一直以来,我国低阶煤资源十分丰富,对于低阶煤资源的合理开发利用是目前焦化企业十分重要的任务。低阶煤在低温干馏工艺条件下,可以受热分解为荒煤气。其组成包括:氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气、不饱和烃、硫化氢和有机硫等。正因为低温干馏工艺具有操作简单、成本低和高回报等特点,因此是焦化企业煤产品加工的发展趋势。与此同时,低温干馏所获得的荒煤气是制氢工艺的主要原料。然而基于荒煤气的组成可以看出,其中硫类杂质较多,而硫类物质对制氢工艺的影响很大。所以对于荒煤气制氢工艺中脱硫处理的研究势在必行,尤其在对脱硫工艺的选择和脱硫位置的设定方面更是十分关键。
目前焦化企业制氢原料多数来源于荒煤气,通过对荒煤气的净化加工处理,进而利用脱硫提纯的方式以获取氢气原料。其中广为运用的脱硫处理方式是为甲基二乙醇胺溶液吸收脱硫工艺,通过脱硫工艺位置变换后,甲基二乙醇胺溶液再生获取的气体再重新进行回收,这种处理方式也称为MDEA溶液吸收脱硫工艺。其反应过程十分复杂,而且不同工艺环节的影响作用较大。正因为MDEA溶液吸收脱硫工艺受到多方面因素的制约与限制,所以脱硫处理的性能并不稳定。具体存在的问题如下:首先,荒煤气进入MDEA溶液吸收脱硫装置后,由于气体总量大,因此对于设备的处理能力要求较高。此外荒煤气中含有大量的二氧化碳,甲基二乙醇胺溶液对二氧化碳的吸附能力较强,这就会造成MDEA溶液的大量消耗,从而加剧了生产和操作成本;其次,甲基二乙醇胺溶液再生得到的脱硫气体中含有的二氧化碳,它将会对附属产品——硫磺的回收带来干扰和影响,于是导致硫磺回收成本的加大。同时,它也不利于环保要求,对生产安全也会带来隐患;最后,酸性水、酚氨水汽提酸性气和液化气脱硫酸性气等酸性气体的注入,对于设备的投入提出了进一步要求,这也促使了成本的管理费用随之额外增加。此外,MDEA溶液吸收脱硫工艺还受到系统压力、温度、胺液循环量、胺液浓度、胺液质量和MDEA吸收塔结构等因素的影响,这对于荒煤气制氢工艺中脱硫处理能否实现安全、平稳和节能目标都具有重要的作用。
脱硫处理的完善和改进要从碱源开始,用碳酸钠代替原有碱源,而且催化剂也要更新为DKT-6。首先,采用两级压缩提高荒煤气压力值,之后经过水洗脱除其铵盐类物质,进而在预处理装置的加工下,将萘、焦油、氨气、重烃、氰化氢等物质有效清除,以获取相对纯净的气体原料,再利用VPSA-I装置产生的气体作为脱硫原料,同时进一步升压,使荒煤气中一氧化碳和水蒸气充分反应进而生成氢气;其次,变换气要做提浓处理,随之脱除水、二氧化碳和硫化氢,目的是获取富氢气、逆放气与解吸气;最后,脱除富氢气中的氮气以及其它杂质,同时产出高质量和纯度的氢气。最为关键的改进在于顺放二气做预处理再生,进而将逆放气、解吸气和其它酸性气混合,直至送入脱硫单元以达到有效脱硫的目标,最终还能获取回收产品硫磺。
一方面,改进后的湿法脱硫工艺,使用了脱硫专用吸附剂,大大提高了脱硫效率。同时,耐硫提氢专用吸附剂的运用,也为脱硫效果的提升产生了极大的帮助;另一方面,创新使用逆放气与解吸气送去湿法脱硫加工,极大减轻了脱硫装置的处理负担,这就进一步提升了脱硫实效,而且在节约成本的同时,大大提高了企业经济效益;最后,湿法脱硫工艺不仅具有技术成熟、操作管理较为便捷、运营十分高效和稳定的优点,而且还具备脱硫设备成本低和占地面积小等优势;此外,在节约能源和环境保护方面的作用更是不可替代,尤其是附属产品——硫磺的回收,有助于提高其再生效率和质量。
甲基二乙醇胺溶液脱硫工艺的工程投资包括脱硫装置、甲基二乙醇胺溶液(200吨)、低浓度酸性气焚烧炉、克劳斯硫回收装置和烟气氨法脱硫装置,其投资成本约为9300万元。而湿法脱硫工艺的工程投资包括湿式氧化脱硫装置、VPSA吸附剂(495吨)、吸附塔设备钢材(230吨)和真空泵(23台),其成本共计为7970万元。脱硫工艺改进后,企业投资成本降低1330万元。
湿法脱硫工艺可以减少蒸汽消耗、循环水消耗、电耗、人工成本、药剂消耗、天然气消耗。除去自身吸附剂消耗、蒸汽产出量减少和其它各种消耗,脱硫工艺改进后,企业运营费用同比减少5400万元。
实验发现,湿法脱硫工艺一年能够多产氢气的效益可达6000万元。
总之,通过对现有荒煤气制氢工艺中脱硫问题的分析发现,甲基二乙醇胺溶液脱硫工艺的确存在很多不足。在焦化企业不断重视改革创新的背景驱动下,结合国家环保要求和节能号召。因此,对于脱硫技术的改进和完善势在必行。改进方案的实施不仅降低了脱硫的处理数量,而且增加了硫磺回收的效率和质量。尤其对于降低企业投资和运营成本起到了积极的推动作用,与此同时,还提升了氢气的产量,最大限度实现了企业经济效益增长的目标。
摘要：荒煤气制氢工艺中脱硫问题是焦化企业所面临的重要课题,尤其对脱硫工艺的选择和脱硫位置的设定环节更是十分关键,它对于焦化企业投资、运营、管理和环保的影响作用极大。本文从荒煤气制氢工艺的脱硫现状谈起,进而分析其中存在的几点问题,最后探析完善和优化脱硫处理的具体方法和措施,希望对焦化行业提高能源利用效率、确保企业可持续发展提供一丝参考或助力。
关键词：荒煤气,制氢工艺,脱硫问题,解决措施
[1] 王开岳.90年代国内外MDEA工艺的工业应用及开发方向[J].石油与天然气化工,1997,26(4).
[2] 韩新萍.焦炉煤气脱硫工艺分析与优化[J].武钢技术,2010,48(1).
[3] 程增余.脱硫方法在焦化副产焦炉煤气系统中的应用[J].安徽化工,2012,38(4).
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