯總7.1 脫硫塔 1）空塔氣速：入口：0.656 m/s出口：0.702 m/s平均：0.67

12、9 m/sKK為寶鋼三期報(bào)價(jià)中空塔氣速：1.5 m/s前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)定額中空塔氣速：0.70.9 m/s 2）填料：高度：15.5 m體積： 468 m3規(guī)格：尺寸：143，H48比表面積：100 m2/m3孔隙率：93 %堆積密度：66 kg/m3面積： 0.67 m2/(m3/h干氣)7.1 脫硫塔3）吸收劑：吸收劑用量：215 m3/h, 噴淋密度： 7.13 m3/m2h液氣比：3.07 l/m3前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)資料：最小吸收劑用量LminLmin=(YH-YK)/(0.02X(178-t)X(YH)0.3-XH) l/m3其中：YH：煤氣入口H2S含量，5 g/m3 YK：煤氣出口H2S含量，

13、0.5 g/m3 t：吸收液平均溫度，35 XH：吸收液入口H2S含量，0.5X34.08/56.06=0.3 g/m3Lmin=(5-0.5)/(0.02X(178-35)X50.3-0.3)=1.04 l/m3吸收劑用量：L=1.2XLmin=1.2X1.04=1.25 l/m3=1.25 l/m3X70000m3/h=87.5 m3/hKK為寶鋼三期的報(bào)價(jià)：吸收劑用量： 165+60 m3/h, 噴淋密度： 9.12+3.32 m3/m2h液氣比： 1.57+0.57 l/m37.2 再生塔 1）空塔氣速：塔底：1.86 m/s塔頂：1.62 m/s 2）填料：高度：20 m體積：584 m3規(guī)格：同脫硫塔面積：58400 m2 3）解吸率：H2S：82.8 %HCN：77.8 %CO2：1.65 % 4）塔頂酸汽含水： 相當(dāng)于飽和分壓的97.5%。 7.3 分解爐 1）鹽分解率：NaCN：100 %NaSCN： 98 %Na2S2O3： 95 %Na2SO4： 0 % 2）煤氣燃燒率：71.3 % 3）設(shè)備參數(shù)：空塔氣速：1.48 m/s氣體停