張 方

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司，河南 安陽(yáng) 455000)

隨著環(huán)保要求提高，沒(méi)有經(jīng)過(guò)精脫硫的焦?fàn)t煤氣燃燒后廢氣二氧化硫普遍超標(biāo)，解決二氧化硫超標(biāo)問(wèn)題是源頭治理最經(jīng)濟(jì)有效的方案。安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司焦化廠焦?fàn)t煤氣脫硫原設(shè)計(jì)采用真空碳酸鉀脫硫工藝，脫硫后硫化氫指標(biāo)只能達(dá)到300 mg/m3以下，無(wú)法滿足軋鋼等后續(xù)用戶的需要。2018年9月進(jìn)行技術(shù)改造，新建了處理能力為160 000 m3/h的一塔式焦?fàn)t煤氣精脫硫裝置，并取得良好的效果。

1 焦?fàn)t精脫硫工藝路線選擇

脫硫后硫化氫如需達(dá)到20 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)要求，主要有兩種方案可供選擇：①在現(xiàn)有真空碳酸鉀脫硫裝置后串聯(lián)干法脫硫裝置；②在現(xiàn)有真空碳酸鉀脫硫裝置后串聯(lián)一級(jí)濕式氧化法脫硫裝置。以下就兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析。

經(jīng)過(guò)查閱資料，對(duì)比同行不同廠家經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出干、濕法脫硫效果如表1所示。

表1 干法濕法脫硫效果對(duì)比

由表1可以看出，相比濕法脫硫，考慮提精鹽的費(fèi)用，干法脫硫的優(yōu)點(diǎn)在于一次性投資較低，能源動(dòng)力消耗少，操作難度低，無(wú)廢液產(chǎn)生。缺點(diǎn)在于占地面積大，固廢量多，脫硫劑更換勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)上道工序操作要求高。

具體到本廠的情況，綜合考慮還是新建濕法脫硫工藝較為合理，具體原因如下：①干法脫硫?qū)ι系拦ば蛞蟾撸僮鲝椥孕?。寶鋼湛江?xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)口硫化氫200 mg/m3，如前道真空碳酸鉀脫硫工藝檢修，設(shè)計(jì)只能承受500 h，硫容即達(dá)到飽和需要更換，常規(guī)真空碳酸鉀脫硫工藝每年需要進(jìn)行1～2次檢修，每次檢修就要更新一次脫硫劑。而濕法脫硫?qū)η暗拦ば蛞蟮?，鞍鋼鲅魚圈設(shè)計(jì)的塔前硫化氫500 mg/m3左右。②干法脫硫硫容較低，不適合安鋼焦化廠工況。寶鋼湛江項(xiàng)目1年硫容就會(huì)達(dá)到飽和，公司常規(guī)真空碳酸鉀脫硫工藝塔后硫化氫在300 mg/m3左右，如果脫到20 mg/m3以下，硫容是寶鋼湛江項(xiàng)目的2.8倍，也就是4個(gè)月就需要更換脫硫劑?？紤]工序檢修和操作不穩(wěn)定的時(shí)間，安鋼焦化廠實(shí)際脫硫劑約3個(gè)月就需要更換一次，每年需要更換的脫硫劑共8 000 m3，價(jià)值約1 280萬(wàn)元。如果降低更換量必然會(huì)造成塔后硫化氫超標(biāo)。③干法脫硫固廢量大，難以處理。以前安鋼焦化廠干法脫硫的脫硫劑一般都是采用填埋處理或外包處理，由于總量小，環(huán)保要求不高，尚可對(duì)付。隨著對(duì)固廢處理的要求越來(lái)越嚴(yán)，處理難度加大，按上節(jié)估算的每年8 000 m3固廢量很快就能把安陽(yáng)市周邊可填埋處填滿。濕法工藝雖然有一定的廢液量，可采用提精鹽等工藝進(jìn)行處理。④干法脫硫占地面積大，而且對(duì)周邊建筑都有安全距離要求，不適合安鋼焦化廠場(chǎng)地緊張的現(xiàn)狀。濕法工藝占地面積較小，提精鹽和脫硫可分開布置，更適合安鋼焦化廠現(xiàn)狀。

以上方案，核心問(wèn)題是前段脫硫的效果，如果脫硫能夠穩(wěn)定到200 mg/m3，最好小于100 mg/m3，可以考慮選用干法脫硫，能源動(dòng)力消耗低、操作簡(jiǎn)單、固廢量少，無(wú)液廢、廢氣產(chǎn)生。如果前段脫硫后硫化氫指標(biāo)較高，則不宜選用干法脫硫，注意前段脫硫是否存在停產(chǎn)檢修的問(wèn)題。寶鋼湛江項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)口硫化氫200 mg/m3，如前道真空碳酸鉀脫硫工藝檢修，設(shè)計(jì)只能承受500 h，脫硫劑就需要更換。結(jié)合本廠實(shí)際情況，還是選擇了濕法脫硫。

