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ISS脱硫剂在我厂脱硫装置上的应用
2014-03-05
  ISS脱硫剂在我厂脱硫装置上的应用
山东兖矿国际焦化有限公司   朱本启
 
山东兖矿国际焦化有限公司按照集团公司和煤化公司关于兖州煤化工园区规划,建设完成200万吨焦炭20万吨甲醇项目。该项目是由兖矿集团控股,与两家世界500强企业——巴西Vale公司(原CVRD)和日本伊藤忠商事株式会社合资建设,于2006年底正式投入运营的现代化新型煤化工企业,公司7.63米焦炉是国内首座特大型焦炉,配套甲醇装置为国内最大焦炉气制甲醇装置,现有员工1015人,主要产品为焦炭、甲醇、焦油、粗苯、液氧等。设计年产焦炭200万吨、甲醇20万吨。
公司工艺装置包括备煤、炼焦、化产、甲醇及公用工程等工段。炼焦、化产工段为拆迁德国凯泽斯图尔焦化厂的原有设备,由鞍山焦耐院进行设计转化,按照原拆原建的原则进行了重建。
利用焦炉生产的富余焦炉气生产公称能力为20万吨/年的甲醇装置为国内设计新建。该装置是当时国内最大的单套焦炉煤气制甲醇装置,有天辰化工设计院进行设计。该装置具有热效率高、工艺流程简单、预热反应过程不易析出炭黑、蒸汽用量少、无环境污染等特点,是一项环保节能型的新技术。
2006年12月甲醇系统一次投料试车成功标志着整套装置的流程全部打通。但在甲醇系统的随后生产过程中逐步曝露出了原德国煤气净化系统工艺与现在化工生产的气体高净化度要求的不匹配问题。经过煤气净化后的焦炉气中的H2S含量经常在0.7~1g/m3,NH3含量0.5 g/m3左右,而设计指标为H2S含量小于0.5g/m3,因焦炉气的质量差造成甲醇焦炉气压缩机事故率高,抢修频繁,运行率低;NHD装置无法正常运行,干法脱硫剂使用寿命短,更换费用高。为了解决焦炉气质量差对甲醇生产的影响,提高甲醇产量,降低甲醇生产成本,消除生产中的安全隐患,经过公司技术人员的精心研究,对焦炉煤气进行了一系列的技术改造,其中一项是在化产煤气净化入甲醇系统间新上了一套栲胶+钒+PDS600的常压脱硫装置,该装置与2008年9月份投料试车。  
栲胶脱硫装置投用后,煤气温度保持在25~30℃,脱硫液温度控制在28~35℃,稳定再生鼓风强度80m3/(m2·h)以上,基本保证脱硫溶液的浮选和再生。经栲胶脱硫前煤气中H2S含量在1000 mg/Nm3左右波动,处理后煤气中H2S含量控制在20mg/Nm3以下,满足甲醇的生产要求。
但是化产常压脱硫系统在运行过程中存在溶液组份调节困难,产生的单质硫颗粒小,浮选不好,副盐高,为保证溶液组份相对稳定,只能靠加大溶液置换量控制,造成化工原材料消耗高。
为解决这一技术难题,我们通过调查交流,最终确定通过采用宁波远东化工集团公司生产的ISS催化剂,该催化剂是远东公司在原ISS-Ш型脱硫催化剂的基础上研发的一种适用于焦炉气脱硫的新型催化剂。该催化剂ISS采用新型助剂与专用烤胶、V2O5等组分组成的复合型脱硫催化剂,具有脱硫、再生反应速度快,脱硫净化度高,副盐生成率低(减少硫代硫酸钠、硫酸钠形成)等优良特性,是适用于焦炉气脱硫的环保型催化剂。
该催化剂与2010年9月23日加入系统,常压脱硫入口在1000mg/m3 ,出口H2S指标稳定在5mg/m3以下。具体操作为每天向系统添加ISS催化剂30公斤,分白班、中班两次添加,同时停止向系统中添加栲胶、钒和PDS催化剂,每天夜班向系统中溶解10袋碳酸钠,以保证系统的总碱度稳定,其余工艺控制操作不变。
ISS脱硫催化剂投用后,纯碱的消耗由每天30袋降为10袋,经过一个月的运行,系统溶液有效组份保持稳定:总碱度在40g/L,偏钒酸钠1.0g/L,PDS 50ppm,栲胶1.5g/L,pH值大于8.0;溶液逐步变清,NaCNS的含量逐步由500 g/L下降到400g/L以下;系统脱硫液试样经中科院材料研究所的 microtrac公司S3500-speicia微米激光粒度仪分析,硫磺颗粒在14μ以上,利于硫磺分离,再生浮选彻底,悬浮硫进一步降低;效益方面经测算ISS高效脱硫剂投入使用后,常压脱硫系统包括脱硫剂在内的化工原材料消耗折算成总费用,在相同生产负荷、出气指标内,同比下降近20%。
          表1            改造前后材料添加量
序号 时    间 Na2CO3 PDS T V2O5
1 改造前6个月均值   kg/d 2550 1.33 50.57 16.7
2 改造后均值 kg/d 400 ISS:30
 
          表2        改造前后工艺指标的变化
序号 项      目 前6个月均值 改造后均值
1 总碱       g/L 41 49.95
2 Na2S2O3    g/L 135 17.8
3 NaCNS     g/L 500 382
4 悬浮S     g/L 0.45 0.19
5 PDS       g/L 45 50
6 T          g/L 0.90 1.34
7 NaVO3     g/L 1.09 1.03
8 入口H2S mg/M3 ~1500 ~1200
9 出口H2S mg/M3 ≤20 ≤5
10 硫颗粒粒度  μ 14
 
 
总之,ISS脱硫剂作为一种新型的复合催化剂,直接使用,不用添加其他助剂,单一投料添加方便,避免了因辅料添加比例变化造成的系统组分紊乱,稳定了系统运行,减少了工人的操作难度,降低了劳动强度,大大减少了催化剂的使用量,节约了运行成本。尤其是该催化剂中新型助剂的加入起到了以下几个关键作用:
1)增加了催化剂的吸氧及载氧氧化能力,加快了催化剂的再生反应速度,提高了V4+/V5+的转化率,直接提高了有效成分的利用效率;
2)使硫颗粒表面张力减小,表面性能得到改善, S颗粒粒径增大,便于浮选分离,减少溶液中的悬浮S;
3)改善了体系对V的络合性,降低了V的消耗,提高V的利用效率,H2S的净化度也得到了提高;
4)催化剂的硫容相应提高,在吸收反应的析硫过程中HS-的“熟化度”得到改善,副反应生成率得到进一步的控制,碱耗下降,两盐含量逐步降低;
ISS脱硫剂栲胶经专有技术特殊处理,熟化度增高,氧化性和络合能力更强,与NaVO3能形成稳定的栲胶-V络合离子,不易降解。
一个多月的实际运行表明ISS脱硫剂在我公司的焦炉气脱硫系统中应用是非常成功的!
由于运行时间比较短,运行效果还有待于进一步的验证,我们将在今后运行中不断摸索,把它用的更好。         

 

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