摘要：隨著國家環(huán)保法規(guī)的日趨嚴格以及人們的環(huán)保意識不斷加強，焦化廠焦爐煤氣中H2S、HCN及其燃燒產(chǎn)物對大氣環(huán)境的污染問題日趨嚴重，甚至影響到我國焦化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，對焦爐煤氣進行脫硫脫氰的凈化處理勢在必行。本文對焦化廠的脫硫工藝進行了研究。

關(guān)鍵詞：焦化廠,脫硫工藝,優(yōu)化

中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，大氣環(huán)境中排放的SO290％來自于燃煤。煤的燃燒排放了大量的SO2，是造成大氣污染的最大污染源，由此帶來了嚴重的大氣污染和酸雨問題，已成為制約和影響我國國民經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展的一個重要因。隨著環(huán)保要求的提高，焦化廠脫硫工藝急需完善。

1 HPF 法脫硫工藝的理論基礎(chǔ)

以氨為堿源，H.P.F 為催化劑的焦爐煤氣脫硫新工藝，它涉及液相催化氧化反應。與其它催化劑相比，H.P.F 不僅對脫硫過程起催化作用，而且對再生過程也有催化作用。而且因HPF 催化劑具有活性高、流動性好等優(yōu)點，可有效減緩設備和管道堵塞。在H.P.F 催化劑中，H 是指對苯二酚，P 是指 PDS，F(xiàn) 是指硫酸亞鐵。硫酸亞鐵的主要作用是消除脫硫液中的氣泡和增加脫硫液的硫容量。在吸收 H2S 的過程中，可以不外加純堿，僅靠煤氣中自身的氨作為堿源，適當補充部分氨，就可以對煤氣中的H2S、HCN 等進行較完全的吸收。在再生過程中，吸收液中的NH4CN 在H.P.F 催化劑的催化作用下，被氧化成單體硫，從而使吸收液得到再生循環(huán)使用。整個脫硫反應可分為吸收反應、催化化學反應、催化再生反應和副反應。

2 HPF 法脫硫工藝流程

從鼓風工段來的約50～55℃左右的煤氣，首先進入直冷式預冷塔，在此用23℃的循環(huán)水直接冷卻到30℃左右，然后進入輕瓷填料脫硫塔，與塔頂噴淋的脫硫液逆向接觸，煤氣中的H2S、HCN 等被脫硫液吸收后，煤氣由脫硫塔頂部排出，進入硫銨工段。從脫硫塔底流出的脫硫液，由循環(huán)泵經(jīng)預混噴嘴送入再生塔；在再生塔底部經(jīng)預混噴嘴鼓入壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以再生，再生后的脫硫清液于塔頂部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)噴灑，上浮于再生塔擴大部分的硫磺泡沫利用位差自流入硫泡沫槽，硫泡沫經(jīng)泡沫泵送進熔硫釜，經(jīng)數(shù)次加熱脫水，再進一步加熱熔融，熔融硫磺放入硫磺冷卻盤，冷卻后裝袋外銷。從鼓冷裝置來的剩余氨水經(jīng)廢水氨水換熱器換熱，預熱后的剩余氨水由蒸氨塔上部進入蒸氨塔，塔底通入直接蒸汽進行蒸餾，塔頂蒸出的氨汽，經(jīng)塔頂分縮器分縮成90～ 95℃的氨氣進入預冷塔前的煤氣中去。塔底的廢水經(jīng)交通閥進入閃蒸室閃蒸，進一步降低廢水中的含氨量，降低蒸汽耗量，其蒸氨廢水由廢水泵，經(jīng)廢水冷卻器冷卻后送至脫酚處理。為了降低剩余氨水中固定銨的含量，在原料氨水的進料口處加入一定量的NaOH 溶液，以分解剩余氨水中的固定銨鹽。

3 影響脫硫效率因素分析

HPF 法是以氨為堿源的脫硫工藝,脫硫液中揮發(fā)氨含量維持一定水平是很有必要的，該廠揮發(fā)氨的質(zhì)量濃度一般控制在6g/L 以上。但由于脫硫的再生過程是放熱反應，反應釋放的熱量會導致脫硫液溫度升高，從而造成氨的揮發(fā)，降低脫硫液中揮發(fā)氨含量。相反，如果脫硫液溫度過低，又會降低脫硫催化劑的反應活性，進而降低再生反應速度。因此，生產(chǎn)過程中必須將脫硫液溫度控制在適當?shù)姆秶?/p>

