摘要：针对某焦炉煤气络合铁脱硫系统运行中存在的催化剂稳定性差、管道堵塞等问题，提出综合工艺优化方案。通过添加GLT05催化剂以稳定铁离子浓度，消解Fe（OH）3沉淀；通过优化冷却过滤系统，增设备用冷却塔及前置氨水槽，降低煤气焦油含量；通过改进再生槽进风结构，提升喷射压力和供风量；通过简化脱硫液管道布局，减少结晶风险。优化后结果表明：脱硫能耗降低4.6%，硫化氢质量浓度稳定降至100 mg/m3以下，副盐质量浓度降幅为23.8%，有效解决了脱硫效率低、能耗高及设备维护频繁的难题。

　　关键词：焦炉煤气；络合铁；脱硫；技术升级

　　0引言

　　焦炉煤气作为化工生产的重要副产品，其脱硫处理是实现绿色发展的关键环节[1]。某企业采用基于络合铁催化剂的全周期双塔串联工艺，在2023年切换PDS催化剂为络合铁后，系统暴露出脱硫效率骤降、副盐浓度超标、管道结垢严重等问题，极大的影响了系统的运行稳定性。

　　对焦炉煤气脱硫系统现状进行分析可知，络合铁催化剂的使用稳定性差、填料塔内堵塞严重、硫膏产量低等是影响系统运行稳定性的主要因素。针对性地从催化剂调整、冷却及过滤系统优化、再生槽优化，脱硫液管道优化等方面进行了改善，在对系统优化后实现了双塔/单塔双模式运行，整体能耗降低了4.6%，基本消除了管道结晶堵塞问题。经一年生产验证，系统连续稳定运行，硫泡沫生成量恢复至设计要求，标志着络合铁脱硫工艺在工程技术层面的重大突破，为同类装置升级提供关键参考。

　　1焦炉煤气脱硫工艺现状

　　1.1焦炉煤气脱硫工艺流程

　　某焦炉煤气脱硫化氢工艺（图1）共包含了3组脱硫塔（A/B/C）、2组喷射再生槽、2组富液槽、2组贫液槽。所采用的催化剂为络合铁，使用了全周期双塔串联脱硫技术，对煤气的处理量最大为58 000 m3/h，可以处理的硫化氢最大质量浓度为6 g/m3。

　　由图1可知，化工生产过程中所产生的焦炉煤气先进行冷却和电捕焦油处理，然后再经过增压泵加压后通过管道进入预冷塔内，在预冷塔内进行喷淋降温处理，然后再通过相互串联的脱硫塔进行脱硫处理。在脱硫过程中，脱硫液在吸收大量的硫化氢气体后形成脱硫富液，通过管道分布进入到富液槽A和富液槽B中，再通过管道进入到喷射再生槽内进行再生处理。再生后所形成的液体进入到贫液槽A和贫液槽B中，通过管道循环进入到脱硫塔中继续循环利用；而再生过程中所产生的硫泡沫则会进入到泡沫槽内，最后进入到板框式压滤机内进行压滤处理，生成硫膏。

　　1.2焦炉煤气脱硫工艺不足

　　2023年该装置将PDS催化剂[2]切换成络合铁催化剂后，系统运行时出现了较大的异常，主要表现为：

　　1）络合铁催化剂的使用稳定性差，在脱硫液中铁离子的含量严重不足，且含有大量的Fe（OH）3沉淀物，铁离子含量的降低会造成脱硫效率降低，而且会使脱硫液中的副盐质量浓度急剧升高，达到了420 g/L以上，使系统管道出现结垢、堵塞管道。

　　2）当脱硫塔C为二级脱硫机构的情况下，由于脱硫液中铁离子的含量严重不足，会造成在填料上生成大量的S8（硫元素的环状八原子分子，是硫在常温常压下最稳定的同素异性体），该物质的黏性极高，因此极易导致填料塔内的堵塞。

　　3）由于管道内堵塞较为频繁，因此造成了切换塔需要经常性的清理，不仅井下系统的连续运行，而且会导致系统对煤气的降温效果，使进入脱硫塔中的煤气含有大量的焦油，进一步加剧了脱硫液中焦油的含量，使硫泡沫含量降低，硫膏产量下降。

　　总体来说，在采用络合铁催化剂时，脱硫系统脱硫效率降低、系统运行稳定性降低，硫膏回收率降低等，严重影响了系统的稳定运行。因此需要对焦炉煤气络合铁脱硫工艺技术和系统进行优化，提升其运行稳定性和可靠性。

　　2脱硫工艺优化分析

　　2.1催化剂调整

　　为了提高系统中络合铁催化剂的应用稳定性，需要在其中加入一定量的GLT05催化剂[3]，该催化剂不仅能够提高络合铁催化剂的应用稳定性，消解系统中的Fe（OH）3沉淀物，而且能够提高脱硫液中络合铁催化剂的含量，提升硫泡沫含量。催化剂在添加时候需要根据泡沫槽内泡沫的变化情况进行动态调节，从而保证催化效果。

