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东狮牌DSH高硫容抑盐脱硫催化剂在通辽金煤化工应用总结
发布人:dongshi888   来源:   发布时间:2020-11-11  浏览次数:54

通辽金煤化工有限公司-生产部马文华

【摘  要】  本文介绍了以Na2CO3为碱源,DSH脱硫剂为催化剂的湿式氧化脱硫工艺在基础煤化工上的成功应用,实践表明该工艺不仅很好的解决了我公司原来硫泡沫再生困难、副盐高、堵塔频繁和设备腐蚀等诸多问题,同时还大大降低了纯碱的消耗、稳定了生产。

【关键词】 DSH  脱硫  东狮牌 高硫容 抑盐  腐蚀

 

一、公司生产情况介绍

通辽金煤化工有限公司成立于2007年6月,是国内首创CO偶联合成乙二醇的高新技术企业。该工艺采用煤气化、合成气净化、分离、合成等多道工序,具有流程长、工艺复杂、连续性强等特点。金煤化工的造气系统采用的是恩德炉制气工艺,受工艺条件、设计缺陷等多种因素限制,合成气中灰分等杂质超标较多(最高可达200mg/Nm3),这对后续净化脱硫系统的正常运行影响非常大。在2019年之前脱硫系统的运行状况一直不是很理想,运行很不稳定,主要是大量粉尘带入脱硫系统,污染了脱硫液,造成硫再生困难,虚沫多,S多以高价态副盐的形式存在于溶液中,特别是进入冬季脱硫液中硫酸盐含量超标严重(最高达160g/l),不仅消耗了大量的纯碱,而且严重腐蚀系统设备,全厂生产经常因净化设备泄漏面临停产的威胁。鉴于此在2019年公司通过与东狮公司技术人员交流,了解到东狮公司最新研制的DSH高硫容抑盐脱硫催化剂,该催化剂的性能可以解决我公司脱硫系统存在的问题,持试试看的心态试用一段时间,没想到收到意想不到的效果,一举解决了脱硫系统困扰我公司多年的问题与烦恼。

二、净化系统工艺设备简介

我公司净化工段分为常压脱硫系统和加压脱硫系统,均为湿式氧化法脱硫工艺。

气相部分主要流程120000Nm3/h合成气经气柜出口水洗塔初步洗去部分粉尘、H2S等后,进入前静电除焦除尘除焦油,由增压风机增压至30-40KPa,进入并联的两套常压脱硫装置,每套装置有前水洗塔(旋流板塔φ3000×14949mm)+脱硫塔(筛板塔φ4000×24400mm)+后水洗塔(旋流板塔φ3000×14949mm)串联组成、然后再次由电除焦除尘、除焦油后去压缩工段,提压到0.65MPa进入加压脱硫系统,经净化器、热量回收换热器,进一步加热入变换炉,完成部分CO的变换和有机硫转化成无机硫的过程,然后经过换热,进入加压脱硫塔(QYD泡罩塔φ3000×21800mm、3塔并联)脱硫后经过汽水分离、冷却后去PSA、合成等后工序。

液相部分主要流程:常压脱硫系统采用两台氧化再生槽,分别对应两套脱硫系统,脱硫液共用,单套溶液循环量600-700m3/h。加压脱硫液相采用独立氧化再生系统,溶液与常压脱硫不共用,单塔溶液循环量200-250m3/h。

三、使用DSH催化剂前后情况对比

1.常压脱硫系统使用DSH前后情况对比

本公司年产20万吨乙二醇8.5万吨草酸的生产负荷,脱硫工段的合成气处理量常年维持在110000-120000Nm3/h,进口硫较低,合成气H2S在200-400mg/Nm3之间,三台恩德炉接近满负荷制气,因缺少除尘装置,再加上水处理效果不好,结垢严重,水洗塔水量经常无法保证有效除尘所需水量,所以大量粉尘随着煤气带入后续净化系统,造成脱硫液受粉尘污染呈黑色,溶液硫泡沫再生不出,又由于原来用的酞菁钴类系列催化剂携氧能力强,调整各项参数和细化管理,S再生和浮选情况仍不理想,90%以上的硫不是以S泡沫的形态浮选出,而是生成副盐存在于溶液中,造成了脱硫系统的恶性循环,为了保证脱硫效率不仅要大量补充纯碱,大大增加了脱硫成本,又由于S再生异常,无正常的S泡沫浮选出来,造成溶液中的副盐含量大幅度提升,最严重时每天补充4吨纯碱,液相中仍然检验不到Na2CO3,NaHCO3的含量也只有4-5g/L,而硫酸钠最高达160g/L,对设备的腐蚀到了无以复加的地步。2018年春节期间,无论设备还是管道,平均每天都有新增2-3处泄漏点的情况,往往是这里还没处理好,那里又发现新漏点,经常是疲于奔命,被动堵漏,对生产的安全稳定运行构成了极大的威胁(见图1)

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图1 设备腐蚀泄漏情况

针对这种被动的生产局面,几经与东狮技术团队进行技术沟通,分析原因与讨论应对措施,认为东狮最新研制的DSH高硫容抑盐脱硫催化剂比较适合我公司工况,于是在2019年11月29日安排车间常压脱硫系统开始添加DSH催化剂,在东狮集团公司强大的技术支持下,新型DSH催化剂在我公司得到了很好的应用

