龚 俊念红芬（.四川省冶金设计研究院，四川 成都 60000；.攀枝花学院土木工程学院，四川 攀枝花 67000）

连续熔硫在湿法脱硫中的研究及应用改造

龚 俊1念红芬2
（1.四川省冶金设计研究院，四川 成都 610000；2.攀枝花学院土木工程学院，四川 攀枝花 617000）

本文通过传统脱硫工序工艺生产现状，并总结出生产过程中存在的问题，建议采取连续熔硫工艺进行改造，详细分析了连续熔硫改造的创新点和工艺特点，最后对改造后的连续熔硫工艺取得的效果进行总结。

连续熔硫；湿法脱硫；研究应用

1 脱硫工序工艺生产现状及问题

1.1 脱硫工序工艺现状

攀煤联合焦化公司脱硫工序是与焦炉配套化产系统设计的一道煤气净化工艺，设计处理能力为53000Nm3/h煤气，设置在煤气鼓风机后硫铵工段前，来自鼓风机35℃～45℃的煤气进入预冷塔，冷却煤气至30℃～35℃，然后煤气进入2台并串联的脱硫塔底部，与塔顶喷淋的脱硫液逆向接触，脱除煤气中的大部分H2S。

在二套脱硫装置并串联运行情况下使用以氨为碱源PDS-600脱硫催化剂（即为湿法PDS脱硫工艺），从2台脱硫塔底排出的脱硫液经液封槽进入溶液循环槽，用循环泵将脱硫液分别送入2台再生塔底部，与压缩空气接触使脱硫液再生。再生后的脱硫液从塔上部经液位调节器流回脱硫塔循环使用，浮于再生塔顶部硫泡沫靠液自流入硫泡沫槽，连续送往离心机，离心后的硫膏入库，离心液经过低位槽返回脱硫系统，从而脱去焦炉煤气中的硫化氢、氰化氢等酸性介质，以达到塔后H2S＜20mg/m3，以满足煤气制甲醇生产需求和环保要求。

1.2 生产过程中的问题分析

1.2.1 三足刮刀式离心机设备工艺陈旧，操作劳动强度非常大，离心机滤布容易堵塞和脱落，经常更换，据生产实际统计每台次离心机因滤布堵塞、损坏和脱落造成滤布更换的月平均量在45条左右。更换一台次的时间至少在4小时以上，检修环境氨气浓度严重超标，严重职工身心健康，存在较大安全隐患。

1.2.2 在实际生产过程中，硫膏泡沫离心机滤布只能一次性使用，每天必须更换滤布3次以上。系统生产稳定性严重收到破坏，也严重影响到塔后硫化氢指标和脱硫塔的阻力，将难以满足煤气制甲醇系统生产要求，严重影响公司生产经营大计。

1.2.3 采用离心机生产出来的硫膏产品硫膏产品含水量高且所含杂质多，（NH4）2SO4、（NH4）2S2O3、NH4CNS等副盐杂质难以分解，而硫膏客户收购一般使用硫膏燃烧生产硫酸等化工产品，采用离心机式生产的硫膏较难燃烧，所以离心机式生产出的硫膏产品极难找到销售渠道。

1.2.4 离心机式生产出的硫膏产品含水达到40%以上，而且杂质含量较多，单质硫含量不足50%，导致硫膏产品无法销售。严重影响整个化产生产，还严重影响现场环境和职工的身心健康。

2 连续熔硫工艺应用改造

2.1 硫泡沫槽优化改造

新熔硫装置的硫泡沫槽利用硫泡沫和脱硫清夜比重的不同，在不加热的条件下将硫泡沫进入自然分离，泡沫自然上浮通过隔堰满流操作，清液通过液位调节阀将清夜返回煤气脱硫系统。因此，新工艺的硫泡沫浓缩槽的节能效果明显超过传统工艺，而且为提高泡沫槽浓缩泡沫液的流动性，在泡沫泵出口增加DN32的支管到泡沫槽下部进行反冲，在泡沫泵运行时，部分泡沫液返回进入泡沫槽的锥形底部进行反冲，防止泡沫液凝固，提高泡沫的流动性，防止了泡沫因浓度高不下料情况。

2.2 新型熔硫釜工艺改造

来自脱硫系统的硫泡沫进入硫泡沫浓缩槽，经静止沉降从硫泡沫中分离出的清液自流返回脱硫系统；浓缩后的硫膏用泵送入熔硫釜，熔硫釜在夹套内通蒸汽对硫泡沫加热至70℃-90℃，微小颗粒增大与脱硫液分离，熔硫釜的上部安装有一个易于脱硫液进入、收集而阻止硫颗粒进入的脱硫液收集器，收集后的脱硫液排除熔硫釜外并回收至脱硫系统循环使用。剩余的硫颗粒靠自重下沉至熔硫釜的下部，下沉的颗粒不断积累，在加热段内经加热、分离、熔融、沉降等过程，熔融硫与清液分离，当加热至130℃～140℃时，成为液态硫磺继续下降进入贮硫段，在贮硫段内，熔融硫经排硫装置冷却后装袋入库。加热段分离出的高温清液，向上进入熔硫釜换热段，与下降的硫膏间接逆流换热后返回脱硫系统。

经技术改造后硫泡沫槽不再有蒸汽冒出，方便了硫泡沫槽的操作，熔硫釜和硫泡沫槽排出的清液不再进入低位槽而直接进入溶液循环槽，避免了因低位槽泵出现故障而导致熔硫釜和硫泡沫槽无法正常操作。

