有机硫中温水解工艺在水煤气精脱硫的应用.doc

中温有机硫水解工艺在
水煤气精脱硫的应用
张先茂姬浩然李兴建王国兴
（武汉科林精细化工有限公司武汉430070）
摘要：采用W505有机硫中温水解工艺，可同时脱除水煤气中的COS和CS2等有机硫化物，在W505中温水解催化剂前增设W902抗毒剂，有效的脱除了氰化物、游离氧等催化剂毒物，使中温水解催化剂高效长期稳定运行。
1.前言：
山西焦化厂20万吨/年单醇装置采用焦炉气与水煤气混合，作为原料气合成甲醇。甲醇合成工段采用Cu-Zn-Al系催化剂，该系催化剂活性好、选择性高，但对毒物极为敏感，容易中毒失活，其中硫化物的危害最为严重，通常要求原料气总硫<0.1ppm。目前甲醇原料气精脱硫通常采用常温水解串活性炭精脱硫工艺（夹心饼工艺）或常温有机硫转化吸收型工艺。水煤气中有机硫含量高，常温有机硫转化吸收型工艺由于吸附硫容较低不适用。由于水煤气未经变换，其中氰化物、游离氧等催化剂毒物极易导致常温水解催化剂中毒，使用寿命短，且水煤气中的CS2在常温下无法水解脱除。濮阳甲醇厂为脱除残余的CS2，采用两级常温水解后串转化吸收型精脱硫剂工艺，但由于原料气中CO2含量高，易与有机硫发生竞争吸附，使催化剂发生假性酸中毒，导致有机硫吸附剂寿命仅2~3个月，水解催化剂寿命也只5~6个月，给正常生产带来严重影响。山西焦化厂在广泛调研基础上，经与化二院仔细研究，最后选用了武汉科林公司提供的中温水解工艺及脱硫剂，保证了甲醇催化剂的高活性和长周期运行。
2.脱硫工艺及原理
2.1基本条件及要求
水煤气量：30000Nm3/h；压力：2.2Mpa；
水煤气H2S：20mg/Nm3；有机硫：250mg/Nm3
要求：脱硫后总硫<0.1ppm，满足甲醇原料气生产要求。
2.2脱硫方案
由于水煤气中有机硫较高，采用如下脱硫工艺：
湿法脱硫→脱油塔→换热器→抗毒保护剂→中温水解→冷却器→湿法脱硫→W102脱硫1→加热器→低温水解→冷却器→W102脱硫2→加热器→
常温水解→冷却器→W102脱硫3→W107精脱硫
流程简述：
水煤气经湿法脱硫，除去大部分H2S，使H2S含量≤20mg/Nm3，有机硫≤250mg/Nm3，经压缩、分离器后，进入脱油塔，除去微量油雾，经与中温水解后的气体换热温度提高到170℃左右，进入过热蒸汽加热器，使温度提高到220~250℃左右，经过抗毒保护剂使微量毒物脱除，以保护后续的中温有机硫水解催化剂以免中毒。脱毒后的气体经中温水解，重点解决CS2等有机硫的水解问题，（因为在200℃以下，一般有机硫水解催化剂难以水解CS2），同时大部分COS也可水解成H2S，使有机硫降至10mg/Nm3左右，但是由于平衡限制，达不到精脱硫要求。
中温水解后的气体经与冷的水煤气换热，温度可降至120℃左右，气体再经降温后进入ADA-PDS湿法脱硫，湿法脱硫后气体经W102脱硫1#，使H2S脱至<0.1mg/Nm3，然后提温至110~140℃，进入低温水解，使有机硫水解至0.5~1mg/Nm3，气体经降温后进入W102脱硫2#，使水解后H2S脱至<0.1mg/Nm3，然后提温至50~90℃，进入常温水解，使有机硫水解至<0.05mg/Nm3，气体经降温后进入W102脱硫3#，使水解后H2S脱至<0.1mg/Nm3，最后进入W107多功能吸附剂，脱除残余硫化物，使总硫<0.1ppm，满足甲醇生产要求（其中W102脱硫3#和W107多功能吸附剂共用一塔，两层装填。
2.3、主要设备规格及脱硫剂用量
脱油塔，DN2000，H=3400，W905脱油剂：10m3
预保护塔，DN2000，H=3400，W902抗毒保护剂：10m3
中温水解塔1#、2#，DN2200，H=4000W505中温水解催化剂：15X2m3
湿法脱硫塔，DN2600，H=25000，溶液循环泵，Q=220m3/h,H=300m
喷射再生槽，DN4200/DN5100，H=6000
W102脱塔1#、2#，DN3000，H=2X4400，W102精脱硫剂60X2m3
低温水解塔，DN2600，H=2X3000，W504常温水解催化剂：30m3
常温水解塔，DN2600，H=2X3000，：W504常温水解催化剂：30m3
精脱硫塔，DN3000，H=2X4400，W102精脱硫剂：30m3；
W107多功能吸附剂30m3；
3．运行情况及总结
该脱硫装置于2008年3月底建成，4月开车活化，5月底正式开车运行，中温水解入口总硫含量220~370mg/m3，出口有机硫含量5.5~6.5mg/m3，经常温水解和精脱硫后，精脱硫出口总硫<0.1mg/m3，其中9月7日由于湿法脱硫工段运行故障导致硫化氢高达1065mg/m3，但出口总硫仍<0.1mg/m3，由此表明该系统具有较高的耐高硫冲击能力。
2008年