脱硫影响因素研究(河北化工).doc

HPF法脱硫效果的影响因素及改进措施
闪俊杰
（开滦集团唐山中润煤化工有限公司，河北唐山 063611）
摘要：对焦化企业中焦炉煤气HPF法脱硫工艺流程进行了介绍，总结了各因素的流量、温度对脱硫效果的影响趋势并进行了机理分析，最后指出了脱硫工艺中的最佳温度并提出了一些促进吸收效果的建议。
关键词：焦炉煤气 脱硫 HPF 机理分析
The Factor of Influence for Desulfurization with HPF Method and The Improving Step
Shan Junjie
(Tangshan Zhongrun Coal Chemical Company Limited，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 process and the advice which could promoted on absorbing effect are discassed.
Key words：COG Desulfurization HPF Mechanism
煤气脱硫是目前焦化工业中亟待解决的重要课题与难点，焦炉煤气所含的H2S不仅严重腐蚀设备，还会使后续煤气加工过程中的催化剂中毒。加之日益严格的环保压力，煤气脱硫已经成为制约我国煤化工发展的主要因素之一，因此各国均投入了巨大的人力与财力到脱硫技术的研究中[1]～[2]。目前通用的煤气脱硫技术主要分为干法脱硫和湿法脱硫两种，由于干法脱硫技术在工艺方面的局限性很大，当前大中型焦化企业均采用湿法氧化法脱硫技术。我公司采用HPF法湿法氧化脱硫技术，该技术利用蒸氨系统蒸出的NH3作为碱源，以HPF为催化剂，将煤气中的H2S转化为S单质，脱硫效率可达95%以上。
1. HPF法脱硫工艺流程及生产状况
1.1 工艺流程简介
我公司脱硫工段分为一、二期，采用并联方式，煤气和蒸氨塔蒸出的氨气一同进入预冷塔，并在预冷塔中被冷却到25℃～30℃后进入脱硫塔，脱硫过程在脱硫塔中进行，脱硫液自上而下进入脱硫塔，在与煤气逆向接触的过程中将H2S吸收，吸收H2S后的脱硫液流入反应槽进行催化反应，后被脱硫液循环泵送入再生塔并通入压缩空气进行氧化再生，再生后的脱硫液自流回脱硫塔继续吸收H2S。脱硫液再生时生成的硫泡沫通过泡沫槽后被送往压滤机压成硫膏外卖。
1.2 生产状况
我公司脱硫工段的设备运行状况总体来说比较平稳，但是生产上仍存在一些问题，塔后煤气的H2S含量不太稳定，较高时高达1000mg/m3，较低时达到320 mg/m3。因此选用2009年11月份的生产数据对各因素对脱硫效果的影响进行了规律摸索与生产分析。
2. 各因素对脱硫效率的影响及分析
影响塔后含硫指标的因素有很多，煤气含硫量、催化剂种类及用量、脱硫液成分等等都是影响脱硫效果的主要因素[3]，但在实际生产中，这些往往是难以随意改变的客观因素，因此对温度、流量等易于调节的主观因素进行分析将对生产更具实际指导意义，下面将对操作温度、脱硫液流量、再生气量等对脱硫效果的影响进行规律的摸索和较为深入的分析。
2.1 温度的影响

(a) (b)
图1 不同脱硫液温度时的H2S指标
不同脱硫液温度时的H2S指标如图1a～1b所示，H2S含量随脱硫液温度的升高逐渐升高，当脱硫液34℃以下时H2S含量在500 mg/m3以下

(a) (b)
图2 不同反应槽温度时的H2S指标
不同反应槽温度时的H2S指标如图2a～2b所示，H2S含量随反应槽温度的升高逐渐升高，当反应槽温度为34℃以下时H2S含量稳定在500 mg/m3以下。
2.2 脱硫液流量的影响