2.3 连续熔硫釜改造内容

熔硫工艺装置采用专利《由含硫溶液生产熔融硫的方法和装置》（连续熔硫）。该熔硫工艺系统实现连续熔硫，具有高效、节能等特点，能耗仅为常规工艺的30%。单质硫浓度大于90%。

熔硫釜设置2台，材质316L，硫泡沫泵设置2台，采用螺杆泵，与介质接触部件采用304不锈钢。

管道及阀门采用316L不锈钢。

蒸汽：0.4MPa～0.6MPa（饱和蒸汽）。

仪表用压缩空气压力大于0.4MPa。

最大含尘粒径：≤1μm，最大含尘浓度：≤1mg/m3，压力露点：≤-40℃，最大含油量：≤1mg/m3。

压缩空气压力0.6MPa，纯度99.9%。

3 连续熔硫釜改造的创新点及工艺特点

3.1 连续熔硫釜改造的创新点

硫泡沫在加热段中以相对较快的速度连续强制对流，其液固两相间传热效果好，熔硫操作温度相对较低，熔硫效率高。熔融了的硫磺以重力沉降的形式自流入贮硫段后被断续排出。当硫泡沫的处理量相同时，该熔硫设备具有体积小、重量轻、管道化、连续操作、熔硫效率高、操作弹性大等创新点。

3.2 连续熔硫工艺装置优点分析

（1）该熔硫工艺实现了生产操作的连续化，熔硫釜的供热根据操作温度需要控制，控制进口蒸汽阀以满足熔硫过程的正常运行。

（2）采用深度换热工艺并分别在以下三个阶段分离出温度不等的脱硫清液。这三个阶段所排脱硫清液的温度分别为80℃、95℃、135℃左右，节能降耗作用显著。而且，其加热蒸汽耗量仅相当于传统工艺的15%左右。

（3）新工艺的硫泡沫浓缩槽是在不加热状态下浓缩硫泡沫，依照连通器原理自排沉降分离清液，且在硫泡沫浓缩槽的硫膏贮存段和熔硫器之间设置了硫膏输送泵，因此整个熔硫系统的全部装置即可按不同高差分层布置，也可布置在单层平面内。

（4）小型、高效、连续化程度高的熔硫设备，降低了熔硫厂房的高度，使熔硫装置的工程造价明显下降。同时还减少了生产操作和设备维修人员，该工艺还具有处理量越大，生产成本和建设投资效果越好的特点。

（5）新工艺取消了带压集中放料的生产操作环节，对于氨法脱硫而言，减少了氨的损失及对环境的二次污染。

4 取得的效果分析

4.1 品质高，操作方便

成功将硫膏生产工艺更改为生产硫磺工艺并投入生产，硫磺品质高，利用原有硫膏生产厂房增设连续熔硫釜及配套控制装置，成功的将硫膏生产工艺更改为生产硫磺工艺并投入生产，达到连续生产的目的，且操作方便，不易检修，操作和检修环境。

4.2 自动化操作，降低劳动强度

新熔硫装置实现了操作的自动化，从熔硫设备的进料到外排清液均实现了自动化连续生产。在硫泡沫浓缩槽中利用不同介质的密度差实现了清液与硫膏的连续自动分离。根据操作温度和自动稳压调节阀正常运行，大大降低了职工的劳动强度和检修强度，社会效益巨大。

4.3 运行成本和人工成本降低

一台三足刮刀式离心机电机功率为37kW，需同时运行2台才能满足生产，现硫泡沫泵电机功率为5.5kW，只需一台就能满足生产，节约电费成本：

（37×2-5.5）×0.85×0.75×24× 330=34.6万元，改造为连续熔硫后共节约电费34.6万元/年。

使用离心机生产硫膏工艺需每班操作人员2人，现改为连续熔硫釜后可减为1人操作，四个班组共节约4个人，从操作人员配备上直接节约人工成本近15万元。离心机滤布为易损物品且更换劳动强度大，熔硫釜无易损部件，大大节省了维修成本，年节约维修成本约20万元。

4.4 硫磺产品有销售市场

从2011年11月下旬连续熔硫工艺运行以来，生产出的硫磺在攀西地区有销售市场，塔前煤气含硫化氢平均按3.5g/Nm3，塔后煤气含硫化0.02g/Nm3计算，按照设计煤气量为5.3万Nm3/h，则年产硫磺预计：

（3.5-0.02）×53000×24×330÷ 106=1460吨，可直接为公司年降低成本90余万元。能节省包装和专用储存库房投资及硫化物排污费将达到100万元/年以上。

4.5 保证了煤气质量，确保煤气制甲醇工序连续正常生产

脱硫系统的正常运转保证了煤气中H2S含量符合工艺生产指标，有效的减少了对煤气管道及设备的腐蚀；满足了生产甲醇用煤气对硫含量的要求，为甲醇的正常生产提供保障；回炉煤气、锅炉及煤气管式炉燃烧用煤气估计用量2.2万Nm3/h，塔前煤气含硫化氢在3g/Nm3左右计算，则年减少SO2排放量约1100吨，大大减少了对环境的污染，产生较好的社会效益和环保效益。

综上，由硫泡沫生产熔融硫的连续熔硫工艺，具有建设投资低、操作人员少、劳动强度低、环境污染小、能源消耗少、脱硫成本低等特点。还能减少耗电设备的投入，具有良好社会效益和环保效益。

[1]王波，马中全.连续熔硫工艺的研制与应用[J].鞍钢集团公司设计研究院，燃料与化工，2005（02）.

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