ZL一塔式煤氣脫硫技術在鞍鋼的應用實踐

王明國 于忠濤

（鞍鋼化二總廠）

摘要 鞍鋼采用的“一塔式脫硫脫氰技術”，它是采用一塔式脫硫、連續(xù)式熔硫、焦油氨水冷凝液預冷、以“ZL”催化劑為載體、氨為堿源的一種新型焦爐煤氣脫硫脫氰方法。它具有投資少、脫硫效率高（塔后H₂S≤20mg/m³）、占地面積小、自動化程度高等特點，通過近六年的生產(chǎn)實踐表明，各項指標穩(wěn)定，運行效果可靠。

關鍵詞 一塔式脫硫、連續(xù)熔硫、脫硫效率高、重要環(huán)節(jié)、運行問題、缺陷

1 前言

鞍鋼化工總廠目前采用的脫硫脫氰方法是鞍鋼設計研究院與鞍鋼化工總廠合作。結合鞍鋼實際研制的一種新型脫硫脫氰方法。它具有投資少、脫硫效率高（塔后H₂S≤20mg/m³）、占地面積小、自動化程度高等特點。它是采用一塔式脫硫，連續(xù)式熔硫，焦油氨水凝液預冷，以“ZL”催化劑為載體，氨為堿源的一種新型焦爐煤氣脫硫脫氰方法。它填補了鞍鋼在煤氣凈化領域的空白；為軋鋼系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板材提供高質(zhì)量的還原性氣體；為鞍鋼能生產(chǎn)出高附加值的板材提供了強有力的保障。經(jīng)鞍鋼化工總廠多年的改進與生產(chǎn)實踐，目前主要技術指標均達到或超過設計要求，是目前國內(nèi)同行業(yè)較先進的脫硫脫氰方法。

2 工藝簡介

2.1 預冷塔工藝流程

由鼓風機送來的煤氣首先進入預冷塔，進行冷卻、脫萘、脫焦油。預冷塔分兩段、煤氣在預冷塔下部預冷段與由上部噴灑下來的焦油氨水直接逆流接觸，使煤氣的溫度被冷卻到36°C左右，煤氣中懸浮狀態(tài)的萘和焦油被洗下；煤氣進而上升至第二段冷卻段，在此與循環(huán)氨水直接逆流接觸，進行冷卻煤氣的溫度由36°C被冷卻到32°C（見圖1）。

2.2 脫硫塔工藝流程

煤氣從預冷塔出來后，同蒸氨塔來的氨汽一同進入一級脫硫再生塔底部與塔頂來的脫硫液逆流接觸，將煤氣中的H₂S吸收在脫硫液中，吸收了H₂S后的脫硫液通過塔底液到由溶液循環(huán)泵打至脫硫塔頂部，通過自吸式噴射器與空氣接觸，進行催化再生，再生的溶液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流到脫硫段頂部與煤氣逆流接觸，循環(huán)使用。從一級脫硫系統(tǒng)凈化后的焦爐煤氣進入二級、三級脫硫系統(tǒng)，完成三級脫硫（圖2）。經(jīng)三級脫硫后的煤氣含H₂S在20mg/m³以下。脫硫后的煤氣進入硫銨工段。

2.3 熔硫工藝流程

從再生段溢流出的硫泡沫，經(jīng)硫泡沫管道自流到塔底泡沫槽。然后由螺桿泵抽至熔硫釜，熔融后的硫磺由釜底放出。清液由釜上部進入清液沉降槽，使清液所夾帶的硫渣進一步得到沉降分離，然后經(jīng)換熱回到塔內(nèi)循環(huán)使用（圖3）。

3 工藝特點

3.1 采用以氨為堿源、ZL為催化劑的焦爐煤氣脫硫工藝，具有流程短、占地面積小、脫硫效率高、積基建投資低。

3.2 脫硫塔采用高效且比表面積大的新型輕瓷填料，有利于塔效的發(fā)揮。

3.3 采用連續(xù)熔硫工藝，熔硫效率高。

 

圖1 預冷塔工藝流程圖

 

圖2 脫硫再生塔工藝流程圖

 

4 實際運行中的問題

4.1 操作環(huán)境惡劣

工藝要求硫泡沫槽工作溫度為80-90°C，此時硫泡沫流動性好，便于泵體輸送，熔硫釜效率較高；同時熔硫釜內(nèi)清液回流到泡沫槽內(nèi)，滿流至脫硫塔。此條件下硫泡沫中氨氣大量溢出，回流清液中氨氣、硫氣同時溢出，造成現(xiàn)場工作環(huán)境極其惡劣，操作人員無法在控制室工作。另外，大量氨氣、硫氣對自控系統(tǒng)元件、配電室設備造成嚴重腐蝕。

4.2 熔融釜能力不足

熔融能力不足主要指熔硫系統(tǒng)、具體為熔硫釜工作效率低，原設計熔硫釜工作效率不能及時對再生段放出的硫泡沫進行熔硫處理，造成再生塔內(nèi)硫泡沫不能及時排出，從而影響脫硫效果?；亓髑逡褐袔Я蛟窟^大，造成管道、泡沫槽頻繁堵塞。

4.3 硫化氫指標波動

要求洗苯塔后煤氣含硫化氫20毫克以下，開工初期時常出現(xiàn)超標現(xiàn)象，硫化氫指標波動頻繁。

5 改進措施

5.1 降低硫泡沫槽工作溫度為50°C左右，并移至室外。將硫泡沫中氨氣大量溢出，回流清液中氨氣、硫氣同時引入塔低槽放散管中，解決了工作環(huán)境惡劣的問題。