在脫硫反應溫度較低時，脫硫液中的揮發(fā)氨含量較高，但由于催化劑活性較差，導致脫硫效率偏低。隨著溫度升高，雖然脫硫液中揮發(fā)氨含量有所降低，但由于催化劑活性得到提高，脫硫效率也得到有效提高。但當脫硫反應溫度高于45℃時，脫硫液中的揮發(fā)氨含量大大降低，使脫硫效率出現(xiàn)明顯下降。

HPF 法脫硫過程不可避免會產(chǎn)生 (NH4)2S2O3 、NH4CNS 等鹽類，這些副鹽除部分在熔硫過程中流失外，大部分在脫硫廢液中積累，一方面鹽類的產(chǎn)生會消耗部分氨；另一方面當其積累到一定濃度時，會降低脫硫過程中催化反應速度，從而影響脫硫效率。因此，有效控制脫硫液中副鹽含量對于提高脫硫效率極為關(guān)鍵。當脫硫液中副鹽含量較低時，脫硫效率保持在一個較高的水平，但當其含量大于250g/l 后，脫硫效率開始下降，尤其在副鹽含量接近400g/l 時，脫硫效率急劇下降。

HPF 法脫硫是以氨作堿源，以PDS 和對苯二酚作催化劑的脫硫工藝，脫硫液中催化劑濃度高低將直接影響催化反應速度，從而影響脫硫效率。在系統(tǒng)運行過程中，由于工藝條件不同，對催化劑的需求量就有所不同，保持和穩(wěn)定脫硫液中的催化劑濃度，對穩(wěn)定脫硫效率起著致關(guān)重要的作用。，在其它工藝條件相對穩(wěn)定前提下，催化劑含量越高，脫硫效率越高。當PDS 濃度在10-15ppm,對苯二酚濃度在0.2-0.4g/L 時，脫硫效率將穩(wěn)定在一個較高的水平。

脫硫富液在再生過程中需要通入大量的壓縮空氣，它兼有兩個作用，一是參與反應，二是浮選硫泡沫。再生空氣量的大小，將直接影響脫硫再生反應強度，從而影響脫硫液的吸收效果。同時，再生空氣量的大小也會影響硫泡沫的浮選效果，有效的控制脫硫液中的懸浮硫含量，降低脫硫塔堵塔的可能性。從實際生產(chǎn)情況來看， 再生塔空氣鼓風強度須控制在90～1l0m3/m2.h，效果較理想，而且再生空氣量的調(diào)節(jié)幅度不易過大。

煤氣中雜質(zhì)主要是指焦油和萘。當這些雜質(zhì)含量較高時，較多的焦油和萘在脫硫塔中沉積，將直接減少填料的傳質(zhì)面積，降低脫硫的吸收效率。同時部分焦油還會溶解到脫硫液中，降低催化劑活性，使脫硫效率降低。因此，有效控制鼓風機后的煤氣中的雜質(zhì)含量將為穩(wěn)定和提高脫硫效率打下堅實的基礎(chǔ)。

HPF 法脫硫工藝是以氨作堿源，以PDS 和對苯二酚作催化劑的脫硫方法，在脫硫過程中主要依靠煤氣中的氨去吸收硫化氫。因此，煤氣中氨硫比的高低將直接影響硫化氫的吸收效率。所謂氨硫比是指煤氣中的氨含量與硫含量的比例。對于含硫化氫較高的煤氣，由于其氨含量是相對穩(wěn)定的，因此，要保證有效脫除煤氣中的硫化氫，就必須提高煤氣中的氨含量。

