DSH催化劑在通遼金煤化工的成功應(yīng)用

王彥民,徐志偉,劉德寶

(長春東獅科技(集團)有限責任公司, 長春 130031)

通遼金煤化工有限公司(簡稱通遼金煤)成立于2007年6月，是以褐煤為原料生產(chǎn)乙二醇的高新技術(shù)企業(yè)。公司已建成一套22萬t/a乙二醇并聯(lián)產(chǎn)8萬t/a草酸生產(chǎn)裝置。該公司煤氣脫硫系統(tǒng)分為粗脫系統(tǒng)和變脫系統(tǒng)。

1 脫硫系統(tǒng)基本情況和存在問題

粗脫系統(tǒng)煤氣壓力為30～40 kPa，煤氣體積流量為100 000～110 000 m3/h，煤氣中H2S質(zhì)量濃度為300～600 mg/m3，采用2臺篩板脫硫塔(φ4 000×24 400 mm)并聯(lián)運行，每臺脫硫塔前后各設(shè)置1臺洗滌塔(φ3 000×14 949 mm)。2臺再生槽(φ8 000/6 500×9 750 mm)，再生壓力為0.35～0.4 MPa[1]。2臺再生槽共用1臺貧液槽和1臺富液槽，單塔循環(huán)量為600～700 m3/h。另有2臺間歇熔硫釜、1臺板框壓濾機。因變換低變觸媒工藝需要，粗脫出口H2S質(zhì)量濃度控制在80～120 mg/m3[2]。粗脫系統(tǒng)主要存在問題：因煤氣中煤灰較多，導(dǎo)致硫泡沫發(fā)黑發(fā)虛、灰多硫少，壓濾機、熔硫釜不能正常使用；脫硫液堿度提不起來，純堿消耗高；脫硫液中硫酸鹽含量高，設(shè)備腐蝕嚴重。

變脫系統(tǒng)變換氣壓力為0.6～0.8 MPa，體積流量為110 000～120 000 m3/h，入口H2S質(zhì)量濃度為100～200 mg/m3，采用3臺變脫塔(φ3 000×21 800 mm)并聯(lián)運行，塔內(nèi)采用QYD無填料傳質(zhì)內(nèi)件[3]。1臺貧液槽和3臺富液槽，單塔循環(huán)量為220 m3/h。1臺再生槽(φ8 000/6 500×9 750 mm)，再生壓力為0.35～0.4 MPa。變脫系統(tǒng)主要存在問題：再生槽長期無泡沫或者液面漂浮黃色硫顆粒；變脫塔和貧液槽內(nèi)積硫較多，變脫塔阻力上升較快，有時運行2個月就要把變脫塔輪換切出系統(tǒng)進行清理，嚴重影響生產(chǎn)。

2 高硫容抑鹽催化劑的成功應(yīng)用

通遼金煤為解決粗脫系統(tǒng)和變脫系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)過方案論證后，系統(tǒng)改用高硫容抑鹽(DSH)催化劑。 長春東獅科技(集團)有限責任公司經(jīng)過詳細了解生產(chǎn)情況和相關(guān)數(shù)據(jù)后，制定了添加DSH催化劑的方案。

2.1 粗脫系統(tǒng)應(yīng)用DSH催化劑

2019年11月29日，首先在粗脫系統(tǒng)加入DSH催化劑，采取逐步提濃方式，同時原催化劑添加量逐步遞減，10 d后停用。前10 d，每天添加DSH催化劑質(zhì)量為105～180 kg，然后逐步減少；12月22日催化劑質(zhì)量濃度達到2 g/L，將催化劑添加質(zhì)量維持在25 kg/d左右。DSH催化劑加入30 d后,粗脫狀況有如下改善:

(1) 再生槽泡沫形態(tài)有了很大改變。原來的硫泡沫發(fā)黑發(fā)虛、灰多硫少，加入DSH催化劑后，硫泡沫形態(tài)轉(zhuǎn)為正常、有彈性。脫硫液中的煤灰和單質(zhì)硫可黏附在泡沫表面而被帶出系統(tǒng)，泡沫顏色有明顯改善，脫硫液質(zhì)量有了很大提高，溶液顏色清澈透亮，懸浮硫含量降低。

(2) 純堿加入量逐漸減少。DSH催化劑加入前，純堿加入質(zhì)量為1.44～2.40 t/d，總堿度呈下降趨勢；DSH催化劑加入后純堿加入量在1.44 t/d以下，總堿度仍呈上升趨勢。

(3) 脫硫液中副鹽含量特別是硫酸鹽含量得到有效控制并逐步降低。在DSH催化劑的抑鹽作用下，經(jīng)其他工藝條件調(diào)整后，脫硫液中硫酸鹽質(zhì)量濃度由120 g/L逐步降至90 g/L左右。

