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焦化HPF法脫硫工序污染控制

文檔作者：張立崗康永建羅萬江劉小靜文檔來源：陜西煤業(yè)化工集團(tuán)陜西陜焦化工有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月08日
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第2期(總第171期)
2014年4月
煤化工
Coal Chemical Ind
No．2(Total No．171)
Apr．2014
焦化HPF法脫硫工序污染控制
張立崗，康永建，羅萬江，劉小靜
(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)陜西陜焦化工有限公司，陜西渭南711712)
摘 要結(jié)合陜西陜焦化工有限公司脫硫工序的實際情況，分析了HPF氨法脫硫工序中存在的異味大、污染
嚴(yán)重等問題，并對造成污染的不同環(huán)節(jié)，提出了針對性整改措施：對放散氣體集中處理、提高設(shè)備選型及防腐等級、
優(yōu)化泵冷卻方式、選擇高效率過濾器及換熱器，可有效解決脫硫工序環(huán)境污染問題。在整個煉焦化學(xué)品回收區(qū)域，
建議采用二級吸收處理工藝。
關(guān)鍵詞焦化，HPF法，脫硫工藝，污染控制
文章編號：1005-9598(2014)一02—0054—03 中圖分類號：TQ52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
陜西陜焦化工有限公司焦炭生產(chǎn)能力為200萬
t／a，生產(chǎn)裝置由7O萬t／a和130萬t／a兩條生產(chǎn)線
組成，配備有相應(yīng)的煉焦化學(xué)品回收裝置，煉焦剩余
的焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)甲醇。煤氣脫硫是一項重要的環(huán)
保工作，也是為公司下游甲醇生產(chǎn)提供合格原料氣的
重點工作，必須保證煤氣脫硫的順利完成，但焦化脫
硫工序存在的污染和跑冒滴漏問題對生產(chǎn)的穩(wěn)定運
行有重大影響，也惡化了區(qū)域作業(yè)環(huán)境。為了有效改
善脫硫工序的環(huán)境，針對7O萬t／a焦化生產(chǎn)線存在
的問題，提出了針對性解決措施，取得了較好的效果。
1 HPF氨法脫硫工序運行現(xiàn)狀及存在問題
陜西陜焦化工有限公司70萬t／a焦化生產(chǎn)線的
脫硫工藝選用國內(nèi)成熟的HPF法前置脫硫工藝，以焦
化系統(tǒng)產(chǎn)生的氨為堿源，以PDS和對苯二酚(H)作為
催化劑，脫除煤氣中的硫化氫、氰化氫，該工藝不需要
外加堿，催化劑用量少，操作費用低，具有較高的脫硫
脫氰效率，得到廣泛應(yīng)用。自2009年投產(chǎn)以來，根據(jù)
生產(chǎn)經(jīng)驗，采用雙塔串聯(lián)脫硫，單塔再生，合理控制工
藝運行參數(shù)，在塔前煤氣硫化氫質(zhì)量濃度低于6 g／m。
時，可以很容易地將脫硫塔后煤氣中的硫化氫質(zhì)量濃
度控制在30 mg／ma以下，整個系統(tǒng)運行也較為穩(wěn)定，
并可為甲醇生產(chǎn)提供合格的原料氣，減輕了甲醇精脫
硫工序的負(fù)荷，延長了精脫硫催化劑的使用壽命。然
而HPF氨法脫硫工序自投產(chǎn)以來，在環(huán)保方面逐漸暴
露出一些問題，集中表現(xiàn)在以下4個方面：
(1)各貯槽放散氣、熔硫釜放硫伴生氣以及熔硫
釜清液回流觀察口放散氣的異味較大。
(2)投產(chǎn)3年后，脫硫液緩沖槽頂板出現(xiàn)大面積
孔洞、塌陷等現(xiàn)象；投產(chǎn)4年后，在溶液循環(huán)槽、事故
槽、脫硫塔煤氣進(jìn)口管道水封槽等都出現(xiàn)了不同程度
的泄漏現(xiàn)象，加重了工段內(nèi)異味，作業(yè)環(huán)境變差。
(3)對硫泡沫泵、蒸氨廢水外排泵的檢修過于頻
繁，泵底座周圍的腐蝕較為嚴(yán)重。
(4)蒸氨廢水冷卻器、氨水換熱器易堵塞，拆檢頻
繁，設(shè)備漏液腐蝕了地面，重新安裝后，板式換熱器的
異型橡膠墊上仍存在少量滲漏現(xiàn)象。
2 HPF氨法脫硫工序污染原因分析
2．1 各相關(guān)設(shè)備放散氣體無序排放
HPF法脫硫工序中，以煤氣中氨和蒸氨后的濃氨
