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焦化化產脫硫系統(tǒng)---絡合鐵催化劑應用過程中幾個常見問題進行分析與探討
分類：
科研動態(tài)
發(fā)布時間：
2022-04-26 15:03
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山東鐵雄新沙能源有限公司年產2×150萬噸焦炭，配套兩期煤氣凈化脫硫裝置，均是一塔式脫硫塔。一期1臺負壓氨法塔和1臺正壓鈉法塔串聯脫硫工藝（也可兩臺正壓鈉法塔串聯運行）。3月8號開始一期負壓氨法脫硫塔由PDS催化劑逐步更換為GLT絡合鐵催化劑，10號下午16點逐步切入煤氣投運。下面就鐵雄新沙現場技術服務工作中以及其它焦化裝置運行中經常困擾的幾個問題，進行分析與探討，主要體現在以下幾個方面：
一、絡合鐵催化劑與脫硫生產的匹配性
GLT 絡合鐵催化劑的特性與設計：
絡合鐵脫硫過程需要嚴格控制工藝條件與原料氣含油指標，特別是催化劑配比能實現物料平衡，通過維持泡沫的穩(wěn)定形成與及時浮選，達到硫平衡。催化劑配比、催化劑穩(wěn)定性設計等在鐵雄新沙一期目前運行較好，但是極端溫度對絡合鐵催化劑的運行是一種考驗。
在高溫季節(jié)換熱效果不好的情況下，溶液溫度不可控，就會出現揮發(fā)氨低、PH值低，催化劑活性差等問題。鐵雄新沙一期一號塔溶液溫度最高42℃，揮發(fā)氨5.0g/L、PH值8.1，為了確保絡合鐵催化劑發(fā)揮最大效果及穩(wěn)定性，鐵雄新沙按照國力通方案指標配備新的換熱器，以及定期清洗舊換熱器。 冬季低溫季節(jié)，應考慮結晶填料堵塞問題，著重是工藝調整，選用適宜的循環(huán)量、總鐵轉化率，脫硫裝置合理的負荷，再生系統(tǒng)的規(guī)范等方面。
除油裝置的匹配性：
GLT絡合鐵比PDS抗油性強、泡沫發(fā)生量大、帶出物多，但是在不排液的情況下焦油累積對裝置存在一定的影響。
a、預冷塔的影響
鐵雄一期沒有預冷塔洗滌，電捕出現問題焦油含量高或者電捕未能捕捉下來的輕質油進入脫硫塔，泡沫偶爾會發(fā)虛。取脫硫液靜置24小時，容器內脫硫液上層清晰可見不溶性物質。
措施：適當調整再生風量、循環(huán)量、提高泡沫層厚度。焦油比重輕，表現在極易漂浮在泡沫層上，在滯留一定的時間后會形成黑色的物資，在噴射再生槽環(huán)槽外壁可見，可以起到一定的效果。即使沒有見到黑色的物資，從輕油物資特性比重太小，可以在再生槽內隨大分子固體硫磺顆粒上升形成泡沫而積聚，被浮選。
b、后置在洗苯后脫硫的裝置，洗油沒有完全被捕獲或者就沒有捕獲分離裝置，進入脫硫塔造成泡沫發(fā)虛或者就沒有泡沫，常見于焦化聯產合成氨、甲醇、精細化工的裝置，隔三差五出現沒有泡沫或者泡沫發(fā)虛，他們通常采用添加對苯二酚或者消泡劑之類的手段。后置脫硫用絡合鐵替代PDS仍然會出現同樣的問題。
措施：加強捕油外的同時，應加強再生系統(tǒng)的操作，控制好泡沫，可規(guī)避上述風險。
生產負荷與脫硫裝置、再生系統(tǒng)的匹配性：
