焦?fàn)t煤氣脫硫硫泡沫處理技術(shù)改造

鄧 彤，溫增光

（山西省焦炭集團(tuán)益興焦化股份有限公司，山西 介休032000）

1 概 述

山西省焦炭集團(tuán)益興焦化股份有限公司（簡(jiǎn)稱益興公司）于2006年7月注冊(cè)成立，建設(shè)了山西省焦炭集團(tuán)第一個(gè)90萬(wàn)t/a焦化實(shí)體項(xiàng)目，于2007年投產(chǎn)運(yùn)行，主要產(chǎn)品有焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗苯、硫磺等。

益興公司焦?fàn)t煤氣脫硫凈化的硫泡沫處理系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為三足式離心機(jī)，后改為轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)，產(chǎn)品均為硫膏。隨著環(huán)保形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻及硫膏市場(chǎng)不斷壓縮，硫膏產(chǎn)品滯銷甚至沒有市場(chǎng)。此外，原有的硫泡沫處理方式生產(chǎn)環(huán)境較差，已不能適應(yīng)企業(yè)清潔文明生產(chǎn)的要求。鑒于以上原因，硫泡沫的處理方式改造勢(shì)在必行。經(jīng)綜合分析，益興公司決定將硫泡沫處理系統(tǒng)的真空過(guò)濾機(jī)改造為連續(xù)熔硫式的內(nèi)分式熔硫釜，產(chǎn)品由硫膏轉(zhuǎn)為硫磺。益興公司于2017年8月對(duì)脫硫硫泡沫處理系統(tǒng)進(jìn)行了技改。通過(guò)改造，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)排液、間斷放硫的工藝過(guò)程，解決了原來(lái)硫膏產(chǎn)品滯銷的問(wèn)題，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)三廢排放，符合環(huán)保要求。

2 原硫泡沫處理工藝存在問(wèn)題

2.1 三足式離心機(jī)處理工藝存在的問(wèn)題

（1）對(duì)硫泡沫要求較高，硫泡沫中脫硫液含量較大時(shí)，離心機(jī)處理效率會(huì)降低，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。

（2）生產(chǎn)的硫膏含水量較大，轉(zhuǎn)運(yùn)和銷售困難，氨氣逸散嚴(yán)重，操作環(huán)境差。

（3）設(shè)備維護(hù)成本高，濾布更換周期短。

2.2 轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)處理工藝存在的問(wèn)題

（1）生產(chǎn)的硫膏含水量大，硫膏黏稠，下料困難，經(jīng)常堵塞下料管和濾布，需定期疏通和更換。

（2）對(duì)硫泡沫的黏稠度要求較高。硫泡沫稀時(shí)，真空過(guò)濾機(jī)處理速度會(huì)大大下降；硫泡沫稠時(shí)，又會(huì)造成生產(chǎn)的硫膏含水量過(guò)大。

（3）轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，員工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大。

（4）較三足式離心機(jī)設(shè)備維護(hù)成本明顯降低，且濾布更換周期也大大延長(zhǎng)，但維護(hù)成本仍偏高。

3 內(nèi)分式熔硫釜處理工藝流程及優(yōu)勢(shì)

3.1 內(nèi)分式熔硫釜工藝優(yōu)勢(shì)

（1）維護(hù)簡(jiǎn)單，基本無(wú)維修量。內(nèi)分式熔硫釜維護(hù)時(shí)，不需要拆開設(shè)備，可以定期對(duì)內(nèi)件及內(nèi)筒進(jìn)行維護(hù)，減少掛壁結(jié)疤的發(fā)生。

（2）硫泡沫經(jīng)處理后，溶液基本不含懸浮硫。進(jìn)釜的硫泡沫在釜內(nèi)件的作用下，在釜內(nèi)的溫度呈上低下高的梯度分布，上部溫度65℃～100℃，下部溫度≥120℃，硫泡沫在熔硫釜內(nèi)只有短暫的停留，分離的溶液從上部排出，溫度為65℃～95℃，無(wú)論使用何種脫硫劑，均不會(huì)破壞其有效成分，加之經(jīng)內(nèi)件分離后的溶液中懸浮硫質(zhì)量濃度最高不大于0.8 g/L，所以溶液可以全部回收。