(a) (b)
图3 不同脱硫液流量时的H2S指标
脱硫液流量的影响如图3a～3b所示，可见脱硫液流量只要保持在1400kg/h左右时对脱硫效果的影响无明显规律。
2.3 再生空气流量的影响

(a) (b)
图4 不同再生空气量时的H2S指标
再生空气量对脱硫效果的影响如图4a～4b所示，再生气量在1000kg/h～1400kg/h时无明显影响。
2.4 煤气温度的影响

图5不同煤气温度时的H2S指标
进脱硫塔煤气温度对脱硫效果的影响如图5所示，随着煤气温度的升高，H2S含量逐渐升高。
图1～图5所示仅是单因素对H2S含量的影响曲线，但是对脱硫效率的影响应该是多种因素综合作用的结果，因此结合各因素综合分析可以看出温度对H2S含量的影响更为明显，当煤气温度为21℃～25℃、脱硫液与反应槽温度为31℃～34℃时，H2S的脱除效果较好，煤气含硫量可以小于500 mg/m3。而脱硫液流量与再生空气量在达到一定量后对脱硫效果将不会有明显的影响。

3. 机理分析
图1～图5所示曲线表明，脱硫塔内脱硫液对H2S的吸收温度是影响脱硫效果的主要因素，脱硫液吸收H2S的过程主要分为两个阶段：溶解阶段（反应1～2）和反应阶段（反应3）。首先NH3溶解在脱硫液中生成氨水，H2S溶解在脱硫液中生成HS-和H+，其次才会发生H2S的吸收反应（3）。因此反应（1）和（2）是决定步骤，H2S吸收效果的好坏将主要受反应（1）、（2）的影响，即取决于NH3和H2S在脱硫液中的溶解度，当脱硫液温度较高时，液面上的NH3蒸汽压和H2S蒸汽压也较高，吸收推动力降低，阻碍了NH3和H2S的溶解。反之，当脱硫液温度较低时，NH3蒸汽压和H2S蒸汽压降低，液面上方的NH3和H2S分压相对增大，吸收推动力增大，有利于溶解到脱硫液中。因此反应槽和脱硫循环液的温度较低时有利于H2S的吸收。
溶解
NH3 + H2O NH3·H2O (1)
HPF
H2S HS- + H+ (2)
NH3·H2O + HS- + H+ NH4HS + H2O (3) 反应
4. 结论与建议
通过对脱硫工段生产指标的跟踪考研究，得出以下结论：
（1）脱硫循环液温度保持在31℃～33℃有利于H2S的吸收；
（2）反应槽温度保持在31℃～33℃时有利于H2S的吸收；
（3）进脱硫塔煤气温度保持在21℃～25℃时有利于H2S的吸收。
（4）再生气量和脱硫液循环量在一定流量时对脱硫效果影响不大，应该保持其流量的稳定。
结合以上结论，可以从加强气体溶解过程的角度入手，从工艺上进行一些改进以加强H2S的吸收效果：
（1）将蒸氨塔蒸出的氨气冷凝为液氨直接加入到反应槽中，以省略反应（1），即避免NH3溶解这一步骤，简化H2S吸收过程，使得H2S直接溶解于脱硫液中的氨水中，进行脱硫反应；
（2）增加脱硫循环液冷却器，降低脱硫液温度，促进H2S溶解于脱硫液中。
以上仅是从脱硫塔内吸收过程的角度考虑来促进H2S的吸收。另外，脱硫液的再生过程也是非常重要的因素，直接关系到脱硫液的质量好坏，因此对于脱硫过程的改进需要综合考虑多方面的因素才能有效改善脱硫效果，增加H2S的脱除率。
参考文献
[1]肖瑞华，白金峰.煤化学产品工艺学[M].北京: 冶金工业出版社,2008.
[2]郭树才.煤化工工艺学[M]. 北京: 化学工业出版社,2007.
[3]肖瑞华. 炼焦化学产品生产技术问答[M]. 北京: 冶金工业出版社,2008.