2.2 改造粗脫再生槽

粗脫系統(tǒng)原有2臺直徑為6.5 m的再生槽，單槽循環(huán)量為650 m3/h，溶液在再生槽的停留時間較長，約為18 min。因脫硫液吸收的H2S較少，再生時間過量，很容易使脫硫液過氧化生成副鹽[3]。因此建議改造再生槽，使2個脫硫塔共用1個再生槽，來減少溶液在再生槽中的停留時間，進一步減少副鹽的生成。

2020年4月20日，粗脫系統(tǒng)切出一個再生槽，把原有16支φ28 mm噴射器更換為φ30 mm噴射器，然后又增加了4支φ34 mm噴射器。4月28日，改造后的再生槽投入使用，單槽循環(huán)量達到1 200 m3/h，滿足2臺脫硫塔上液量，溶液再生停留時間約為9 min，也滿足了溶液的再生需要，再生槽泡沫進一步好轉(zhuǎn)，泡沫帶硫量大，壓濾機可長時間穩(wěn)定運行，熔硫釜能正常熔硫(見圖1)。同時脫硫液中的硫酸鹽含量下降速度也較快，當年6月,脫硫液中的硫酸鹽質(zhì)量濃度已降至30 g/L左右，純堿消耗進一步降低。

圖1 DSH催化劑應(yīng)用前后粗脫系統(tǒng)再生槽泡沫狀況

2.3 變脫系統(tǒng)應(yīng)用DSH催化劑

2020年3月13日，按照添加方案在變脫崗位開始投加DSH催化劑，采取逐步提濃方式，同時原催化劑添加量逐步遞減至7 d后停用。前5 d，DSH催化劑添加量180 kg/d，然后逐步減少;20 d后正常補加。DSH催化劑加入30 d后，變脫脫硫系統(tǒng)性能得到了明顯改善(見圖2)。

圖2 DSH催化劑應(yīng)用前后變脫系統(tǒng)再生槽泡沫狀況

(1) 再生槽泡沫狀況：13日，再生槽無泡沫，脫硫液渾濁；14日上午，再生槽仍無泡沫，脫硫液顏色灰白；14日下午，再生槽液面四周開始形成白色帶硫泡沫，然后泡沫逐漸增多，單質(zhì)硫經(jīng)浮選被泡沫帶出系統(tǒng)，懸浮硫降低，脫硫液質(zhì)量有了很大提高，顏色清澈透亮。目前，再生槽泡沫一直正常，泡沫保持連續(xù)溢流。

(2) 變脫塔阻力變化情況：13日，生產(chǎn)負荷未加滿，變換氣體積流量約為7萬m3/h，變脫塔阻力為27～29 kPa；14日下午,變脫塔阻力波動下降至24～25 kPa；15日后，生產(chǎn)負荷逐步增加，變換氣體積流量增加，變脫塔阻力沒有上升，仍處于下降趨勢；25日，生產(chǎn)滿負荷運行，變脫塔阻力為23～24 kPa；目前，變脫塔阻力為15 kPa左右，基本穩(wěn)定。變脫塔在應(yīng)用DSH催化劑之前，基本上運行60 d左右就要輪換切出系統(tǒng)進行清理；應(yīng)用DSH催化劑之后，阻力降至正常，而且已運行了0.5 a，保證了生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運行。

(3) 脫硫效率：應(yīng)用DSH催化劑之前，變脫出口H2S質(zhì)量濃度為20～40 mg/m3；應(yīng)用之后，變脫出口H2S質(zhì)量濃度基本在20 mg/m3以下，有時為10 mg/m3，脫硫凈化度進一步提高[4]。

3 實施效果

以前粗脫設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)漏點，不僅給車間管理帶來問題，更重要的是存在安全和環(huán)保風險。由于前期設(shè)備腐蝕嚴重，2019年，通遼金煤將部分管道更換成不銹鋼管，用不銹鋼板對部分設(shè)備進行了補焊加固，解決了變脫系統(tǒng)因再生槽長期無泡沫或泡沫很少而導(dǎo)致變脫塔阻力上升較快、生產(chǎn)裝置不能長期穩(wěn)定運行的問題。同時也大大降低了粗脫系統(tǒng)和變脫系統(tǒng)的純堿消耗量。據(jù)了解，2020年2月粗脫變脫純堿使用量為47 t，4月就下降至34 t。目前，粗脫變脫系統(tǒng)純堿加入量已降至600 kg/d左右，全月純堿使用量不到20 t。

4 結(jié)語

自2019年11月底DSH催化劑在通遼金煤應(yīng)用以來，解決了粗脫系統(tǒng)因脫硫液中副鹽生長快、硫酸鹽含量高對設(shè)備腐蝕嚴重的問題，充分證明了該催化劑的高硫容性和高抑鹽性。