絡合鐵催化劑活性的好壞，與生產負荷、脫硫裝置、再生系統(tǒng)三者密切相關，也是維持脫硫裝置長期穩(wěn)定運行的前提條件 。三者之間需要相互匹配，才能使絡合鐵在脫硫過程中，起到最大作用。簡而言之，這三者任意一個條件與另外兩個不匹配，絡合鐵催化劑在脫硫過程對物料平衡及熱量平衡都會造成影響：
a、水平衡：煤氣、再生空氣、硫磺分離與精制、補充水、氣液相溫度等影響系統(tǒng)水平衡。
b、硫平衡：簡單地說就是做到進系統(tǒng)等于出系統(tǒng)的硫磺含量，其相關再生空氣是否充足、泡沫是否正常及時浮選，泡沫處理裝置熔硫釜、板框的正常運行等，硫平衡是絡合鐵催化劑活性表現的最直觀的數據。
c、氰平衡：脫硫液pH、催化劑鐵離子失衡對其影響較大。
d、油平衡：煤氣含油、硫磺分離與精制、脫硫工段之前的工段等影響油平衡。
e、鐵平衡：催化劑穩(wěn)定性、工藝條件、硫磺分離與精制等影響鐵平衡。
f、堿平衡：工藝條件、硫磺分離與精制、脫硫液溫度、堿類型等影響堿平衡。
g、熱平衡：煤氣進出溫度、是否熔硫、換熱器負荷等影響系統(tǒng)熱平衡。
如果這些平衡一旦打破，修復將是一個艱難而漫長的過程，并且各種風險隨之而來，例如塔阻上升、腐蝕、漲液等問題。所以催化劑活性賴以生存的環(huán)境我們必須給與高度的重視和維護，讓它們相互匹配才能更好的表現出絡合鐵催化劑的優(yōu)勢。
脫硫操作管理的重要性：
三分技術七分管理，絡合鐵替代PDS以后，相關的操作理念、管理理念都需要同步轉變。
首先，思想認識轉變：絡合鐵催化劑只是脫硫催化劑，不是萬能的，脫硫裝置條件、負荷、工藝條件及催化劑配比需要協同一致。
其次，工藝操作轉變：PDS通過排液實現物料平衡，絡合鐵必須嚴格控制進入系統(tǒng)的焦油量、水、氨等，同時實現吸收和再生過程硫平衡，控制系統(tǒng)副鹽。
再次，過程控制轉變：需要監(jiān)測脫硫液的相關參數，時刻把握裝置運行情況，確保催化劑在脫硫液中的配比同處理負荷、裝置條件、工藝條件匹配。
因此，車間操作管理人員的操作習慣、絡合鐵脫硫技術管理觀念的轉變是非常重要的，直接關系到裝置的長期穩(wěn)定運行，這是需要有責任感與絡合鐵使用的認同感才能完成的。鐵雄新沙管理上做的非常完善，每個環(huán)節(jié)都可以按照絡合鐵使用標準嚴格執(zhí)行。讓絡合鐵在使用過程中發(fā)揮最大作用，為客戶解決最實際的問題，這是客戶的宗旨也是我們的目的。
二、塔堵
堵塞的部位分為：捕霧器層、填料層填料或者管道內，規(guī)避風險的關鍵在于日常的工藝過程控制。
管道堵塞：
造成管道堵塞的一般原因：空速過大帶液、捕霧器層填料空洞造成氣體偏流帶液、氣體夾帶大量泡沫或者雜質、鹽類結晶物等。
對于氣體夾帶導致的堵塞問題，主要是由于裝置與生產負荷不匹配造成的，需根據生產負荷的變化及時調整裝置，或針對易堵塞點加裝防堵設施；
對于鹽結晶造成的堵塞，主要是脫硫液副鹽含量高或溫度急劇降低導致鹽結晶析出附著在管道內壁，需實時跟蹤脫硫液性質變化，及時調整，同時針對容易堵塞點加裝蒸汽或水沖洗防堵設施。
捕霧器層填料堵塞：
造成捕霧器層填料堵塞的原因：空速過大帶液，造成氣體偏流帶液，氣體夾帶大量泡沫或者雜質、鹽類結晶物等。捕霧層填料的作用就是捕集氣體中的液滴和雜質的，難免會有固體雜質、硫磺、鹽結晶等附著，但可通過日?？刂平档投氯l次，延長堵塞周期。首先，最好是選擇孔隙率稍大的填料作為捕霧層填料，其次，確保沖洗液（一般為脫硫液）干凈，無懸浮硫或其他雜質，最后，加大沖洗的頻次。
