AS系统脱硫塔改造与应用

摘要：针对马鞍山钢铁股份有限公司煤焦化公司第一煤气净化分厂AS系统脱硫塔脱硫效果差、腐蚀严重等问题，提出了改造方案并实施，在实际应用中取得了良好的效果。

关键词：AS系统 ； 脱硫塔

马钢股份煤焦化公司第一煤气净化分厂与年产90万吨焦炭配套的煤气净化回收系统。脱硫塔使用多年，脱硫效率逐年下降，造成出厂煤气中H2S含量严重超标。2015年，第一煤气净化出厂煤气中H2S的含量平均达1.538 g/Nm3，远远超过工艺设计指标，严重影响煤气质量，不仅对公司煤气的外送使用不利，同时气相中含硫过高也影响后续部分管道的畅通和硫的回收。

一、脱硫塔工艺简介

图1脱硫塔简要工艺图

来自煤气鼓风机机温度约40℃的焦炉煤气，被送入脱硫塔的下部终冷段。在此段内，焦炉煤气被闭路循环的终冷水直接冷却至22℃。终冷后的焦炉煤气上升至脱硫塔的中段。由终冷段引出的终冷水，经终冷水冷却器冷却至22℃后，进入终冷段上部循环喷淋。

焦炉煤气冷却后产生的冷凝液进入循环水中，这就不可避免的增加一些污染及盐类，需要不断更新，因此向终冷水中加入剩余氨水大约15m3/h。由液位自调装置将多余的液体送至机械化澄清槽

经处理后的剩余氨水与洗氨塔来的半富氨水在脱硫塔的洗氨段将煤气中的大部分的氨脱除。从洗氨段下来的H2S洗涤水与脱酸贫液混合进入脱硫塔得脱硫段，与终冷后的焦炉煤气逆向接触，除去煤气中绝大部分的H2S。脱硫塔排出的富液自流至富液槽内，脱硫塔顶部出来的焦炉煤气，随后进入洗氨塔内。

二、脱硫塔的脱硫标准

条件：吸收温度不高于23℃，煤气入口压力不高于18KPa，煤气处理量不高于55000 m3/h。

脱硫效率的计算公式为：脱硫效率/%=×100%

式中，φ1：脱硫塔前煤气中H2S含量；φ2：脱硫塔后煤气中H2S含量。

要求：1、当脱硫塔前煤气中H2S≤6g/Nm3，在操作负荷≤110%时，脱硫塔后H2S≤0.5 g/Nm3；

2、 在操作负荷＞110%时，脱硫塔的脱硫效率≥90%

三、脱硫塔改造前状况分析                                        

 图2脱硫塔脱硫效率（脱硫塔前煤气中H2S含量＞6g/Nm3）

结合图2及图3可以看出，从2013年至2016年9月（脱硫塔改造前），当煤气含H2S＞6g/Nm3时，脱硫塔的脱硫效率大部分时候都低于80%，2016年大部分情况仅在60%-70%，最低时仅有41%。脱硫效率仅在60%-70%之间，最低时仅有41%。当煤气含H2S＞6g/Nm3时，2016年，脱硫塔后的H2S含量也在2g/m3左右。脱硫塔的脱硫效率明显降低。

                     时间

图3脱硫塔脱硫效率（脱硫塔前煤气中H2S含量≤6g/Nm3）

同时，2016年脱硫塔的阻力均保持在1.5KPa以上。结合工况分析，主要原因分析应为：

（1）脱硫塔内喷头的堵塞及脱落，导致液相介质喷洒不均匀；

（2）液相介质及煤气中携带的焦油造成填料的堵塞，导致气象分布不均匀。

两个原因最终导致使气液相接触不充分，脱硫效率不佳。

四、脱硫塔改造过程

针对上文分析的脱硫效率不佳的情况，分厂分别对填料及喷头进行了改造。

4.1采用新型填料

沿脱硫的高度方向，由上至下共有三段共五层填料。填料每隔1米左右设置防壁流圈。填料层之间采用气液再分布器，对上下的气液两相进行均匀再分布。填料段与段之间设置集液盘以及液体分布装置，以满足脱硫工艺要求。

表1新型填料特性

该填料具有比表面积大，气象穿流程度大，对H2S吸收能力强、流体分布均匀、通量大压降低、易吹扫、抗堵能力强、对处理物料要求低、操作弹性大、使用寿命长等优点。

第一段终冷段，该段采用TT-PACKING新型填料。该段的填料高度为3500mm。

第二段脱硫段，该段采用TT-PACKING新型填料。该段的填料高度为两层4000mm，共8000mm。

第三段洗氨段，该段采用TT-PACKING新型填料。该段的填料高度为两层3000mm，共6000mm。

4.2喷头选型及分布改造

分厂根据塔径的大小，所选喷头的特性及喷洒效果，选择此种喷嘴。

表2喷头选型参数技术说明

终冷段循环喷洒量约为250m3/h，循环液中含有固定铵、挥发氨、硫化氢及二氧化碳等组分，还含有少量的煤粉、焦粉等。液体分布器采用带压螺旋型实心锥组合喷头阵对两用塔截面进行全覆盖喷淋。

脱硫段共38个喷头，分布如图4所示。进入该段喷洒的液相介质为上段经冷却的H2S洗涤水60m3/h和脱酸贫液65m3/h，喷洒量约为125m3/h。液体分布器采用管道分布压力喷头阵对两用塔截面进行全覆盖喷淋。

图4脱硫段喷头分布示意图

  图5洗氨段喷头分布示意图

洗氨段共共28个喷头，分布如图4所示。洗氨段为两股分别为30m³/h半富氨水+30m³/h剩余氨水进入单套喷头阵，约60m3/h喷淋流量。

五、改造后的效果

 图6脱硫塔脱硫效率（改造后）

                                        时间

 图7脱硫塔改造前后洗氨塔后H2S含量对比图

脱硫塔在2016年9月改造完毕，从图6可以看出，改造后脱硫塔的脱硫效率明显提高，基本稳定在90%左右，基本达到目标。同时从图7可以看出，改造后洗氨塔后煤气中的H2S含量明显降低。

六、结束语

脱硫塔投用后，第一煤气净化分厂出厂煤气中H2S指标得到非常显著的改善，不仅环保效益得到了改善，企业经济效益和生产的顺行也得到了保证。

1、按10月份硫磺产量计算，每月增加了40t左右，根据财务提供的2016年硫磺价格计算：40t/m*12m*600元/t=28.8万元。

2、与两用塔投用前，出厂煤气中H2S含量约降低了1.2g/m3,一年减少煤气中H2S携带量约为50000Nm3/h*24h*365d*1.2 g/m3=526吨，转化为二氧化硫即为1237吨。