4 工藝的改進與優(yōu)化

4.1 脫硫塔前煤氣溫度的控制

煤氣在進入脫硫塔之前，首先要經(jīng)預冷塔進行冷卻，使煤氣溫度從50～55℃冷卻至25～30℃。預冷塔為空噴塔，冷卻水采用循環(huán)噴灑的方式。因此，要保證預冷效果，首先必須控制好循環(huán)冷卻水的質(zhì)量，只有這樣才能保證冷卻系統(tǒng)的正常運行。從焦爐引出的焦爐煤氣在經(jīng)過初冷器和電捕焦油器后，脫除了大部分的焦油和萘等雜質(zhì)，但仍含有少量的各類雜質(zhì)，當冷卻水直接與煤氣接觸時，煤氣中的部分雜質(zhì)則不可避免的被吸收下來，并不斷在冷卻水中沉積。那么，要保證預冷水的質(zhì)量穩(wěn)定，就必須定期對預冷水進行置換。同時，為提高煤氣中的氨硫比，該工藝還將蒸氨產(chǎn)生的氨氣在預冷塔內(nèi)兌入煤氣中，而要保持煤氣中的氨硫比，就必須維持預冷塔內(nèi)有一個穩(wěn)定的氨環(huán)境。因此，經(jīng)過長時間的實踐，采用每周用剩余氨水對預冷水進行徹底置換的操作方式，這樣既保證了預冷水水質(zhì)的穩(wěn)定，也維持了預冷塔中的氨環(huán)境。

4.2 降低煤氣中的雜質(zhì)含量

煤氣凈化系統(tǒng)投產(chǎn)初期，初冷器和電捕焦油器運行不穩(wěn)定，因此煤氣中焦油和萘含量分別高達 150 mg/m3 和0.6 g/m3 以上。煤氣中的焦油和萘會引起催化劑中毒，使脫硫效率降低。同時，焦油和萘在脫硫系統(tǒng)沉積，造成預冷換熱器和捕霧器的堵塞。

4.3 提高煤氣中的氨硫比

由于H.P.F 脫硫工藝是利用煤氣中的氨作堿源，因此，煤氣中氨含量的高低將直接影響脫硫的吸收效率。而CG 焦化廠又地處我國西南地區(qū)，該地區(qū)煉焦煤含硫都較高，這就導致該焦化廠的焦爐煤氣含硫長期居高不下，有時甚至達到10 g/m3。在煤氣含氨量相對穩(wěn)定的情況下(一般為4-5 g/m3),會導致煤氣中的氨硫比進一步降低。為此，將剩余氨水蒸氨，蒸出的氨氣直接兌入煤氣中，以達到提高氨硫比的目的。

從鼓冷裝置來的剩余氨水經(jīng)廢水氨水換熱器換熱，預熱后的剩余氨水由蒸氨塔上部進入蒸氨塔，塔底通入直接蒸汽進行汽提，塔頂蒸出的氨汽，經(jīng)塔頂分縮器冷卻成氨汽進入預冷塔前的煤氣中去。塔底的廢水經(jīng)交通閥進入閃蒸室閃蒸，進一步降低廢水中的含氨量，降低蒸汽耗量，其蒸氨廢水由廢水泵，經(jīng)廢水冷卻器冷卻后送至脫酚處理。為了降低剩余氨水中固定銨的含量，在氨水進口處用堿液泵泵送一定量的NaOH 溶液，以分解剩余氨水中的固定銨。加堿量由剩余氨水中固定銨含量而定。

4.4 脫硫反應溫度的控制

HPF 脫硫的再生反應是一個放熱的過程，因此，在脫硫過程中脫硫溫度會隨著再生反應的加快而升高。為使脫硫反應溫度穩(wěn)定在35～45℃，CG 焦化廠從以下幾個方面進行了控制：

（1）調(diào)節(jié)預冷塔的制冷水量，將預冷塔后的煤氣溫度控制在25～30℃。

（2）針對重慶夏天氣溫較高的情況，增設了一套冷卻裝置，將部分脫硫液引出進行冷卻，以達到降低脫硫液溫度的目的。

（3）控制蒸氨塔后的氨氣溫度，以降低其對預冷塔后煤氣溫度的影響。

4.5 脫硫液中副鹽含量的控制

伴隨著脫硫的吸收和再生反應過程，脫硫中的副鹽含量會不斷增加。當其含量超過250g/l 時，就會減緩脫硫反應速度，從而降低脫硫效率。為降低副鹽含量，必須從以下幾個方面入手：

（1）控制脫硫反應溫度。因為脫硫液溫度越高，副鹽的增長速度就越快。只有盡可能降低脫硫反應溫度，才能真正使脫硫液中的副鹽含量得到控制。

（2）每天置換約15～20 噸脫硫廢液，并用軟水補充，以達到將脫硫液中的副鹽含量控制在 250g/l 以下的目的。

參考文獻

[1] 朱文利，劉運良．焦爐煤氣脫硫方法評述[J]潔凈煤技術(shù)，1997；(03)：

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