焦炉煤气脱硫硫泡沫处理技术改造

邓 彤，温增光

（山西省焦炭集团益兴焦化股份有限公司，山西 介休032000）

1 概 述

山西省焦炭集团益兴焦化股份有限公司（简称益兴公司）于2006年7月注册成立，建设了山西省焦炭集团第一个90万t/a焦化实体项目，于2007年投产运行，主要产品有焦炭、焦炉煤气、煤焦油、粗苯、硫磺等。

益兴公司焦炉煤气脱硫净化的硫泡沫处理系统原设计为三足式离心机，后改为转鼓真空过滤机，产品均为硫膏。随着环保形势的日趋严峻及硫膏市场不断压缩，硫膏产品滞销甚至没有市场。此外，原有的硫泡沫处理方式生产环境较差，已不能适应企业清洁文明生产的要求。鉴于以上原因，硫泡沫的处理方式改造势在必行。经综合分析，益兴公司决定将硫泡沫处理系统的真空过滤机改造为连续熔硫式的内分式熔硫釜，产品由硫膏转为硫磺。益兴公司于2017年8月对脱硫硫泡沫处理系统进行了技改。通过改造，实现了连续进料、连续排液、间断放硫的工艺过程，解决了原来硫膏产品滞销的问题，整个生产过程无三废排放，符合环保要求。

2 原硫泡沫处理工艺存在问题

2.1 三足式离心机处理工艺存在的问题

（1）对硫泡沫要求较高，硫泡沫中脱硫液含量较大时，离心机处理效率会降低，无法满足生产需求。

（2）生产的硫膏含水量较大，转运和销售困难，氨气逸散严重，操作环境差。

（3）设备维护成本高，滤布更换周期短。

2.2 转鼓真空过滤机处理工艺存在的问题

（1）生产的硫膏含水量大，硫膏黏稠，下料困难，经常堵塞下料管和滤布，需定期疏通和更换。

（2）对硫泡沫的黏稠度要求较高。硫泡沫稀时，真空过滤机处理速度会大大下降；硫泡沫稠时，又会造成生产的硫膏含水量过大。

（3）转鼓真空过滤机连续运转，员工操作劳动强度大。

（4）较三足式离心机设备维护成本明显降低，且滤布更换周期也大大延长，但维护成本仍偏高。

3 内分式熔硫釜处理工艺流程及优势

3.1 内分式熔硫釜工艺优势

（1）维护简单，基本无维修量。内分式熔硫釜维护时，不需要拆开设备，可以定期对内件及内筒进行维护，减少挂壁结疤的发生。

（2）硫泡沫经处理后，溶液基本不含悬浮硫。进釜的硫泡沫在釜内件的作用下，在釜内的温度呈上低下高的梯度分布，上部温度65℃～100℃，下部温度≥120℃，硫泡沫在熔硫釜内只有短暂的停留，分离的溶液从上部排出，温度为65℃～95℃，无论使用何种脱硫剂，均不会破坏其有效成分，加之经内件分离后的溶液中悬浮硫质量浓度最高不大于0.8 g/L，所以溶液可以全部回收。

（3）硫磺质量好、蒸汽消耗低。工作时釜内泡沫及溶液始终处于有序的稳流状态，分离后的硫磺积于釜底部，被彻底熔融，物料始终充满釜体，没有溶液的蒸发浓缩过程，无盐渣产生，且产出的硫磺基本不含水，易于销售；蒸汽消耗仅是将硫泡沫从40℃左右加热到65℃～105℃的显热和硫的熔融热，吨硫磺消耗蒸汽（0.3 MPa～0.4 MPa，150℃）在 2 t以内（硫泡沫含硫质量分数在5%时）。

3.2 工艺流程

此次技改采用专用内分式熔硫釜及连续硫回收装置，其工艺流程示意图见图1。离心机下来的硫浆经硫泡沫泵打入内分式熔硫釜，当蒸汽加热时，在釜内件的作用下，釜内物料温度呈上低下高的梯度分布。加热到65℃时，硫颗粒开始聚集增大，与溶液分离，溶液从熔硫釜上部排出，返回脱硫系统继续使用。硫颗粒进入下部高温区，熔融后经保温阀排出。在蒸汽稳定的情况下，调整好进料阀就可实现连续进料、连续排液、间断放硫的工艺过程（改造进料阀，即可实现远程控制）。该过程中，物料在釜内始终处于有序的流动状态，没有溶液的蒸发、浓缩过程，因而没有传统硫回收中渣的生成，硫的回收率比其他类型熔硫釜提高5%～20%，还可以节省大量蒸汽，操作简单。

图1 新增熔硫釜技改示意图

4 改造效果

4.1 经济性

转鼓真空过滤机与熔硫釜消耗数据见表1。

表1 转鼓真空过滤机与熔硫釜消耗数据

（1）使用转鼓真空过滤机1个月（31 d）的运行成本

真空泵用电成本：11×24×31×0.6=4 910元

滤布成本：200元

运输成本：5×31×100=15 500元

使用转鼓真空过滤机1个月的运行成本：4 910+200+15 500=20 610元

（2）使用熔硫釜1个月的运行成本

泡沫泵用电成本：15×24×31×0.6=6 696元

蒸汽成本：8.5×31×80=21 080元

销售收益：3×31×125=11 625元

使用熔硫釜1个月的运行成本：6 696+21 080-11 625=16 151元

综上所述，内分式熔硫釜运行成本为转鼓真空过滤机的3/4，内分式熔硫釜无需备品备件，维修量小，蒸汽消耗少，溶液全部回收，可节约大量的化工物料，有较好的经济效益。

4.2 环境和社会效益

（1）使用内分式熔硫釜处理硫泡沫后，釜内物料始终充满釜体，处于有序的稳流状态，没有溶液的蒸发浓缩过程，无废气、废渣产生和排放，溶液可以全部回收，无“三废”排放，符合国家环保要求，且工作现场环境友好，实现了清洁生产。

（2）原有的硫泡沫处理方式生产的硫膏含水量大，转运和销售困难，氨气逸散严重，工作现场环境差。使用熔硫釜后，生产的硫磺不含水分，转运方便，现场环境大大改善。

（3）生产操作简单方便，降低了工人劳动强度。原有的硫泡沫处理方式需连续进行生产放料。使用熔硫釜后，物料在釜内始终处于有序的流动状态，没有溶液的蒸发、浓缩过程，降低了操作人员的劳动强度。

（4）生产工艺稳定。在蒸汽稳定的情况下，只要调整好2个阀门就可实现连续进料、连续排液、间断放硫的工艺过程。熔硫后排出的溶液清澈透明，基本不含悬浮硫。

（5）产品由硫膏转为硫磺，市场竞争力增强。

综上所述，通过3种硫泡沫处理方式对比，无论从节能、环保及市场等方面考虑，还是现场操作环境比较，内分式熔硫釜处理硫泡沫在益兴公司运行效果都较好，将是焦炉煤气脱硫硫泡沫处理工艺的发展方向。