水為堿源，提高溶液的pH值為氨法作堿源脫硫的關(guān)
鍵[1]。在實際操作中，脫硫循環(huán)液中游離氨質(zhì)量濃度
必須控制在8 g／L以上，方可保證脫硫效率。個別廠
家為了提高脫硫效率，除將剩余氨水蒸氨后的濃氨水
補(bǔ)充進(jìn)脫硫循環(huán)液中，還將外購的一部分液氨補(bǔ)充進(jìn)
收稿日期：2013-12—05
作者簡介：張立崗(1964一)，男，陜西富平，高級工程師，學(xué)士，1986年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)工程機(jī)械專業(yè)，主要從事
管理和技術(shù)開發(fā)工作，E-mai 1：1271400435@qq．com。
2014年4月 張立崗等：焦化HPF法脫硫工序污染控制 55
脫硫液中，將脫硫循環(huán)液中游離氨質(zhì)量濃度提高到
12 g／L～15 g／L。這樣脫硫液中富含了大量的游離氨，
加之脫硫液中還含有硫磺、鹽、硫化氫、氰化氫等，這
些物質(zhì)在操作溫度較高情況下，或揮發(fā)、或加劇腐蝕
性，而設(shè)計中卻沒有考慮到各貯槽放散氣體、熔硫釜
放硫伴生氣及清液回流觀察口伴生的有毒有害氣體
的處理問題，造成了對周圍設(shè)備及環(huán)境危害[23。
2．2 貯槽等設(shè)備選材及防腐等級偏低
脫硫系統(tǒng)溶液循環(huán)槽、事故槽、水封槽、溶液緩沖
槽等槽體，設(shè)計中均采用Q235一A碳鋼設(shè)備，內(nèi)部防腐
采用環(huán)氧呋喃樹脂，膜厚0．5 mm，防腐等級偏低。加之
防腐施工質(zhì)量差，相關(guān)設(shè)備不能適應(yīng)脫硫工序多種腐
蝕性介質(zhì)的長期腐蝕，使用壽命縮短。而跑冒滴漏現(xiàn)象
的存在，更進(jìn)一步加重了脫硫工序的腐蝕及環(huán)境惡化。
2．3 運轉(zhuǎn)設(shè)備選材及冷卻方式不合理
原設(shè)計當(dāng)中，硫泡沫泵與蒸氨廢水外排泵，均選
用了304材質(zhì)不銹鋼，該奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕抵
抗能力相對較差，泵葉輪及殼體腐蝕較快。另外，陜焦
化工有限公司原來的硫泡沫泵與蒸氨廢水泵，其機(jī)械
密封的冷卻靠自身輸送介質(zhì)，存在一定缺陷，由于硫
泡沫、焦油等堵塞，造成泵機(jī)械密封缺水，極易損壞。
2．4 配套凈化及附屬設(shè)備效率低下、檢修頻繁
剩余氨水過濾器原設(shè)計為砂濾式過濾器，過濾剩
余氨水時，濾料易結(jié)瘤，反沖洗時，強(qiáng)度不易控制，濾
料易流失，除油效率較差，造成蒸氨廢水冷卻器、氨水
換熱器頻繁堵塞、檢修。加之原板式換熱器流道狹窄，
易堵塞。因氨水中苯、萘、芴等物質(zhì)的腐蝕，板式換熱器
的異型橡膠墊上，極易發(fā)生溶脹反應(yīng)，產(chǎn)生變形，檢修
后再次組裝的板式換熱器也存在一定的滲漏現(xiàn)象。
3 污染治理措施
3．1 采用二級吸收法對各貯槽等放散氣集中處理
首先對熔硫釜清液回流觀察口進(jìn)行密封，其次對
各貯槽放散氣及熔硫釜放硫伴生氣進(jìn)行了集中處理，
采用了目前較為先進(jìn)的文丘里吸收器加噴霧式吸收
塔的二級吸收法，處理后高點排放，文丘里吸收器加
噴霧式吸收塔二級吸收工藝示意圖見圖1。
對放散氣體的二級吸收設(shè)計初衷：不使用清水，
在減少蒸氨廢水總量前提下，利用蒸氨廢水冷卻器后
約40℃蒸氨廢水，對放散氣體進(jìn)行吸收。針對影響吸
收最主要的溫度因素，設(shè)計時，在文丘里吸收器與噴
霧吸收塔中，增加了盤管冷卻器，運行時，可利用盤管
換熱器內(nèi)的制冷水量來調(diào)節(jié)吸收液溫度。運行一段時
排
1一過濾器2一文丘里吸收器3一噴霧式吸收塔
圖1 文丘里吸收器加噴霧式吸收塔二級吸收
工藝流程示意圖
間后，根據(jù)噴霧式吸收塔后氣體排放濃度，確定洗滌
液更換周期，將含氨濃度較大的洗滌水排入鼓冷工序
的循環(huán)氨水貯槽或剩余氨水槽。
設(shè)計原理：各貯槽放散煙氣及熔硫釜放硫煙氣先
進(jìn)入文丘里吸收器，脫出有機(jī)酚和塵粒以及溶有氨、
硫化氫、氰化氫的水蒸氣，接著進(jìn)入噴霧式吸收塔，脫
出氣態(tài)的氨、硫化氫、氰化氫。文丘里吸收器的原理是
將碎成細(xì)小液滴的清洗液，與吸人的煙氣混合，穿過
文丘里吸收器的喉口加速至50 m／s，再進(jìn)入擴(kuò)散管，