5.2 增大熔硫釜容積和泵的輸送能力，在硫泡沫槽內(nèi)安裝了推進式攪拌器以提高硫泡沫濃度的均勻性，解決了熔硫釜工作效率低的問題。并在回流清液系統(tǒng)增加清液沉降槽，對清液回流管道安裝蒸汽夾套，檢測解決了清液回流管道、泡沫槽頻繁堵塞的問題。

5.3 在3#塔出口煤氣管道上安裝兩處排水管，并將各塔煤氣取樣口由與煤氣管道直焊式改為探入式。在煤氣系統(tǒng)取樣端點處，增加煤氣水封槽，在3#塔出口安裝一臺旋風式氣液分離器。保證了對指標檢測分析的穩(wěn)定性，解決了指標檢測頻繁波動問題。

6 生產(chǎn)操作中的重要環(huán)節(jié)

6.1 預冷系統(tǒng)操作穩(wěn)定

煤氣溫度及其焦油、萘的夾帶量直接脫硫效果，預冷系統(tǒng)的作用就是指煤氣溫度降到合適的區(qū)間，并進一步除去煤氣中夾帶的焦油和萘。所以預冷系統(tǒng)操作是否穩(wěn)定非常關鍵。

6.2 再生段硫泡沫的采集

硫泡沫的采集方式對熔硫系統(tǒng)的操作起著關鍵性的作用，再生段里的硫泡沫通過溢流堰流到硫泡沫槽，然后有泵油至熔硫系統(tǒng)。再生段中循環(huán)液的液位高低，決定硫泡沫的濃度大??；最適宜的再生段液位是即能使硫泡沫連續(xù)采出，又能使循環(huán)液不過多溢出。

6.3 硫泡沫的濃縮

采集到硫泡沫槽中的硫泡沫含有一定最的循環(huán)液，為了有效的利用熔硫釜，在用泵輸送前對其進行濃縮非常關鍵，通過多槽內(nèi)硫泡沫的濃縮，即提高了熔硫釜的效率，又使循環(huán)液得到有效的循環(huán)利用。濃縮裝置的操作要根據(jù)硫泡沫來量的變化進行調(diào)節(jié)。

6.4 輸送設備的選定

由于硫泡沫屬膏狀流體，流動性差。所以對輸送硫泡沫的設備性能要求非?？量?，通過我們多年的生產(chǎn)實踐認為，單桿式螺桿泵做為硫泡沫的輸送設備比較適合。

6.5 催化劑的添加方式

催化劑對脫硫的效果起著決定性的作用。催化劑的濃度高低直接影響脫硫效率，催化劑的添加方式非常關鍵，采用連續(xù)滴加方式有利于循環(huán)液中催化劑濃度的均勻性和持久性。

6.6 熔硫釜放硫操作

由于我們采用的是連續(xù)熔硫方式，熔融硫的放出和硫泡沫的進入是連續(xù)的，如果放硫操作不及時，將會使部分熔融硫回到系統(tǒng)中，影響脫硫效果。所以放硫操作必須及時，以確保熔硫釜運行穩(wěn)定。

7 運行效果

由鞍鋼設計研究院與鞍鋼化工總廠聯(lián)合研制的鞍鋼“一塔式脫硫脫氰技術”，通過近六年的生產(chǎn)實踐，各項指標均達到設計要求，脫硫后的煤氣含H₂S在20mg/m³以下。特別是我們在2005年11月又投入運行了一套處理能力為11萬m³/h的脫硫脫氰裝置，運行效果良好，脫硫后的煤氣含H₂S在10mg/m³以下，為軋鋼系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板材提供高質(zhì)量的還原性氣體，為鞍鋼能生產(chǎn)出高附加值的板材提供了強有力的保障。該工藝近年來脫硫效率見表1。

表1 近年來脫硫效率 mg/m³

項目 時間	2003年		2004年		2005年		2006年
	脫硫前	脫硫后	脫硫前	脫硫后	脫硫前	脫硫后	脫硫前	脫硫后
一月	3459.85	15.97	5240.02	17.00	4721.23	16.83	3146.73	4.05
二月	3023.25	18.03	7946.36	18.89	4626.62	12.30	3525.22	3.93
三月	3503.51	19.69	8872.27	19.36	5127.60	16.60	3425.14	5.65
四月	5191.98	18.43	6012.25	18.50	4716.23	10.45	3322.08	7.53
五月	6298.10	17.91	7030.74	15.66	5365.93	12.26	4227.10	8.34
六月	3401.10	16.59	6254.26	18.85	4913.07	18.73	4251.84	5.02
七月	3083.26	19.53	5020.10	19.70	2481.00	19.01
八月	3688.30	18.88	5378.17	18.54	1895.53	15.61
九月	5115.26	15.80	6038.09	16.78	2957.84	17.12
十月	5093.55	16.32	5618.68	14.37	3240.31	10.26
十一月	5686.25	18.36	5786.33	17.64	2922.27	8.54
十二月	5944.22	17.74	4572.07	12.11	2146.42	2.92

8 存在缺陷及解決措施

8.1 廢液的排放問題

由于系統(tǒng)在運行中產(chǎn)生副鹽，即硫氰酸銨和硫代硫酸銨，雖然通過控制循環(huán)液溫度可以減少副鹽的生成，但并不能避免副鹽的生成，所以當副鹽的濃度達到一定程度時必須外排換液。而排出的廢液如何處理，還沒有很好的處理方法，目前我們回配煉焦煤中處理。

8.2 硫渣的處理問題