脫硫影響因素研究(河北化工)

1、HPF法脫硫效果的影響因素及改進(jìn)措施閃俊杰（開灤集團(tuán)唐山中潤(rùn)煤化工有限公司，河北唐山 063611）摘要：對(duì)焦化企業(yè)中焦?fàn)t煤氣HPF法脫硫工藝流程進(jìn)行了介紹，總結(jié)了各因素的流量、溫度對(duì)脫硫效果的影響趨勢(shì)并進(jìn)行了機(jī)理分析，最后指出了脫硫工藝中的最佳溫度并提出了一些促進(jìn)吸收效果的建議。關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣 脫硫 HPF 機(jī)理分析The Factor of Influence for Desulfurization with HPF Method and The Improving StepShan Junjie(Tangshan Zhongrun Coal Chemical Company Limit

2、ed，Kailuan Group，Tangshan Hebei 063611)Abstract：The HPF process for COG desulphurization in the coking corporation is described，the influence trend of flus and temperature of every factors for desulphurizing effect is summarized and analyzed. At last，the optimal temperature in desulphurization proce

3、ss and the advice which could promoted on absorbing effect are discassed.Key words：COG Desulfurization HPF Mechanism煤氣脫硫是目前焦化工業(yè)中亟待解決的重要課題與難點(diǎn)，焦?fàn)t煤氣所含的H2S不僅嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，還會(huì)使后續(xù)煤氣加工過程中的催化劑中毒。加之日益嚴(yán)格的環(huán)保壓力，煤氣脫硫已經(jīng)成為制約我國(guó)煤化工發(fā)展的主要因素之一，因此各國(guó)均投入了巨大的人力與財(cái)力到脫硫技術(shù)的研究中12。目前通用的煤氣脫硫技術(shù)主要分為干法脫硫和濕法脫硫兩種，由于干法脫硫技術(shù)在工藝方面的局限性很大，當(dāng)前大中型焦化企業(yè)

4、均采用濕法氧化法脫硫技術(shù)。我公司采用HPF法濕法氧化脫硫技術(shù)，該技術(shù)利用蒸氨系統(tǒng)蒸出的NH3作為堿源，以HPF為催化劑，將煤氣中的H2S轉(zhuǎn)化為S單質(zhì)，脫硫效率可達(dá)95%以上。1. HPF法脫硫工藝流程及生產(chǎn)狀況1.1 工藝流程簡(jiǎn)介我公司脫硫工段分為一、二期，采用并聯(lián)方式，煤氣和蒸氨塔蒸出的氨氣一同進(jìn)入預(yù)冷塔，并在預(yù)冷塔中被冷卻到2530后進(jìn)入脫硫塔，脫硫過程在脫硫塔中進(jìn)行，脫硫液自上而下進(jìn)入脫硫塔，在與煤氣逆向接觸的過程中將H2S吸收，吸收H2S后的脫硫液流入反應(yīng)槽進(jìn)行催化反應(yīng)，后被脫硫液循環(huán)泵送入再生塔并通入壓縮空氣進(jìn)行氧化再生，再生后的脫硫液自流回脫硫塔繼續(xù)吸收H2S。脫硫液再生時(shí)生成的硫

5、泡沫通過泡沫槽后被送往壓濾機(jī)壓成硫膏外賣。1.2 生產(chǎn)狀況我公司脫硫工段的設(shè)備運(yùn)行狀況總體來說比較平穩(wěn)，但是生產(chǎn)上仍存在一些問題，塔后煤氣的H2S含量不太穩(wěn)定，較高時(shí)高達(dá)1000mg/m3，較低時(shí)達(dá)到320 mg/m3。因此選用2009年11月份的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)各因素對(duì)脫硫效果的影響進(jìn)行了規(guī)律摸索與生產(chǎn)分析。2. 各因素對(duì)脫硫效率的影響及分析影響塔后含硫指標(biāo)的因素有很多，煤氣含硫量、催化劑種類及用量、脫硫液成分等等都是影響脫硫效果的主要因素3，但在實(shí)際生產(chǎn)中，這些往往是難以隨意改變的客觀因素，因此對(duì)溫度、流量等易于調(diào)節(jié)的主觀因素進(jìn)行分析將對(duì)生產(chǎn)更具實(shí)際指導(dǎo)意義，下面將對(duì)操作溫度、脫硫液流量、再生氣