此時清洗液被霧化，并與煙氣充分混合，隨后進(jìn)人緩
沖罐，實現(xiàn)氣液分離，文丘里吸收器氣液接觸面積大、
時間短，特別適合脫除煙氣中的塵粒和液滴，包括遇
冷易成液滴的物質(zhì)。煙氣傳輸至文丘里吸收器，與文
丘里循環(huán)清洗液混合后，溫度急速下降，煙氣中的氣
態(tài)酚大多變成霧狀液滴，與文丘里循環(huán)清洗液短時間
接觸而被脫除，同時也使煙氣的溫度進(jìn)一步降低，這
不僅減輕了后面噴霧式吸收塔的負(fù)擔(dān)，也為噴霧式吸
收塔降低溫度創(chuàng)造了有利條件。采用噴霧式吸收塔，
該塔接觸面積大、時間長、阻力小、耗能低、不易堵塔，
特別適合煙氣中的氣態(tài)氨、硫化氫、氯化氫的脫除。
設(shè)計優(yōu)點：二級煙氣吸收中，使用文丘里吸收器
與噴霧式吸收塔，與填料塔相比，不宜堵塔。由于省去
了抽氣風(fēng)機(jī)，因此投資省，故障率低，運行費用低，煙
氣處理氣量達(dá)到2 000 m。／h，總耗電僅12 kWh。目前一
級吸收器已投入運行，煙氣洗凈率達(dá)80％以上，若噴
霧式吸收塔投用后，洗滌效率將會達(dá)到95％以上，能
夠有效降低脫硫工序煙氣逸散，改善環(huán)境污染問題。
3．2 提高設(shè)備選型及防腐等級
針對原設(shè)計當(dāng)中各貯槽防腐等級偏低現(xiàn)象，2012
年改造時，將水封槽、溶液緩沖槽槽體由Q235一A碳鋼
改為316L不銹鋼材質(zhì)，效果較好。為節(jié)省投資，計劃
在原設(shè)計0235一A材質(zhì)基礎(chǔ)上，溶液循環(huán)槽、事故槽采
用呋喃改性環(huán)氧樹脂，加強(qiáng)防腐等級，設(shè)備內(nèi)外表面
嚴(yán)格按GB8923-88中Sa3級除銹除油標(biāo)準(zhǔn)施丁，防
56 煤化工 2014年第2期
腐干膜層厚度由原先的0．5 ffl『Il提高至1．0 into，可提
高防腐等級，解決設(shè)備腐蝕產(chǎn)生的跑冒滴漏和氣體逸
散問題。
3．3 提高運轉(zhuǎn)設(shè)備抗腐蝕能力、優(yōu)化泵冷卻方式
針對硫泡沫泵、蒸氨廢水泵過流件選材及機(jī)械密
封冷卻方式存在的弊端，將泵過流件材質(zhì)由304不銹
鋼改為316L不銹鋼，泵體機(jī)械密封由輸送介質(zhì)冷卻
改為循環(huán)水冷卻，改善密封件的工作環(huán)境，穩(wěn)定設(shè)備
運行工況，提高設(shè)備的運行效率。
3．4 選用高效率過濾設(shè)備及換熱設(shè)備
針對砂濾式過濾器效果差，選用了1臺9 m 陶瓷
膜過濾器，替換原來的兩臺砂濾式過濾器，過濾后剩
余氨水中焦油質(zhì)量濃度由以前的97 mg／L降到現(xiàn)在
55 mg／L左右，蒸氨塔底幾乎排不出焦油。針對4臺板
式換熱器換熱通道窄(8 mm×8 mll1)，易堵塞，異型橡
膠墊溶脹變形，檢修安裝后仍存在滲漏的現(xiàn)狀，目前
正在將兩臺蒸氨廢水冷卻用的板式換熱器，更換為具
有板式換熱器與螺旋板換熱器二者優(yōu)點的寬通道
(12mm×12 mm)板框式換熱器，即可拆檢，又省去了價
格昂貴的橡膠墊，徹底杜絕了泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。
3．5 對下一步改進(jìn)的建議
脫硫工序再生塔頂放散氣中氨流失較為嚴(yán)重，由
于是高點排放，雖排放量沒有超出環(huán)保要求，但依然
有一定的環(huán)保隱患。隨著環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，下
階段準(zhǔn)備將再生塔頂放散氣體通過管道引至吸收器，
將其中的氨氣等進(jìn)行洗滌吸收，然后排放，徹底解決
HPF氨法脫硫工序存在的環(huán)境污染問題。
4 二級吸收處理在煉焦化學(xué)品回收區(qū)域的
推廣應(yīng)用
在煉焦化學(xué)品回收區(qū)域，有大量的聯(lián)通大氣的放
散口和開放式工作環(huán)境，這些放散口和工作環(huán)境會溢
出大量的有毒有害物質(zhì)和刺激性氣體，主要成分包
括：焦油、萘、氨、苯、硫化氫、硫蒸汽和可揮發(fā)性烴類；
產(chǎn)生逸散物的主要部位有：輕焦油洗萘槽、焦油機(jī)械
化澄清槽、初冷器冷凝液槽、焦油儲罐、脫硫液循環(huán)
槽、熔硫釜放硫槽、粗苯槽、再生器放渣槽、液封槽等
逸散點，分布于化學(xué)品回收區(qū)域的不同地點，具有排