目前新型DSH催化剂现已经使用9个月,在设备、人员、控制指标、合成气的气质都没有改变的情况下,脱硫的工况有了翻天覆地的变化。首先,虽然脱硫液仍然受煤灰污染,但是泡沫浮选正常了(见图2),并且由于再生出来的硫颗粒变大,压滤机工况也越来越好,由原来每天不停更换滤布仍无滤饼滤出的情况到现在每天出硫600Kg左右(见图3)

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图2  DSH使用前后再生槽泡沫状况对比


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图3  DSH使用前后压滤机工况对比

其次溶液的组分无论是Na2CO3、NaHCO3、电位还是副盐组分,都有了大幅的改善(见表1),再次设备的腐蚀也得到了有效控制,最后纯碱补充量有了大幅度减少,DSH催化剂加入前纯碱加入量1.44-2.4吨/天,改用DSH后,纯碱添加量在0.5吨/天以下,总碱度分析能够保持20g/L以上(见表2)。

表1   溶液组分副盐含量对比


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表2 纯碱加入量对比


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结论:

a.DSH应用后有效的解决了常压脱硫因系统带灰量大,影响泡沫浮选和系统阻力大的问题。

b.在同样工况下有效的抑制了副盐的增长,消除了硫酸盐对设备腐蚀严重的问题,为企业的稳定运行提供了有效的保障。

c.由于再生情况良好,大大减少了纯碱补充量,降低净化材料投入成本。 

2.加压脱硫系统使用DSH前后情况对比

加压脱硫系统变换气流量110000-120000Nm3/h,变换气压力0.6-0.7MPa,入口H2S含量:100-200mg/Nm3,采用三台变脱塔(φ3000×21800mm)并联运行,塔内采用QYD无填料传质内件,一台再生槽(φ8000/6500×9750),再生压力0.35-0.4MPa,一台贫液槽和三台富液槽,单塔循环量220m3/h。

在使用DSH催化剂前加压脱硫系统主要存在问题:

1)再生槽长期无泡沫或者在液面上漂浮一些黄色硫颗粒,溶液清澈透明,副盐含量高;

2)变脱塔和贫液槽内积硫较多,变脱塔阻力上升较快,有时运行1-2个月变脱塔阻力就要上升0.05MPa,必须轮换切出系统进行清理,这不仅耗费了大量的人力、物力和财力,而且严重影响了生产的长周期稳定运行。

分析其原因,系S2-过氧化所致,不仅在再生槽内过氧化,还在贫液槽脱硫塔内过氧化再生,这也是造成变脱塔堵塔阻力频繁升高的主要原因。平时在操作控制上也进行了各种调整,但收效甚微。后来受常压脱硫系统启发,结合DSH催化剂的特点可以解决系统过氧化的问题。

2020年3月13日根据东狮公司提供的催化剂投加方案在加压脱硫系统开始投加DSH催化剂。20天后催化剂浓度达要求,工况逐渐发生变化,解决了加压脱硫上困扰多年的难题。

在使用DSH催化剂后加压脱硫系统出现的变化:

1)S泡沫形态发生了质的变化上浮的硫泡沫不再呈现为毫无粘性黄色硫颗粒,再生槽随着DSH催化剂的逐步替换,慢慢形成白色硫泡沫,并逐渐增多,呈乳白色,溶液也慢慢由浑浊变为清澈透亮,脱硫液的再生逐步良性循环。至目前为止再生槽泡沫一直溢流正常,一举解决了十余年加压脱硫硫泡沫浮选不正常的难题(见图4)。

2)变脱塔阻力得到了有效的控制:变脱塔在应用DSH催化剂之前,基本上运行两个月左右,上升的阻力就无法满足工艺要求,必须切出系统进行清理而应用DSH催化剂之后,基本能够杜绝S在脱硫塔泡罩处再生,即使有少量再生,其S的形态也不再呈固体颗粒,而是泥状悬浊液,会随溶液及时带出脱硫塔,不会因为固体颗粒聚集在泡罩的缝隙中造成堵塔。通过2020年7月大修期间对脱硫塔的检查,以上结论也得到了验证(见图5)。

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4 DSH使用前后加压脱硫再生槽泡沫再生情况对比

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5 DSH使用前后脱硫塔清理前泡罩堵塞情况对比


该系统在2020年7月大修前已运行了半年阻力没有明显上升,基本达到了我们预期目标。下一步继续测试脱硫塔阻力在符合要求的前提下最长使用周期。

3)脱硫效率方面:溶液组分在应用DSH催化剂之前,变脱出口硫化氢20-40mg/Nm3,使用DSH催化剂之后,变脱出口硫化氢基本在15-30mg/Nm3,有时达到15mg/Nm3以下。

综上所述,在我公司脱硫净化系统采用DSH脱硫剂替代酞菁钴系列催化剂,改造还是比较成功的,解决了多年来困扰我公司在脱硫系统的诸多问题,保障了生产系统的稳定运行。

 

 



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