6、量等對(duì)脫硫效果的影響進(jìn)行規(guī)律的摸索和較為深入的分析。2.1 溫度的影響 (a) (b)圖1 不同脫硫液溫度時(shí)的H2S指標(biāo)不同脫硫液溫度時(shí)的H2S指標(biāo)如圖1a1b所示，H2S含量隨脫硫液溫度的升高逐漸升高，當(dāng)脫硫液34以下時(shí)H2S含量在500 mg/m3以下(a) (b)圖2 不同反應(yīng)槽溫度時(shí)的H2S指標(biāo) 不同反應(yīng)槽溫度時(shí)的H2S指標(biāo)如圖2a2b所示，H2S含量隨反應(yīng)槽溫度的升高逐漸升高，當(dāng)反應(yīng)槽溫度為34以下時(shí)H2S含量穩(wěn)定在500 mg/m3以下。2.2 脫硫液流量的影響(a) (b) 圖3 不同脫硫液流量時(shí)的H2S指標(biāo)脫硫液流量的影響如圖3a3b所示，可見脫硫液流量只要保持在1400kg/

7、h左右時(shí)對(duì)脫硫效果的影響無明顯規(guī)律。2.3 再生空氣流量的影響(a) (b)圖4 不同再生空氣量時(shí)的H2S指標(biāo)再生空氣量對(duì)脫硫效果的影響如圖4a4b所示，再生氣量在1000kg/h1400kg/h時(shí)無明顯影響。2.4 煤氣溫度的影響圖5不同煤氣溫度時(shí)的H2S指標(biāo)進(jìn)脫硫塔煤氣溫度對(duì)脫硫效果的影響如圖5所示，隨著煤氣溫度的升高，H2S含量逐漸升高。圖1圖5所示僅是單因素對(duì)H2S含量的影響曲線，但是對(duì)脫硫效率的影響應(yīng)該是多種因素綜合作用的結(jié)果，因此結(jié)合各因素綜合分析可以看出溫度對(duì)H2S含量的影響更為明顯，當(dāng)煤氣溫度為2125、脫硫液與反應(yīng)槽溫度為3134時(shí)，H2S的脫除效果較好，煤氣含硫量可以小于5

8、00 mg/m3。而脫硫液流量與再生空氣量在達(dá)到一定量后對(duì)脫硫效果將不會(huì)有明顯的影響。3. 機(jī)理分析圖1圖5所示曲線表明，脫硫塔內(nèi)脫硫液對(duì)H2S的吸收溫度是影響脫硫效果的主要因素，脫硫液吸收H2S的過程主要分為兩個(gè)階段：溶解階段（反應(yīng)12）和反應(yīng)階段（反應(yīng)3）。首先NH3溶解在脫硫液中生成氨水，H2S溶解在脫硫液中生成HS-和H+，其次才會(huì)發(fā)生H2S的吸收反應(yīng)（3）。因此反應(yīng)（1）和（2）是決定步驟，H2S吸收效果的好壞將主要受反應(yīng)（1）、（2）的影響，即取決于NH3和H2S在脫硫液中的溶解度，當(dāng)脫硫液溫度較高時(shí)，液面上的NH3蒸汽壓和H2S蒸汽壓也較高，吸收推動(dòng)力降低，阻礙了NH3和H2S的

9、溶解。反之，當(dāng)脫硫液溫度較低時(shí)，NH3蒸汽壓和H2S蒸汽壓降低，液面上方的NH3和H2S分壓相對(duì)增大，吸收推動(dòng)力增大，有利于溶解到脫硫液中。因此反應(yīng)槽和脫硫循環(huán)液的溫度較低時(shí)有利于H2S的吸收。溶解NH3 + H2O NH3·H2O (1)HPFH2S HS- + H+ (2)NH3·H2O + HS- + H+ NH4HS + H2O (3) 反應(yīng)4. 結(jié)論與建議通過對(duì)脫硫工段生產(chǎn)指標(biāo)的跟蹤考研究，得出以下結(jié)論：（1）脫硫循環(huán)液溫度保持在3133有利于H2S的吸收；（2）反應(yīng)槽溫度保持在3133時(shí)有利于H2S的吸收；（3）進(jìn)脫硫塔煤氣溫度保持在2125時(shí)有利于H2S的吸收。（4）再生氣量和脫硫液循環(huán)量在一定流量時(shí)對(duì)脫硫效果影響不大，應(yīng)該保持其流量的穩(wěn)定。結(jié)合以上結(jié)論，可以從加強(qiáng)氣體溶解過程的角度入手，從工藝上進(jìn)行一些改進(jìn)以加強(qiáng)H2S的吸收效果：（1）將蒸氨塔蒸出的氨氣冷凝為液氨直接加入到反應(yīng)槽中，以省略反應(yīng)（1），即避免NH3溶解這一步驟，簡(jiǎn)化H2S吸收過程，使得H2S直接溶解于脫硫液中的氨水中，進(jìn)行脫硫反應(yīng)；（2）增加脫硫循環(huán)液冷卻器，降低脫硫液溫度，促進(jìn)H2S溶解于脫硫液中。以上僅是從脫硫塔內(nèi)吸收過程的角度考慮來促進(jìn)H2S的吸收。另外，脫硫液的再生過程也是非常重要的因素，直接關(guān)系到脫硫液的質(zhì)量好