脱硫废液提盐系统的调试及优化方案

脱硫废液提盐系统的调试及优化方案我公司为年产焦炭200万吨的煤化工企业，其煤气脱硫工序以氨为碱源，采用HPF复合催化剂的湿式氧化法。该工艺具有脱硫效率高和成本低等优点，但存在着脱硫液中副盐含量高的问题，使脱硫效率降低，影响脱硫系统的正常运行。脱硫系统于2012年6月投产运行，运行5个月后，副盐的质量浓度达到300g/L。为保证脱硫效果，于2013年引进了处理能力为100t/d的脱硫废液提盐项目，解决了脱硫系统脱硫废液处理的难题。然而，脱硫废液提盐系统在调试后期出现了各种问题，直接影响系统满负荷的生产运行。为此，对脱硫废液提盐系统提出了改造方案，并探讨了优化方案。1脱硫废液提盐系统调试期间的运行情况1.1脱硫废液提盐系统的工艺流程脱硫废液提盐系统工艺流程示意图见图1。如图1所示，从脱硫地下槽来的脱硫废液首先进入脱色釜，加入活性炭后，常压下搅拌并加热至95～100℃。利用活性炭的吸附作用，将脱硫废液中的悬浮硫、焦油和催化剂等脱除，随后活性炭和清液一同进入活性炭压滤板框过滤出的废活性炭。所得清液进入浓缩釜，在真空负压搅拌状态下，被蒸汽加热至60～70℃进行减压浓缩。在浓缩过程中，缓慢添加离心后的母液，逐步提高浓缩釜内脱硫清液中的副盐浓度。当浓缩至一定温度和浓度时，用压滤板框对浓缩液进行热过滤，分离出的副产品即为硫代硫酸铵混盐。过滤清液进入结晶釜，冷却至23～25℃，再次结晶后进入离心机分离，得到的主要产品是硫氰酸铵。离心机分离的母液返回浓缩釜。浓缩釜产生的氨气经冷凝冷却器冷却后进入氨水回收罐，送回脱硫系统。通过真空泵负压抽取的氨气经尾气洗涤系统处理后，实现无污染的排放。图1脱硫废液提盐系统工艺流程示意图1.2调试运行前期、中期及后期的运行情况脱硫废液提盐项目于2013年5～6月进行了调试。在调试期间，脱硫液中的副盐含量逐渐降低，其质量浓度由300g/L以上降至200g/L以下，最低时达到了140g/L，副盐浓度达到了预期的要求。根据对产品硫氰酸铵的化验结果，硫氰酸铵纯度达到97%，达到了预期要求。调试阶段的脱硫液副盐浓度变化曲线见图2。图2调试阶段脱硫液中副盐的浓度变化曲线从图2可看出，在调试运行后期，脱硫液中副盐浓度急剧上升，最高达到了275g/L，最终稳定在230g/L左右。副盐浓度的升高，导致脱硫效果降低，对后续甲醇生产造成影响。通过对脱硫废液提盐系统运行状况的分析，脱硫液副盐浓度升高的原因是提盐系统处理量的降低。因此，需要对提盐系统存在的问题进行全面分析，以解决影响提盐系统正常运行的问题，保证煤气脱硫效率达到要求，满足后续甲醇生产正常运行。2提盐系统存在的问题2.1活性炭用量大添加活性炭的作用是吸附脱硫液中的悬浮硫、焦油和催化剂等物质，保证产品颜色洁白纯正。由于从脱硫地下槽来的脱硫废液未经任何过滤设施，直接进入脱色釜，导致脱硫废液中的悬浮硫、焦油等被活性炭吸附，消耗了大量的活性炭。特别是在脱硫废液中催化剂含量高的情况下，活性炭的用量增加至正常情况下的2～3倍，且延长了脱色时间，直接导致脱硫废液的处理能力下降，造成脱硫液中的副盐浓度升高。2.2低温下管道易堵塞脱硫废液经过减压浓缩后，母液的饱和度升高，在低温的条件下容易结晶，在环境温度较低的情况下，需采取管道伴热保温措施，以保证浓缩后的母液不易析出结晶。黄陵地区昼夜温差大，在调试期间，曾出现结晶堵塞管道的现象，经常需停工疏通管道，造成系统无法连续运行，使脱硫废液的处理能力下降。