“888”型催化劑在煤氣脫硫裝置上的應用
摘要:在脫硫工藝中應用“888”型催化劑的生產試驗表明,不僅可將煤氣的脫硫效率提高,脫 硫到90%~95%而且脫硫成本可降低25%。
關鍵詞:煤氣脫硫;“888”脫硫催化劑;應用效果
煤氣中的硫來自原料煤中,存在形式主要是硫化氫,亦有少量有機硫(主要是COS)。煤中的硫 主要都轉化為硫化氫。在煉焦過程中煤中的硫約有17%轉化進入煤氣,假設煤的含硫量為1%,則焦 爐煤氣中的硫化氫含量約為5.625g/m3(以每噸煤產焦爐煤氣320m3計)。國家標準對城市煤氣中 硫化氫含量的要求為20mg/m3;要求高的工業用戶一般對硫化氫含量的要求為50mg/m3,隨著環保 管理的不斷加強,對煤氣徹底脫硫尤顯重要。
煤氣脫硫即采用一定的技術手段將H2S、HCN等有害物質從焦爐煤氣中脫除。脫硫工藝一般分 為濕法和干法。濕法脫硫屬于成熟工藝,主要有直接氧化法、化學吸收法、物理吸收法等。目前應用 最廣的是直接氧化法。吸收劑主要有碳酸鈉、氨水。而用得最多的是碳酸鈉。氧化劑經歷了砷堿、萘 醌、栲膠、蒽醌等的逐步改良,一些脫硫性能優良的新型催化劑已逐步被推廣應用。
1 山東民生煤化公司脫硫工藝現狀
山東民生煤化公司現有焦爐6座,設計能力為35萬t/a,煤氣發生量為1.5~2.0萬m3/h,焦爐 煤氣中H2S含量為4~8g/m3。工藝采用濕法脫硫。工藝過程如下。
焦爐煤氣經鼓風、冷凝、硫銨、洗滌、粗苯工序冷卻、洗氨、洗苯、洗萘等后依次進入1#、2#脫硫 塔,溫度為35~40℃,與pH值為8.5~9.2的脫硫液逆流接觸進行脫硫的化學反應,脫除煤氣中H2S 后送入煤氣公司。從1#、2#脫硫塔流出的富液進入富液槽,經富液泵送往噴射再生器,再生后的貧 液經液面調節器流至貧液槽,由貧液泵經換熱器抽送至脫硫塔頂進行噴灑。浮選出的泡沫自流入硫 泡沫中間槽、地下槽,然后由空壓氣打至硫泡沫高位槽,經攪拌進入熔硫釜做熔硫處理以生產硫磺。 焦爐煤氣進脫硫塔前H2S含量一般為4~8g/m3,國家標準要求出口H2S低于20mg/m3。脫硫 系統工藝流程示于圖1。
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該裝置工藝采用噴射自吸氧化再生產工藝,2臺脫硫塔串聯,煤氣處理量為5000m3/h。 脫硫催化劑原設計為栲膠,投產時采用TS-8505,由于系統再生能力小,催化劑活性低,脫硫效 果較差。后采用OMC催化劑,同時更換了再生槽和噴射器,增大了再生能力,脫硫效果逐漸變好,效率增至99%以上,經二級干箱脫硫后,基本能保證城市煤氣質量。
1995 年,煤氣公司南煤氣貯罐建成,由煤化公司直接供煤氣到新建氣柜,為降低邊界前回收凈化 系統設備阻力取消了干法脫硫裝置。取消干箱后,脫硫裝置再生能力沒有余量,不耐負荷沖擊,致使 脫硫系統惡化,脫硫效率下降,煤氣含硫量遠遠超出規定的指標要求,其間,也曾使用NPC燃氣凈化 液,但由于該裝置經近10 年的運行,母液系統惡化,副鹽濃度較高,設備腐蝕嚴重,只能維持運行。因 此,2003年6~7月對現有脫硫裝置進行工藝及設備改造,對脫硫再生系統、吸收系統及熔硫系統分 別進行了完善,并對近幾年使用OMC情況進行了總結。由于OMC在本脫硫系統中載氧能力差,再 生能力逐步惡化,根據本公司實際工藝狀況,選擇一個適合的催化劑代替OMC尤顯重要。
2 OMC脫硫催化劑與“888”脫硫催化劑使用效果比較
濕式氧化法的脫硫工藝大致可劃分為脫硫、再生和硫回收三部分。再生與硫回收系統不好時就 會引起溶液中的懸浮硫含量增高,造成脫硫塔阻力增大,脫硫效率降低。眾所周知,濕式氧化法脫硫 工藝技術的一個特別技術關鍵是選擇合適的脫硫催化劑及相應的應用方法。因催化劑及應用方法不 但對氣體的凈化度有重大影響,而且對催化氧化反應析出來的硫磺是否會造成脫硫塔的阻力升高、堵 塔堵管以及脫硫塔運行費用高低,是否便于管理和操作,有無環保問題等,都有密切關系。根據歷年 來脫硫催化劑的使用情況,結合本公司脫硫裝置特點,經有關技術人員論證,決定采用東北師范大學 生產的新型脫硫催化劑“888”,于2003年9月初投入使用。
“888” 脫硫催化劑是以酞菁鈷化合物為主體物質的催化劑,不但能吸附O2活化O2,而且對硫也 有一定的活化作用,使其形成多硫化物。多硫化物中的硫原子最多可到 9個,當硫原子不到9個時, 還能繼續吸入單質硫參與到里面,多硫化物被再生氧化時析出硫,以致溶液中的懸浮硫逐漸降低,因 此,具有較高的載氧性和穩定性。
在應用過程中一定要注意,脫硫的正常管理要跟上,確保脫硫液循環量和脫硫液的再生效果,才 能更好地發揮“888”的作用。尤其再生氧化槽及自吸空氣噴射器的性能和平時的精心調節,優化工藝 指標等更加重要。
經近兩年的試運行,“888”脫硫催化劑不堵塔,易再生,副反應少,脫硫效率一般在90%~95%,外供煤氣硫化氫含量在300mg/m3以下。
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3 使用“888”型催化劑技術經濟效果分析
OMC脫硫催化劑450元/kg,日耗0·5kg,脫硫劑費用為225元/d;“888”脫硫催化劑455元/kg, 日耗0·25kg,脫硫劑費用為114元/d;而且,加入“888”脫硫催化劑后,加堿量也大幅度降低,由原來 的日耗純堿0·5t以上降低為日耗0·3~0.5t,脫硫成本可降低25%。
4 結論
山東民生煤化有限公司使用“888”型催化劑近兩年的實踐表明:①使用“888”型催化劑脫硫效率 高,可提高到90%~95%,且能脫除部分有機硫;②溶液易于制備,不易造成組分失調,且副反應物量 少;③再生浮選的硫泡沫相對密度大,熔硫易于分離,且硫回收率高,硫磺產量高,脫硫費用大大降低。 參考文獻:
[1] 肖瑞華,白金鋒.煤化學產品工藝學.北京:冶金工業出版社,2004.
[2] 梁江祿,汪曉梅.888脫硫催化劑及其應用技術.煤化工,1998,(4):41~43.
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