2 一塔式脫硫應(yīng)用實(shí)踐

2.1 一塔式脫硫流程

安鋼焦化廠一塔式脫硫采用的是塔上部作為吸收段，底部作為再生槽。由真空碳酸鉀脫硫工序送來(lái)的焦?fàn)t煤氣分兩路，分別進(jìn)入微型管道吸收器，預(yù)脫10%～30%的硫化氫后，再分別進(jìn)入兩個(gè)并聯(lián)的脫硫氧化再生一體式塔，與塔頂噴淋下來(lái)的脫硫貧液逆流接觸洗滌，脫除硫化氫后的煤氣經(jīng)捕霧段除去霧滴后送往后工序。

吸收了H2S的脫硫富液，落入塔體中部的富液緩沖段，通過(guò)液封裝置自流進(jìn)入下部再生段的專用氧化再生器。與外管送來(lái)的低壓空氣在再生器內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的硫泡沫通過(guò)管道自流排至硫泡沫槽；再由硫泡沫泵加壓后送至板框式壓濾機(jī)生產(chǎn)硫膏；硫膏通過(guò)溜槽再進(jìn)入熔硫釜生產(chǎn)液硫；液硫經(jīng)保溫管道自流到硫黃切片機(jī)結(jié)片成型，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)循環(huán)水冷卻后的片狀硫黃通過(guò)刮刀片剝離鼓體并破碎后，通過(guò)下料管進(jìn)入到硫黃袋內(nèi)，包裝成袋裝硫黃，用叉車送至倉(cāng)庫(kù)堆放。

發(fā)生氧化反應(yīng)后的脫硫貧液經(jīng)過(guò)液位調(diào)節(jié)器進(jìn)入溶液循環(huán)槽，再由溶液循環(huán)泵送入脫硫塔頂部循環(huán)噴淋脫硫，分流一小部分打入微型管道吸收器。溶液循環(huán)槽外壁設(shè)置液位調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)再生裝置中溶液與硫泡沫的液面高度調(diào)節(jié)。兩臺(tái)脫硫塔的溶液各成系統(tǒng)，單獨(dú)各自循環(huán)，保證了溶液中的雜質(zhì)含量少，從而使脫硫效果得到有效保證。

2.2 脫硫過(guò)程中的主要反應(yīng)

在脫硫段內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

堿性水溶液吸收H2S

Na2Sx+NaHCO3

在再生段內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

2.3 一塔式脫硫主要控制指標(biāo)

羅茨風(fēng)機(jī)出口氣體壓力≤39 kPa；吸收段溫度30～40 ℃；再生段溫度35～40 ℃。脫硫液成分指標(biāo)：總堿度，20～30 g/L；PDS，20～30 mg/L；pH值，8.5～9.1；懸浮硫，<5 g/L；硫代硫酸鈉，<75 g/L。

3 工藝優(yōu)點(diǎn)

本次焦?fàn)t煤氣脫硫采用低壓空氣氣動(dòng)切割脫硫溶液再生工藝。主要設(shè)備脫硫塔采用下部氧化再生的脫硫氧化再生一體式塔，此塔集煤氣洗滌脫硫、富液緩沖、氧化再生為一體，縮短了溶液的運(yùn)行距離，降低了系統(tǒng)熱量和各種物料的損失，氧化反應(yīng)效率高，脫硫效果好，同時(shí)節(jié)約投資和占地面積。

與傳統(tǒng)工藝相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：①能耗低。與同類設(shè)施相比，能耗是高塔再生、噴射氧化槽式再生的50%，一塔式噴射氧化再生的60%；②在再生器內(nèi)，空氣主動(dòng)切割溶液，與溶液能夠混合充分，再生反應(yīng)非常迅速；③再生所需低壓空氣由低壓羅茨風(fēng)機(jī)提供，主動(dòng)加入空氣而不是噴射再生器的被動(dòng)吸入，不會(huì)出現(xiàn)噴射氧化再生經(jīng)常發(fā)生的喉管堵塞造成不進(jìn)空氣的情況；④提供的空氣量要遠(yuǎn)大于噴射再生吸入的空氣量，而且可根據(jù)煤氣中H2S的變化，隨時(shí)調(diào)整空氣量的大?。虎菅趸磻?yīng)非常迅速，再生反應(yīng)時(shí)間短，副鹽生成少，脫硫效果好；⑥不用到塔頂操作，操作安全，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。

4 結(jié)語(yǔ)

一塔式焦?fàn)t煤氣精脫硫技術(shù)在安鋼焦化廠應(yīng)用后，使焦?fàn)t煤氣中硫化氫得到有效脫除，為后續(xù)焦?fàn)t煤氣用戶廢氣達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)。裝置脫硫效果好、能耗低、占地面積小、副鹽生成少，出口焦?fàn)t煤氣硫化氫指標(biāo)≤20 mg/m3，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。