脱硫再生排放气回用技术方案研究

我厂的焦炭制煤气装置中脱硫再生排放气设计为就地排放, 脱硫再生排放气中含有98.21%CO2, 1.65%COS, 排放气量约为1000Nm3/h, 排放至大气中, 而二氧化碳是焦炭生产粗煤气的原料之一, 造成了较大的浪费, 同时也对环境造成了一定的污染。笔者提出将排放气中的有机硫通过水解剂水解转化为无机硫后送回至脱硫装置脱除无机硫, 可回收排放气中的二氧化碳气, 增加了装置经济效益 (二氧化碳市场价格为1.2元/m3) , 实现清洁生产。并可以缓解东北地区冬季期间, 由于天然气量不足, 二氧化碳气量供应紧张, 对装置负荷率产生的影响。

1 原料、产品的组成及产品的用途

原料为醋酸分公司造气装置的脱硫再生排放气, 其组成为:H2S:0.13%, COS:1.65%, CO:0.01%, CO2:98.21%, O2<0.1%, H2O:约为2%, 产品气组成为H2S:1.51%COS:0.24%, CO:0.01%, CO2:98.24%。产品气中高含量的CO2用以制备高纯度的一氧化碳气体的气化剂。经过水解、脱硫后回收的二氧化碳完全输送给本装置的造气工序。

2 技术方案

(1) 工艺流程说明

再生塔排放气经原料气脱水缓冲罐脱水再与水蒸气混合并经过换热器加热后, 温度达到60℃~90℃, 经过有机硫水解塔, 使气体中的COS转化为H2S (COS转化率大于85%) , 再经产品气脱水缓冲罐脱水后, 混合气体送至预脱硫工序入口, 经过预脱硫工序脱除无机硫H2S, 送至后部工序, 回收利用气体中的CO2。考虑到再生气中可能含有毒物 (SOX、NOX) , 在水解催化剂上面可装填保护剂。

工艺流程示意图:如图1所示。

(2) 主要技术指标。

(1) COS转化率≥85%。

(2) 水解剂使用寿命≥4个月。

(3) 脱硫再生塔排放气体组份为:H2S:0.13%, COS:1.65%, CO:0.01%, CO2:98.21%, O2<0.1%, H2O约2%;再生塔排放气体压力为:0.04Mpa, 温度:≤40℃, 流量:~1000Nm3/h;

(4) 水解后产品气体组份为:H2S:1.51%, COS:0.24%, CO:0.01%, CO2:98.24%;产品气压力为:0.03Mpa (产品气送至界区的压力应≥0.0 0 3 M p a) , 温度:≤4 0℃, 流量:~1000Nm3/h。

(3) 技术来源。

湖北省化学研究所多年来致力于气体净化技术, 已成功开发出多种气体净化催化剂, 包括有机硫水解催化剂, 在国内多套装置中已有应用[1]。我装置中CO精脱装置在脱除硫、氧、氯单元已有应用, 本研究可采用湖北化学研究所生产的T504有机硫水解催化剂。

(4) COS水解工作原理[1]。

原料气中的硫氧化碳在水解催化剂的作用下与水蒸汽反应生成硫化氢和二氧化碳, 化学反应式如图1所示。

3 建设规模及所需建设内容

(1) 建设规模。

再生塔排放气排放量约为1000Nm3/h, 可建设一套规模为1200Nm3/h的有机硫水解装置。

(2) 所需建设内容。

(1) 建设两台COS水解塔、一台原料气加热器、一台原料气脱水缓冲罐、一台产品气脱水缓冲罐。

(2) COS水解塔、原料气加热器、两台脱水缓冲罐的附属设施:安全设施、压力、液位显示系统等。

(3) 配套的工艺管网、仪表、土建、电气等有关设施。所需公用工程等设施均依托我厂现有的设施。

4 效益分析

(1) 经济效益。

每小时回用CO2:1000Nm3/h, 单价:1.2元/Nm3, 年生产8000小时, 可节约成本:1.2×1000×8000=9600000元=960万元;年动力燃料加上水解剂、保护剂等大概分别消耗16万元和120余万元, 年经济效益800余万元。

(2) 社会效益。

环保方面:避免了醋酸分公司造气装置的CO2和硫化物的排放, 减少了对大气的污染。降耗方面:将排放气中CO2回收再利用后, 降低了装置的消耗, 有利于资源的合理利用。

摘要：通过将脱硫再生气中的有机硫COS经由水解剂转化为无机硫H2S后, 再由脱硫装置脱除H2S, 回收脱硫再生气中的二氧化碳气。

关键词：脱硫再生气,水解剂,回收,二氧化碳

参考文献

[1] 王国兴、黄新伟.T504型常温COS水解催化剂的研制[J].湖北化工, 1995, 12 (1) :24～28.