焦炉煤气精脱硫工艺的优化与应用研究.pdf

总第2 13 期2023年第8 期专题讨论摘要：针对某焦化公司面临的焦炉煤气干法脱硫工艺不足，相关设备效能欠缺的问题，对整个的脱硫工艺进行深入的研究，找出其中具体问题产生的原因，针对性地提出新的脱硫方案，优化后的方案在实际应用的效果表明,方案能够保持脱硫率接近10 0%，同时实现去年不停产，厂区生产效能提升2 2%。关键词：焦炉煤气；干法脱硫；精脱硫中图分类号：X701.30引言某焦化股份有限公司拥有焦炉8 座，设计产能300万t/a，还匹配有3 8 万t/a甲醇和3 5 万t/a煤焦油加工生产车间，主要生产工业萘、焦炭、沥青、葱油、酚类、甲醇等产品。原料气量为6 0 0 0 0 m/h，年产氢气1.0亿mLNG12万t（公称能力）高纯氢6 0 0 万m。由于此行业对于技术的要求和原料质量的要求较高，所以对原料煤气的质量把关严苟，车间的实际生产中,对于精脱硫系统的把控是重中之重 1-3 。所以对其中全程反应的进行深入分析，寻找优化改造可行方案对于解决企业生产难题具有很大意义。1存在问题与分析当前的车间的精脱硫系统涉及到的问题以下两方面：一是床层结焦现象严重。增加了催化剂更换频次；二是由于一级加氢反应器不可切出的问题，导致催化剂需要停车更换 5-7 。1.1精脱硫系统的数据分析图1为现行使用的精脱硫系统工艺流程。车间接人的原料煤气的H,S质量浓度均未超过2 0 mg/m,在经过一些列的脱硫经过压缩进人精脱硫工艺环节后，使得最终出口的硫质量浓度限定在0.1mg/m以下即认定为达到最终的脱硫目标。原料煤气预脱硫图1精脱硫工艺流程图在某公司生产中数据可以得到输入的初始气体中COS与CS2占全部有机硫的九成多，通过反应后，检测到一级加氢出口大部分COS与CS2含量基本接近于0,有硫醇或噻吩生成情况，二级加氢过后硫醇、噻吩数据基本没变。得到一级加氢反应过程是硫醇与噻吩产生的主要环节，二级加氢反应过程实现剩余的COS与CS,最终的清零。收稿日期：2 0 2 2-11-3 0作者简介：杨璐，女，19 9 2 年出生，毕业于吕梁学院，本科，助理工程师，研究方向为焦炉煤气制甲醇，甲醇净化。山西化工Shanxi Chemical Industry焦炉煤气精脱硫工艺的优化与应用研究杨璐（山西焦化股份有限公司，山西临汾0 416 0 0）文献标识码：A1.2石硫醇与噻吩含量提升分析为便于分析，现将车间的化验数据绘图得到图2，得到经过一级加氢工艺环节确实存在硫醇出现增加情况，但是噻吩数据变化不大。再分析一级加氢反应前后煤气的组分全分析数据,得到除了大部的H2、O 2、CH4、N2、C O 等气体,还检测到微量烷烃、烯烃等物质。其中经过一级加氢工艺环节乙烯体积分数由1.6 9%变化到0.0 8%，反应消耗大部分乙烯，推断H2S与其中烯烃反应作用产生硫醇,另外乙炔与H,S反应最终C,H,SH产生,在经过加氢反应也有硫醇产生可能,所以推断一级加氢反应由硫醇产生是科学的 8-1。再加之整个反应过程涉及到较为宽泛的压力以及温度取值，还有噻盼类自身较小的加氢活性特征，因此噻盼反应速度与其他硫化物相比，不在一个量级，故噻吩脱除的情况不好。1612(m/eu)/x鲁148064202468_10121416编号2-1 硫醇级加氢氧化铁A氧化铁B氧化铁C净煤气氧化锌H氧化锌A二级加氢Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.038文章编号：10 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 10 2-0 2出口硫醇进口硫醇图2 一级加氢进出口硫醇和噻盼质量浓度变化趋势在以上分析后得到:H,S的存在是硫醇、噻吩的增加主因，且其是经过 CS2,COS 的加氢反应得到,所以也说明了硫醇二级加氢完全去除的原因，在二级加氢前就反应消耗结束。所以对于有机硫的脱除先后顺序需要重新考量，可以先脱除CS2、C O S,再脱除硫醇,噻盼等。1.3加氢催化剂结焦的分析由生产经验得到,对于一级加氢催化剂需要定期更换,这是因为催化剂结焦降低其阻力值和加氢效果。催化剂结焦原因,这是由于在脱硫工艺中的气体存在(ca/)/x里1110807602468_10 12 14 16编号2-2噻吩出口噻盼二进口曦盼2023年第8 期杨璐：焦炉煤气精脱硫工艺的优化与应用研究103汽轮机油、洗油、焦油等，再加之不同温变下导致的部分聚合、结焦等情况发生，这就使得催化效率大打折扣。2一级加氢工艺的改进通过对含硫量的分析,COS与CS2具有简单的分子结构，伴随较少副反应，一级加氢反应器出口中硫质量浓度为6 3 mg/m；硫醇、噻吩具有较差加氢活性、且副反应易发生,硫质量浓度为3 6 mg/m,所以要进行针对性地分步脱除工艺。2.1COS 与 CS2 的脱除方案考虑到 COS与 CS2本身的反应特性,所以其反应速度快,且较少受到的外部干扰。所以只是考虑将一级加氢催化剂计量增加即可达到工艺提升目的。考虑到一级加氢反应器对于催化剂不能续加的情况，所以提前在一级加氢反应器前增设预加氢反应设备。2.2硫醇与唾盼的脱除方案通过对上述脱硫工艺环节的反应分析,得到加氢环节对有机硫脱除效率的高低起很大作用,再加之含有硫醇、噻吩等结构复杂、加氢活性相对较差的硫化物,对其脱除才是最关键环节。上述分析H,S存在两方面影响环节：一是结合烯烃使得硫醇和噻吩含量提高；二是降低了噻吩脱除反应速率。所以可以得出，抑制HS产生及参与反应对于脱除率增加意义很大。因此，首个氧化铁脱硫设备A中更换为铁锰催化剂，可以同时实现加氢和脱硫，将氧化铁脱硫设备B中前半部换为铁钼催化剂，经过一级加氢后煤气第一时间接触铁锰脱硫槽，完成HS及时的脱除,尽可能少地出现在加氢反应当中,抑制其参与硫醇、噻吩加氢反应产生的负面效果。图3 即为按照分析改进后的流程。