出量小、濃度高、收集困難等特點。
針對脫硫工序氣體污染物二級吸收處理的成功
運行，對整個煉焦化學(xué)品回收區(qū)域逸散物性質(zhì)的分
析，將二級吸收處理工藝應(yīng)用于煉焦化學(xué)品回收區(qū)域
有毒有害逸散物的處理，提出了分布式吸收處理工
藝。該處理工藝的方案是：利用文丘里吸收器、噴霧式
吸收塔等吸收裝置，實現(xiàn)單級或多極復(fù)合吸收，將逸
出物用水或油等介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)吸收，吸收率達(dá)到90％
以上，將吸收達(dá)到飽和的吸收液送至氨水澄清槽或生
化系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用分布式吸收處理裝置，具有占
地面積小、投資小、運行費用低等特點，在實際運行過
程中，還可以根據(jù)各點逸散量的變化實現(xiàn)動態(tài)控制。
5 結(jié) 語
對陜焦化工有限公司以氨為堿源的HPF法脫硫
工序的污染問題，提出了有效的改進(jìn)措施，解決了脫
硫工序環(huán)境污染問題，改善了脫硫工序的作業(yè)環(huán)境，
實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。焦化脫硫工序應(yīng)用的二級吸收處理
工藝在整個煉焦化學(xué)品回收區(qū)域可進(jìn)行推廣應(yīng)用，實
現(xiàn)對該區(qū)域污染物控制的分布式處理，可有效解決煉
焦化產(chǎn)回收裝置有毒有害氣體逸散和環(huán)境污染，改善
作業(yè)環(huán)境，提升環(huán)境保護(hù)的力度。
參考文獻(xiàn)：
[1]季廣祥．氨作堿源濕式氧化法焦?fàn)t煤氣脫硫機(jī)理芻議
[J]．煤化工，201l，39(6)：52—55．
[2]白瑋，李玉秀．HPF煤氣脫硫工藝的特點、問題及解
決方案[J]．燃料與化工，2009，4O(1)：56．
Pollution Control of HPF Desulfurization Process of the Coking Industry
Zhang Ligang，Kang Yongjian，Luo Wanjiang and Liu Xiaojing
(Shaanxi Coke Chemical Co．，Ltd．，Shaanxi Coal Chemical Industry Group，Weinan Shaanxi 71 1712，China)
Abstract The cause of the strong odor and serious pollution from the HPF ammonia desulphurization process was
analyzed based on the actual situation of the desulfurization unit of the Shaanxi Coke Chemical Co．，Ltd．Peainent corrective
measures for various sections that caused such pollution were proposed．It pointed out that by adopting centralized treatment of
the emitted gas，using better corosion-resisting materials，optimizing the cooling mode of the pumps，and selecting highly
eficient filters and heat exchangers，the environmental pollution problem caused by the desulfurization unit could be solved
effectively．The paper recommended two—stage absorption process for the complete coking and chemical recovery area．
Key words coking，HPF，desulfurization process，pollution control

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