低温甲醇洗单元的CO2排放尾气脱硫技术方案

崔保命

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)

引 言

山西潞安高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目的低温甲醇洗单元CO2尾气中含有少量的H2S、有机硫等，总硫体积分数约1×10-5。根据环评要求将总硫降至1×10-6。

1 低温甲醇洗CO2尾气脱硫处理工艺

1.1 低温甲醇洗CO2尾气

本装置处理低温甲醇洗CO2尾气约为标准状态24.95×104m3。气体规格如表1。

表1 低温甲醇洗单元CO2尾气排放规格

经处理后的低温甲醇洗单元CO2尾气排放满足表2要求。

工艺技术方案选择安全、稳定、经济的ZnO干法脱硫工艺技术。经过低温甲醇洗单元酸性气水洗塔洗涤后的酸性CO2尾气总管(DN2300)，经鼓风机压缩升压(升压15 kPa～20 kPa)，进入尾气脱硫槽预热器预热为80 ℃(压降<5 kPa)，分成2支(DN1300)分别进入1#、2#、3#、4#脱硫槽进行脱硫，脱硫剂分为2层，上层为水解剂，下层为脱硫剂，经过整个脱硫槽床层的压降小于8 kPa，出脱硫槽后气体硫体积分数低至1×10-6以下，送入尾气排放烟囱。流程如下：

表2 低温甲醇洗CO2达标尾气排放规格

尾气→鼓风机→脱硫槽入口预热器→脱硫槽→净化后排大气。

1.2 反应原理

水解剂的反应见反应式(1)。

(1)

脱硫剂的反应方程式见反应式(2)。

(2)

1.3 脱硫剂

COS水解剂是以活性氧化铝为载体，添加特殊活性成分，可在常、低温下使用的催化剂。 COS水解剂与脱硫剂联用，能将液相丙烯、液化石油气以及合成气等物料中微量的硫化氢、羰基硫、二硫化碳等硫化物脱除，保护后续催化剂正常运转。

COS水解催化剂除有足够的活性外，还具有耐氧、耐硫性能。其较低的堆密度，可以减少一次性装填成本。水解剂和脱硫剂的性能如表3。使用条件和技术指标见表4。

表3 脱硫剂和水解剂的性能

表4 使用条件和技术指标

1.4 脱硫剂装填量计算

1.4.1 COS水解剂工艺计算(以单系列为例)

以穿过脱硫床层的线速度为准，v=0.6 m/s，以减小床层压力降。

D=(62 383.5÷3 600)/(0.785×0.6)≈6 m；H=2 m。

装填体积：V=0.785D2×H≈60 m2。

校核空速：62 383.5/60≈1 040 h-1。

校核硫容(按10%考虑)：0.1=(0.02×32×h)/(60×1 100)。

使用寿命：H=10 312/8 000≈1.2 a。

1.4.2 ZnO脱硫剂工艺计算(以单系列为例)

以穿过脱硫床层的线速度为准，v=0.6 m/s，以减小床层压力降。

D=(62 383.5÷3 600)/(0.785×0.6)≈6 m；H=3.5 m。

装填体积：V=0.785D2×H≈100 m2。

校核硫容(按通用的10%计算)0.1=(0.04×32×h)/(100×1 100)。

使用寿命：H=8 594/8 000≈1 a。

校核空速：62 383.5/100=624 h-1。

单系列装填量及反应器高度(T.L.- T.L.)：

1)Vr=(60+100)×2=320 m3。

2) 反应器的长(T.L.)：L=1.1+0.1+2+0.1+2+0.1+3.5+0.1=9 m。

脱硫塔简图如图1所示。

图1 脱硫塔简图(单位：mm)

2 结语

综合分析，低温甲醇洗CO2排放尾气经过脱硫塔后完全可以满足脱硫效果，且该技术方案成熟、可靠、经济。