HPF法煤氣脫硫效率主要影響因素分析

解虎

酒鋼【集團】有限責任公司 甘肅嘉峪關(guān) 735100

HPF法煤氣脫硫工藝是焦化行業(yè)上一種相對成熟的濕式氧化法脫硫工藝。該工藝是以煤氣中的氨為堿源的液相催化氧化法塔式焦爐煤氣脫硫工藝，以ZL（磺化酞菁鈷和金屬離子類）為催化劑，脫硫液在脫硫塔內(nèi)吸收煤氣中的氨與煤氣中的H2S進行化學反應(yīng)，吸收H2S形成脫硫富液在催化劑的作用下，用空氣進行氧化再生，從煤氣中脫出的H2S最終在脫硫液中被轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫分離出來，得到硫磺產(chǎn)品。由于該工藝的脫硫效率受諸多條件因素影響，目前采用該工藝的各焦化廠脫硫效果差距較大。本文以酒鋼焦化廠煤氣脫硫?qū)嶋H生產(chǎn)和實驗數(shù)據(jù)為例，在對相關(guān)條件因素進行對比分析的基礎(chǔ)上，確定了相對條件下影響HPF法脫硫效率的主要原因。

一、酒鋼焦化廠脫硫工藝概況

酒鋼焦化廠一回收煤氣脫硫系統(tǒng)于2007年8月建成投產(chǎn)，該系統(tǒng)采用HPF氨法3塔串聯(lián)脫硫工藝，利用焦爐煤氣中自身的氨為堿源進行脫硫，設(shè)計煤氣處理能力為9.0×104m3/h，進口H2S含量8g/m3以下，出工段煤氣H2S含量要求為150 mg/m3以下。

二、脫硫效率影響因素分析

反應(yīng)溫度、氣液接觸面積、脫硫液和煤氣中含氨量、脫硫液副鹽含量、脫硫液再生效果等是目前行業(yè)上公認的影響HPF法脫硫效率的主要原因。但在不同條件下，上述原因?qū)γ摿蛐实挠绊懗潭冉厝徊煌瑧?yīng)根據(jù)實際工況具體分析。

1.反應(yīng)溫度的影響

反應(yīng)溫度取決于煤氣溫度和脫硫液溫度，其影響脫硫效率的機理是：①脫硫液溫度越高，液面上氨的分壓越大，煤氣中的氨越難被脫硫液吸收，導致脫硫液含氨量偏低，②溫度越高，硫化氫氣體在脫硫液中溶解度下降，導致吸收推動力小，③吸收H2S的過程本身是放熱反應(yīng)，溫度越低，吸收推動力越大。

2.氣液接觸面積的影響

從表2和表3中可以看出，當氣液接觸面積一定時，即使其它條件滿足工藝要求，在煤氣量超過系統(tǒng)處理極限后，脫硫效率將顯著下降。

在實際生產(chǎn)中，進入系統(tǒng)的煤氣量可以通過調(diào)整焦爐結(jié)焦時間來控制，氣液接觸面積往往因脫硫塔內(nèi)填料堵塞而減小，而且不可逆轉(zhuǎn)，進而造成系統(tǒng)阻力上升，需要停工更換塔內(nèi)填料。所以，HPF法煤氣脫硫工藝塔內(nèi)填料運行狀況對于脫硫效率至關(guān)重要。填料堵塞的主要原因：①煤氣中焦油、萘含量過高，進入脫硫系統(tǒng)后與脫硫液中懸浮硫混合堵塞填料，同時焦油、萘還會影響脫硫液的再生，阻礙氧化再生反應(yīng)的進行，影響單質(zhì)硫析出，增加了貧液中的懸浮硫含量，造成惡性循環(huán)；②氧化再生所需風量不足，再生反應(yīng)不充分，單質(zhì)硫析出少，隨貧液進入脫硫塔內(nèi)堵塞填料；③熔硫系統(tǒng)生產(chǎn)異常，回塔清液懸浮硫和副鹽含量過高，造成填料堵塞。

表2 2012年相同配煤比下，相同反應(yīng)溫度下（煤氣31℃，脫硫液38℃），三塔運行時不同煤氣量下脫硫效率

表3 2014年相同配煤比下，相同反應(yīng)溫度下（煤氣33℃，脫硫液40℃），兩塔運行時不同煤氣量下脫硫效率

3.脫硫液副鹽含量的影響

為避免影響HPF法脫硫效率，一般要求副鹽濃度＜250g/L，可通過置換一定量的脫硫液來控制副鹽濃度。在實際生產(chǎn)中，僅僅根據(jù)副鹽濃度的檢驗結(jié)果來提前判斷是否需要置換脫硫液的可操作性不強，需要通過脫硫液外觀、PH、懸浮硫等指標綜合判斷。而脫硫反應(yīng)和氧化再生反應(yīng)的溫度無疑是影響副鹽生成速率的關(guān)鍵因素，溫度越高，副鹽生成越快，從而又回歸到控制反應(yīng)溫度的問題上了。

小結(jié)

HPF法煤氣脫硫效率雖受諸多因素的影響，但在一定的生產(chǎn)條件下，其效率往往取決于某些關(guān)鍵因素。在實際生產(chǎn)中，要提高脫硫效率，應(yīng)結(jié)合反應(yīng)原理，針對要因采取改進措施。