　　2.2冷却及过滤系统优化

　　据分析，导致络合铁脱硫效果差的因素是系统对焦炉煤气的冷却效果差，因此在系统中新增加了一个冷却塔，和系统中原有的冷却塔一备一用，降低冷却塔的使用频次，从而保证对焦炉煤气的冷却效果。通过对系统内液体成分的分析，在蒸氨塔内的氨水含有较多的煤焦油，若这部分氨水进入到脱离塔中后，会导致脱硫液中的煤焦油含量增加，不仅会使脱硫液的黏度增加，而且还会影响到泡沫槽内泡沫的成分，使硫膏的产量降低。因此可以在蒸氨塔前端增加一个氨水槽，把蒸氨塔氨水更改到氨水槽内，焦炉煤气在经过氨水槽时可以带入一定的氨，同时实现过滤[4]。

　　2.3再生槽优化

　　根据系统结构，调整喷射再生槽，主要包括：

　　1）对喷射再生槽喷射气进风口结构进行优化，增加进风口尺寸，增加进风量，同时提升增压机的运行功率，将再生槽工作时的喷射压力从0.3 MPa提高到0.45 MPa，增加反应过程中的风量，满足络合铁脱硫时候的再生需要。

　　2）如图2，单独增加一个供气管路，该管路直接延伸到再生槽的风口为止，从而进一步提高系统的通风量，达到提升络合铁脱硫、再生能力的目的。为了满足不同的再生调节需求，供气管路采用了可调式分布结构[5]，呈对称分布结构，提高供风的均性。供气管路从压缩空气管道处直接通到喷射器风口，通过直径为32 mm的软管连接，管路上安装有自动调节阀，能够避免在空气压力过高的情况下导致泡沫槽中泡沫层工作量大。在优化后能够增加焦炉煤气的脱硫能力，在脱硫量较小的情况下可以采用单塔脱硫，从而大幅降低在低负荷脱硫工况下的系统运行能耗。

　　2.4脱硫液管道系统优化

　　目前系统中脱硫贫液依次通过DN350管路、DN250管路进入贫液换热器中，然后再依次经过DN250管路、DN350管路回到贫液主管内，该管路布置结构较为复杂，一旦出现结晶堵塞，会立刻影响到系统内脱硫液的循环量，使在填料表面的喷洒量降低，从而直接影响到脱硫效果。

　　为了解决以上问题，对脱硫液管道系统进行了优化，在贫液换热器的进口处、出口处都安装一个DN350管道，该管道直接和贫液主管连接，降低了循环长度，不但减少了管道内结晶堵塞对系统中脱硫液循环量的影响，而且极大的提升了检修的便捷性。脱硫液管道系统优化方案，如图3所示。

　　3优化效果分析

　　优化后对其优化效果的分析，主要从系统运行状态、煤气脱硫情况和富盐变化情况三个方面进行分析：

　　1）系统运行状态：优化后系统采用双塔串联脱硫模式即可满足全周期运行需求，当在低脱硫负荷状态下，系统则可以采用单塔运行模式，能够满足系统的脱硫需求，整体脱硫能耗平均降低了4.6%，有效的节约了脱硫成本。

　　2）煤气脱硫情况：在优化后第7 d焦炉煤气中硫化氢的质量浓度已经从最初的189 mg/m3，降低到了目前的91 mg/m3，脱硫效果稳定性好；当采用单塔运行模式下，系统内硫化氢的质量浓度也可以保持在98 mg/m3以下，煤气脱硫效果良好。

　　3）富盐变化情况：优化后系统内富盐质量浓度总体保持稳定，且最大含量仅为320 g/L，比优化前降低了23.8%，没有再出现过管道内结晶。

　　该焦炉煤气络合铁脱硫系统已经稳定运行1 a，运行过程中焦炉煤气中硫化氢的质量浓度始终低于100 mg/m3，脱硫液中Fe（OH）3沉淀物基本消除，系统的危险间隔时间由30 d提升到了60 d，显著提升了系统的可维护性。

　　4结论

　　为了解决焦炉煤气络合铁脱硫系统运行过程中稳定性差、易堵塞的不足，对系统进行了全面的优化，根据实际应用表明：

       1）GLT05催化剂不仅能提高络合铁催化剂的应用稳定性，消解沉淀物，而且能够提升硫泡沫含量。

　　2）在再生槽处增加供风压力和供风量，能够增加焦炉煤气的脱硫能力，降低在低负荷脱硫工况下的系统运行能耗。

　　3）脱硫液管道系统增加直接连接管路，能够减少系统堵塞，提升检修便捷性。

　　4）优化后焦炉煤气络合铁脱硫系统能够显著降低运行能耗，提高系统的运行稳定性和可维护性。

参考文献

　　[1]牛爱宁.络合铁催化剂在焦炉煤气脱硫中的应用[J].燃料与化工，2022，53（3）：40-41.

　　[2]张鼎.关于络合铁脱硫设备改造的技术研究[J].山西化工，2023，43（7）：88-89.

　　[3]闫骁瑾，王寿喜，黄港港，等.焦炉煤气湿式氧化法脱硫研究进展[J].煤化工，2022，50（6）：155-159.

　　[4]黄佩武.络合铁催化剂在焦炉煤气脱硫装置上的适用性研究[D].武汉：江汉大学，2022.

　　[5]张弦.络合铁脱硫体系中硫物质的迁移及其存在形态研究[D].太原：太原理工大学，2022.