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硫泡沫过滤+制浆熔硫工艺在焦炉煤气脱硫生产中的改造应用
分类：
科研动态
发布时间：
2025-11-19 15:06
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焦炉煤气的处理目前主要采用湿法氧化法（如PDS法、HPF法、络合铁法等），通过碱性溶液吸收煤气中的H2S，并在催化剂作用下将吸收的硫化氢转化为硫黄；反应后催化剂通过与空气中氧气反应实现催化剂再生，循环使用。
目前某焦化厂焦炉煤气80 000 m3/h，ρ(H2S)约6 g/m3，在脱硫塔内通过与脱硫剂接触并将硫化氢吸收转换为液态硫黄，随后进入再生塔内通过空气氧化实现脱硫剂再生，同时液态硫黄转化为细小颗粒硫黄并被空气浮选为硫泡沫。硫泡沫经高位槽自流进入硫泡沫槽，通过硫泡沫泵直接送入多台熔硫釜进行连续熔硫。由于硫泡沫直接熔硫操作波动大，熔硫清液硫黄含量高，且经高温熔硫后熔硫清液副盐量多，对脱硫装置长期稳定运行产生负面影响。
1 熔硫原理
硫黄熔点为115~119 ℃，通过高温介质将固体硫黄加热至熔点之上实现固态硫黄转变为液态硫黄的过程称之为熔硫，工业装置通常利用蒸汽将固体颗粒硫黄与液体混合物进行间接加热，使硫黄熔融并与液体分层后进行液体硫黄分离，实现硫黄提纯。
2 改造前状况
2.1 工艺流程
脱硫浮选产生的硫泡沫[固含量(w)为2%]高位溢流至泡沫槽，由泡沫泵增压送入熔硫釜进行连续熔硫，上部熔硫清液由高位槽自流至清液槽，通过清液泵增压并经清液冷却器冷却后送回富液槽；下部液硫采用液硫盒收集冷却后外售。
2.2 硫泡沫直接熔硫存在问题
现场采用6台DN 900熔硫釜对20m3/h硫泡沫进行直接进料熔硫，运行中存在以下问题：
1）单台熔硫釜进料量不均衡，流量波动大，导致熔硫清液中悬浮硫含量高，清液管线及清液槽易堵塞。
2）硫泡沫中硫黄含量低，大量蒸汽消耗在加热硫泡沫中的脱硫液，无效能耗高。
3）熔硫清液冷却后送回富液槽，由富液泵送入再生塔进行浮选，由于熔硫清液带硫黄，增加了再生塔浮选负荷。
4）熔硫清液量大，经熔硫高温（高于110 ℃）反应新增的副盐回到脱硫系统中，增加了前端脱硫系统废液处理量。
3 改造措施及效果
3.1 改造方案
针对硫泡沫液量大，硫黄含量低的情况，为了减少熔硫釜中加热脱硫液产生的无效蒸汽消耗，选用板框过滤机对部分硫泡沫进行过滤[3]，过滤形成的硫膏与硫泡沫进行搅拌制浆获得固含量(w)20%的浆液再进行熔硫；熔硫产生的清液送回硫泡沫槽与硫泡沫进行混合二次过滤，避免清液直接将硫黄带回脱硫系统，导致再生塔内浮选负荷增加。
与改造前相比，改造后熔硫系统运行具有以下特点：
1）熔硫稳定。熔硫釜运行台数由原先6台减少至2台，进料流量得到稳定控制。
2）回富液槽副盐总量极大减少。虽然熔硫清液总盐浓度有所上升，但熔硫清液量由原先约20 m3/h降低至1.6 m3/h，熔硫清液整体副盐量降低至原先8.8%~9.0%，促进了脱硫装置稳定运行。
3）脱硫系统悬浮硫含量下降。改造后，熔硫清液中悬浮硫采用板框过滤机（选用改进型高效滤布）二次固液分离，回系统脱硫液中硫质量浓度由3 g/L降低至0.01 g/L以下，减少了再生塔中硫黄浮选负荷，再生贫液中悬浮硫含量降低。
4）清液槽硫黄堵塞情况得到改善。由于熔硫清液总量降低，带入清液槽硫黄颗粒减少，清液槽清堵频率由原先1个月1次，降低至6~8个月1次，降低了人工劳动强度。
5）节省大量运行费用。由于熔硫釜内浆液中硫黄含量得到提升，相同硫黄产量下蒸汽用量极大降低，节省了大量运行费用。
3.3 运行中的问题及改进措施
1）清液槽堵塞未得到完全解决，根据堵塞情况及现场操作空间，清液槽利旧进行改造，新增加11 kW搅拌器对其底部进行搅动，防止硫黄累积后堵塞清液泵进口，保证了熔硫清液流程畅通及稳定运行。
2）改造后2台制浆槽搅拌制浆时有少量脱硫液中溶解的氨气挥发至环境中，导致现场有刺激性异味，后续对制浆槽顶部排气管道进行改造，增加DN 80排气管连通至脱硫装置VOCs抽引风机入口，通过抽引风机抽吸将制浆槽内控制微负压，减少氨气挥发至环境中，改善了现场操作环境。
3.4 经济性分析
3.4.1 投资费用
设备采购费为50万元，管道及管件为4.3万元，电气材料费为1.2万元，工程施工费为6.4万元，总投资费用为61.9万元。
3.4.2 运行费用
熔硫系统消耗的公用工程主要是150~160 ℃的蒸汽和电，蒸汽消耗改造前为2.8 t/h，改造后为0.35 t/h，电消耗改造前为37 kWh，改造后为74.5 kWh。（新增设备电耗按板框过滤机单台、浆液泵单台、制浆槽2台，清液槽改造搅拌器1台连续运行统计，低压蒸汽及电费参考本装置所在厂区成本，蒸汽按120元/t，电按0.65元/t计算。）
改造后每小时节省蒸汽费用：120×（2.8-0.35）=294元。
改造后每小时增加用电费用：0.65×（74.5-37）=24.375元。
合计改造后每小时节省运行费用：294-24.375=269.625元。
按每年运行时间8 000 h，每年节省运行费用为：269.625×8 000/1 0000=215.7万元。
改造当年即可收回投资，经济效益明显。
4 结语
采用硫泡沫过滤+制浆熔硫工艺整体经济效益明显，可节省大量运行成本，节省开支。从煤气脱硫整体考虑，硫泡沫过滤+制浆熔硫工艺不仅降低了回脱硫系统的副盐总量，同时对减少了脱硫液悬浮硫，降低了脱硫塔堵塞风险；熔硫清液经过蒸汽加热量少，熔硫清液中脱硫剂受高温影响少，脱硫系统运行更加稳定；新建脱硫装置采用硫泡沫过滤+制浆熔硫工艺将成为一种必然趋势，也是技术进步的一种体现，硫黄产量越大其经济性越高。
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