2.3减压蒸发后的蒸汽损失经活性炭过滤后的脱硫液进入浓缩釜，由釜内的蒸汽盘管加热进行减压蒸发。浓缩釜产生的蒸汽进入冷凝器冷却，蒸汽的热量传递给了制冷水，没有返回提盐系统进行再利用，加大了系统的蒸汽耗量，又增加了制冷水的用量，使运行成本升高。2.4无产品烘干装置提盐系统的主产品是硫氰酸铵、副产品是硫代硫酸铵。分别由离心机和压滤板框除去水分，没有产品的烘干装置，故水分含量较大，造成产品质量降低，且增加了运输费用。2.5无副产品分离工艺提盐系统的副产品硫代硫酸铵和硫酸铵的混合物，市场销售差，导致副产品的存放和去向无法解决，产品库房无法满足这些副产品的存放要求。2.6设备选型落后提盐系统的设备和管道在脱硫液和氨气的作用下极易腐蚀。在调试后期，碳钢类的设备、管道和阀门出现了严重锈蚀，造成跑冒滴漏和设备故障，检修率增加，造成系统处理能力下降。另外，过滤设备如压滤板框、三足式离心机等选型落后，操作繁琐，需要大量的人力和时间来保证生产，人力成本升高，生产周期长，影响系统的处理能力。2.7操作环境恶劣由于脱离液中含有氨水等挥发性刺激性物质，虽然通过减压蒸发可除去部分氨水，但是无法完全除去。因氨水易挥发，在活性炭的板框压滤和硫代硫酸铵压滤时，母液中的氨水挥发出来，造成环境的污染。3改造方案3.1增加前置过滤装置活性炭用量多的原因是大部分活性炭用于吸附硫泡沫和焦油等杂质。因此，可增加1套物理过滤装置，将脱硫废液中的硫泡沫和焦油预先过滤后再进入活性炭过滤系统。这样就可减少活性炭的用量和缩短脱色时间，以提高脱硫废液的处理能力。3.2增加管道伴热装置硫氰酸铵溶液的结晶温度较低，造成了低温环境下管道易堵塞。增加管道伴热措施可提高管道内母液的温度，防止低温结晶。另外，将水平布置的管道适当增加下倾角度，使管道内的母液易于流动，防止流速过慢，使结晶沉积，造成管道堵塞。3.3增加换热器浓缩釜减压蒸发过程中产生蒸汽的热值较高，为回收这部分热量，可增加一套换热器，使其与进入浓缩釜前的脱硫废液进行换热量，可大幅度减少蒸汽耗量，降低生产成本。3.4增加产品烘干装置离心机分离出产品的水分含量较高，为降低水分，提升产品品质，降低运输费用，可在离心机后，增加一套烘干装置。3.5增加副产品转化装置为解决副产品硫代硫酸铵的销售问题，必须要对副产品进行重新加工转化。硫代硫酸铵经空气氧化生成硫酸铵后，即可解决其销售难的问题。因此，可增加一套硫代硫酸铵转化成硫酸铵的空气氧化装置。3.6对管道和设备进行更新由于脱硫废液和氨气会对设备和管道造成严重腐蚀，需将提盐系统中的碳钢类设备、管道和阀门全部更换为316L不锈钢材质，以延长使用寿命，降低检修率。另外，对于操作繁琐、劳动强度大的硫代硫酸铵压滤板框，可增加粗分离用的离心机，以减少板框数量和降低工人劳动强度。可将硫氰酸铵脱水用的间歇操作三足式离心机更换为自动进料、出料的连续式离心机，以降低生产周期和提高处理能力。3.7增加负压蒸氨系统为了降低脱硫废液中的氨水浓度，减少生产过程中挥发出的氨气，可在脱色前，对脱硫废液进行负压蒸氨。通过负压蒸氨，使脱硫废液中的氨含量降低至较低水平，有效避免了后续操作中氨气的挥发，改善工作环境。4结语我公司引进的脱硫废液提盐系统，是一种对环境无污染的新型脱硫液处理工艺。在系统正常运行的条件下，较好地解决了脱硫液副盐高的问题。对于调试期间出现的设备、工艺方面的问题，提出了优化改造方案。采用此方案后，可提高脱硫废液提盐系统的处理能力，提高产品质量，降低人员劳动强度，改善工作环境。