原料煤气过滤器过滤器预脱硫一预加氢一净煤气氧化锌B氧化锌A三级加氢氧化铁C加氢+氧化铁图3改进后的精脱硫工艺流程图3改进效果将改进的精脱硫工艺应用在某生产中,并且对其成熟调试后的方案进行检验，得到表1各项化验数据,显示COS,CS,在经过一级加氢后测量的数据明显变小,加氢+氧化铁出口B未测量出现噻吩和硫醇，到二级加氢反应时，二级加氢反应器由于前期较高脱硫率，所以几乎不会产生工作负担，脱硫率达到100%；同时还做了一级加氢切出实验，得到切出系统表1改造后精脱硫系统全分析数据检测点p(H,S)p(Cos)p(硫醇)p(CS.)p（噻盼）预脱硫出口0预加氢360一级加氢出口295铁锰出口A98加氢+氧化铁出口B34氧化铁出口C31二级加氢出口20氧化锌出口A0氧化锌出口B0后的化验数据，表明改进后，进行不停产更换催化剂方案可行性很高，并且在实际生产中，催化剂更换频率降低5 0%，由原来2 次/a变为1次/a。这样就能确保生产的全年不间断，使得整个车间的生产效能提升近2 2%。4结语综上，经过对脱硫系统的反应过程深入分析，针对性地采取分步脱硫的改进工艺方案,并且应用于实际的生产中,结果表明：1)H,S 的存在是硫醇、噻吩的增加主因,也是影响脱硫速度的关键。2)通过对工艺环节的改进以及相关催化装置的变化，使得催化脱硫的效果达到10 0%同时实现设备的全年不停车加注催化剂，提升了近2 2%的生产效能。1梁永飞.富氧燃烧克劳斯硫回收技术在焦炉煤气净化系统中的应用 J.化学工程与装备，2 0 2 2（6)：3 1-3 3.2肖瑞华，白金峰.煤化学产品工艺学 M.北京：冶金工业出版社，2008:5.3冯元琦，李关云.甲醇生产操作问答 M.北京：化学工业出版社，2009:182.4王在彬.精制焦炉煤气净化系统生产实践 J.冶金动力，2 0 10(Supple1):32-33.一级加氢H铁锰单位:mg/ms65.550.7811.8912.382.7516.390.6113.951.520.7800000000参考文献5杜鹤桂，杨俊和.矿物质对高炉焦炭溶损反应的催化作用 J.炼铁,2 0 0 2,2 1(4):2 2-2 3.6姜大宇，李霜霜.蜂窝式电捕焦油器在焦炉煤气净化中的应用J.化工管理,2 0 19(3):5 6.7周健，丁勇，赵志刚.烤胶溶液脱硫在焦炉煤气净化中的应用 J.中小企业管理与科技（下旬刊），2 0 12（8)：2 9 2-2 9 3.8蒋玉岭.酒钢焦炉煤气净化脱萘系统再生气改造 J.冶金动力，2018(6):24-26.9程刚.焦炉煤气净化处理技术应用探讨 J.清洗世界，2 0 2 2,3 8(2):5052.10初文，史学松，隋东宇，等.焦炉煤气净化终冷工艺的比较研究J.辽宁化工,2 0 2 1,5 0(10)：15 6 5-15 6 7.11徐勋达，霍保芝，王东，等.GLT络合铁脱硫技术在焦炉煤气净化中的应用研究 J.云南化工，2 0 2 1,48（1)：8 2-8 5.（英文摘要下转第10 6 页）129.3222.443.550000008.9410.32128.5900000山西化工4结语的意义,在未来发展中还需要进一步加大对自动化系在精细化化工行业建设过程中，要确保精细化工统建设的研究力度，不断完善全流程自动化建设技术。领域生产流程得到充分优化，同时需要对工艺进行优化调整。在自动化项目实施过程中要根据实际情况进行设计规划，保证设计方案能够在实际运行过程中发挥最大作用，有效提升智能化水平，保证自动化系统顺利运行。通过对精细化工自动化建设研究，可以对其整体的生产效率进行提升,在当前阶段，通过提高全流程智能化建设对于化工企业而言具有非常重要Research on the Construction of Full Process Automation in Fine Chemical Industry(Zhejiang Meiyang International Engineering Design Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310000,China)Abstract:In response to the problems such as unreasonable industrial structure and low product quality in Chinas chemical industry,it isproposed to carry out full process automation construction in the development process of modern chemical industry,improve product qualityand efficiency,and ensure the smooth progress of each link in the production process,thereby improving the overall efficiency and qualityof the chemical industry,and promoting the continuous development and progress of the chemical industry.Key words:fine chemical industry;automation;build(上接第10 1 页)5结语综合梳理现有研究成果可以知晓，在煤化工企业组织生产经营业务推进开展过程中，择取适当措施针对物料泄漏问题展开处置干预,能支持获取较好效果。参考文献1段付岗.煤化工装置排放废气综合治理改造实践 J.硫磷设计与粉体工程,2 0 2 2(4):44-47.2王珺，祁立宾，曹辉，等.变频技术在煤化工装置中的节能应用研究 J.