（3）硫磺質(zhì)量好、蒸汽消耗低。工作時(shí)釜內(nèi)泡沫及溶液始終處于有序的穩(wěn)流狀態(tài)，分離后的硫磺積于釜底部，被徹底熔融，物料始終充滿釜體，沒有溶液的蒸發(fā)濃縮過(guò)程，無(wú)鹽渣產(chǎn)生，且產(chǎn)出的硫磺基本不含水，易于銷售；蒸汽消耗僅是將硫泡沫從40℃左右加熱到65℃～105℃的顯熱和硫的熔融熱，噸硫磺消耗蒸汽（0.3 MPa～0.4 MPa，150℃）在 2 t以內(nèi)（硫泡沫含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%時(shí)）。

3.2 工藝流程

此次技改采用專用內(nèi)分式熔硫釜及連續(xù)硫回收裝置，其工藝流程示意圖見圖1。離心機(jī)下來(lái)的硫漿經(jīng)硫泡沫泵打入內(nèi)分式熔硫釜，當(dāng)蒸汽加熱時(shí)，在釜內(nèi)件的作用下，釜內(nèi)物料溫度呈上低下高的梯度分布。加熱到65℃時(shí)，硫顆粒開始聚集增大，與溶液分離，溶液從熔硫釜上部排出，返回脫硫系統(tǒng)繼續(xù)使用。硫顆粒進(jìn)入下部高溫區(qū)，熔融后經(jīng)保溫閥排出。在蒸汽穩(wěn)定的情況下，調(diào)整好進(jìn)料閥就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)排液、間斷放硫的工藝過(guò)程（改造進(jìn)料閥，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制）。該過(guò)程中，物料在釜內(nèi)始終處于有序的流動(dòng)狀態(tài)，沒有溶液的蒸發(fā)、濃縮過(guò)程，因而沒有傳統(tǒng)硫回收中渣的生成，硫的回收率比其他類型熔硫釜提高5%～20%，還可以節(jié)省大量蒸汽，操作簡(jiǎn)單。

圖1 新增熔硫釜技改示意圖

4 改造效果

4.1 經(jīng)濟(jì)性

轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)與熔硫釜消耗數(shù)據(jù)見表1。

表1 轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)與熔硫釜消耗數(shù)據(jù)

（1）使用轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)1個(gè)月（31 d）的運(yùn)行成本

真空泵用電成本：11×24×31×0.6=4 910元

濾布成本：200元

運(yùn)輸成本：5×31×100=15 500元

使用轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)1個(gè)月的運(yùn)行成本：4 910+200+15 500=20 610元

（2）使用熔硫釜1個(gè)月的運(yùn)行成本

泡沫泵用電成本：15×24×31×0.6=6 696元

蒸汽成本：8.5×31×80=21 080元

銷售收益：3×31×125=11 625元

使用熔硫釜1個(gè)月的運(yùn)行成本：6 696+21 080-11 625=16 151元

綜上所述，內(nèi)分式熔硫釜運(yùn)行成本為轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)的3/4，內(nèi)分式熔硫釜無(wú)需備品備件，維修量小，蒸汽消耗少，溶液全部回收，可節(jié)約大量的化工物料，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 環(huán)境和社會(huì)效益

（1）使用內(nèi)分式熔硫釜處理硫泡沫后，釜內(nèi)物料始終充滿釜體，處于有序的穩(wěn)流狀態(tài)，沒有溶液的蒸發(fā)濃縮過(guò)程，無(wú)廢氣、廢渣產(chǎn)生和排放，溶液可以全部回收，無(wú)“三廢”排放，符合國(guó)家環(huán)保要求，且工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

（2）原有的硫泡沫處理方式生產(chǎn)的硫膏含水量大，轉(zhuǎn)運(yùn)和銷售困難，氨氣逸散嚴(yán)重，工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差。使用熔硫釜后，生產(chǎn)的硫磺不含水分，轉(zhuǎn)運(yùn)方便，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境大大改善。

（3）生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單方便，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。原有的硫泡沫處理方式需連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)放料。使用熔硫釜后，物料在釜內(nèi)始終處于有序的流動(dòng)狀態(tài)，沒有溶液的蒸發(fā)、濃縮過(guò)程，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。在蒸汽穩(wěn)定的情況下，只要調(diào)整好2個(gè)閥門就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)排液、間斷放硫的工藝過(guò)程。熔硫后排出的溶液清澈透明，基本不含懸浮硫。

（5）產(chǎn)品由硫膏轉(zhuǎn)為硫磺，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)。

綜上所述，通過(guò)3種硫泡沫處理方式對(duì)比，無(wú)論從節(jié)能、環(huán)保及市場(chǎng)等方面考慮，還是現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境比較，內(nèi)分式熔硫釜處理硫泡沫在益興公司運(yùn)行效果都較好，將是焦?fàn)t煤氣脫硫硫泡沫處理工藝的發(fā)展方向。