填料層堵塞：
填料層堵塞主要由鹽類結晶物堵、硫堵、雜質煤泥等原因造成。
a、雜質或煤泥主要靠前端預冷塔洗滌分離凈化來處理，如果沒有預冷塔，這些物資進入脫硫系統(tǒng)，將會導致脫硫液比重不正常的上升，在循環(huán)量不足氣液比小的情況下，液體偏流，填料具備出現干區(qū)形成結疤，堵塞填料。
b、硫堵：所謂硫堵簡單地說就是進的多出的少，大量硫泥滯留塔內造成的堵塞。原因分為：
（1）絡合鐵轉化率過低，大量硫化氫下部劇烈反應，析出的硫磺顆粒迅速長大掛附填料層形成的，正常情況會由下而上形成阻力；
（2）煤氣系統(tǒng)氧高：當系統(tǒng)氧含量超標大于0.5%時，同步在脫硫塔內部發(fā)生反應：H2S + 1/2O2 --- H2O + S8↓形成單質硫，可以在脫硫塔不同的填料層不同程度的滯留堵塔形成阻力。
（3）再生空氣不足，硫泡沫不能很好的形成與及時浮選、分離，大量硫磺顆?；亓魅朊摿蛩纬缮喜刻盍蠈佣氯纬勺枇Α?/span>
（4）再生附屬設備的管理、操作不到位：導致板框濾布損壞，濾液渾濁懸浮硫高；熔硫釜溫度控制偏低，泡沫流速過大導致大量清液夾帶硫磺顆?；亓髅摿蛩仍斐啥氯纬勺枇Α＝ㄌ显诮衲?、5月份就出現這樣的問題，開塔處理脫硫是必然的結果。
c、鹽堵：主要是催化劑同工藝條件不匹配，造成催化劑穩(wěn)定性差,在不同的條件下生成不一樣的鹽結晶，沉積填料或附著塔壁、分布器等位置 ，鹽結晶堵塞是不可逆的也是最難處理的，特別脫硫液壁流嚴重分布不均勻，結晶掛壁后粘結填料越結越多，這是常見的現象。鈉法脫硫裝置比氨法脫硫更容易出現鹽堵，因為相同的溫度條件下，鈉鹽比銨鹽在水中更不容易溶解；在16℃--100℃之間銨鹽溶解度波動范圍遠遠大于鈉鹽?？刂聘丙}的生成是規(guī)避鹽堵的前提，適當控制溶液溫度可降低鹽堵的風險。
三、腐蝕問題
所有脫硫裝置不論用什么催化劑都存在不同程度的腐蝕，腐蝕原因：
1、絡合鐵脫硫液的腐蝕高于PDS的原因：催化劑穩(wěn)定性差產生電化學腐蝕。
2、高濃度硫化氫腐蝕：Fe+H2S---FeS。
3、潮濕環(huán)境吸氧腐蝕：2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2。
脫硫裝置腐蝕是一個很復雜的反應，但是絡合鐵應用以后主要表現在電化學腐蝕和硫化氫腐蝕這兩個問題上，在鐵雄新沙這個項目上，我們采取了幾個措施：變更催化劑配比，增加緩釋劑比例；定期補加緩蝕劑和催化劑穩(wěn)定劑等措施。減緩腐蝕是一個任重而道遠且很艱巨的的任務，作為一個長期的課題進行下去。
絡合鐵催化劑應用在焦爐煤氣脫硫上，從根源上消除脫硫廢液，解決了環(huán)保壓力，并給焦化企業(yè)帶來不菲的經濟和社會效益，逐步得到認可。脫硫系統(tǒng)有些問題的出現及解決方法，在我們實際工作中的難度遠遠超出我們的想象，通過催化劑和脫硫裝置，以及上游的工況進行整體分析，能夠發(fā)現其中的規(guī)律，為技術改進及運用提供良好的依據。
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