机电信息,2 0 2 2(14)：6 6-7 0.3吴维呈.煤化工装置换热器泄漏的危害及快速检测查漏分析方法J.河南化工,2 0 2 2,3 9(6):5 6-5 7.The Harm of Leakage Materials from Coal Chemical Plant on Circulating Water TreatmentAbstract:For the wastewater generated during the production and manufacturing activities organized by coal chemical enterprises,itcontains a variety of harmful chemicals that cannot be decomposed in nature.Even if measures are taken to treat it,it will still exert seriouspollution and destruction effects on the natural ecological environment system.In the process of coal chemical production technologyactivities and sewage treatment technology activities,if there is a material leakage problem in the relevant technical devices,it willinevitably impose significant difficulties on the promotion process of the circulating water treatment technology link.The article will brieflyexplain and analyze the harm of leaked materials from coal chemical plants to circulating water treatment.Key words:coal chemical plant;material leakage;circulating water treatment;hazardous effects;exploration and analysis(上接第 10 3 页)Study on Optimization and Application of Coke Oven Gas Fine Desulfurization ProcessAbstract:In view of the shortage of coke oven gas dry desulfurization process and the lack of efficiency of related equipment faced byCoking Company,the whole desulfurization process was deeply studied to find out the causes of specific problems,and a newdesulfurization scheme was proposed.The effect of the optimized scheme in practical application showed that the desulfurization rate could bekept close to 100%,while the production was not stopped last year,and the production efficiency of the plant area was increased by 22%.Key words:coke oven gas;dry desulfurization;fine desulfurization第43 卷参考文献1】松木岛化工产业开发区：打造全国具有活力的精细化工及新材料产业基地J.化工管理，2 0 2 2(2 9)：8-9.2金璐.珠海精细化工产业逐渐走向“大而强”N.珠海特区报，20220927(004).3陈忠平,张婷，张雪梅.构建地方应用型本科院校精细化工方向课程体系的几点建议 J.广州化工，2 0 2 2,5 0（18)：2 0 5-2 0 7.Cao Junping4秦嗣钊，陈敏，卢俊文，等.煤化工装置压力管道定期检验相关问题分析J.西部特种设备，2 0 2 2,5（2）：2 5-3 0,5 0.5柳兆忠.污泥低温干化技术在煤化工装置的应用及优化 J.大氮肥,2 0 2 1,44(5):3 5 8-3 6 0.6张宇.煤化工装置空分氧泵变频器防晃电措施分析 J.新型工业化,2 0 2 1,11(7):13 6-13 7.7陈娜娜.大型煤化工装置水系统稳定性运行研究及探索 J.河南化工,2 0 2 1,3 8(7):3 8-41.8朱中华.大型煤化工装置酸水汽提系统管道材质的选择对比 J.能源科技,2 0 2 1,19(3):6 8-7 1.9苗立冬，李昆，赵志成.硫回收装置尾气处理技术在煤化工装置中的改进与应用 J.氮肥与合成气,2 0 2 1,49(4):9-12.Wang Bo(Luan Coal-based Clean Energy Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046000,China)Yang Lu(Shanxi Coking Coal Group Co.,Ltd.,Lingfen Shanxi 041600,China)