焦?fàn)t煤氣HPF法脫硫技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐與改進(jìn)探討

韓增波

摘 要：焦?fàn)t煤氣中含有大量的硫化物，這些硫化物大多數(shù)以硫化氫的形式存在，硫化氫在生產(chǎn)過程中很容易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與煤氣充分燃燒以后生成二氧化硫，如果二氧化硫直接排放到空氣中，造成空氣二氧化硫含量超標(biāo)，會(huì)形成酸雨，酸雨會(huì)造成土壤酸化、植物枯萎、威脅到人類的生存和發(fā)展。本文就HPF法脫硫技術(shù)的工作原理以及對(duì)現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣HPF法脫硫工藝進(jìn)行改進(jìn)，極大地提高了脫硫效率。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣；HPF法脫硫技術(shù)；脫硫效果

目前，焦?fàn)t煤氣脫硫的方法有干法脫硫和濕法脫硫。干法脫硫的設(shè)備比較復(fù)雜，需要更換脫硫劑，工藝十分復(fù)雜，脫硫以后的廢棄物處理起來比較困難。濕法脫硫脫硫廢棄物通過物理和化學(xué)等處理方法，能夠?qū)⒘蚧镞M(jìn)行回收，脫硫經(jīng)濟(jì)效果比較明顯，在脫除硫化物的時(shí)候，還能脫除氰化氫，勞動(dòng)強(qiáng)度低，因此在焦化企業(yè)廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的濕法脫硫工藝改良技術(shù)有ADA脫硫法、MSQ脫硫法、PDS脫硫法、HPF脫硫法、KCS脫硫法、888脫硫法等脫硫技術(shù)。其中HPF法脫硫技術(shù)是以煤氣中的氨為堿源，并吸收煤氣中的氫化硫，在HPF催化劑作用下，脫除氫化硫中的硫，HPF法脫硫技術(shù)中的脫硫液可以循環(huán)使用。因此，這種脫硫工藝脫硫率高、操作簡(jiǎn)單、催化劑可以循環(huán)使用，投資比較少。本文主要闡述了HPF法脫硫技術(shù)。

一、HPF法脫硫技術(shù)工作原理

HPF法脫硫工藝是液相催化氧化法，傳統(tǒng)的HPF法脫硫技術(shù)是通過焦?fàn)t煤氣的氨氣作為吸收劑，吸收煤氣中的H2S和HCN，反應(yīng)生成NH4HS、（NH4）2S，最后氧化還原成S和硫化物。HPF脫硫工藝的基本原理是讓堿性溶液吸收煤氣中的酸性硫化氫，但是堿性物質(zhì)不能直接將硫化氫氧化為硫，溶液中還需要添加氧化劑，氧化劑將硫化氫氧化為硫。在還原過程中還會(huì)與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，這樣氧化劑可以循環(huán)使用。

HPF法脫硫工藝反應(yīng)公式：H2S+1202→H20+S

反應(yīng)機(jī)理有：H2S→H++HS

AO，S+HS→Ar，S

Ar，S+1202→AO，s+H20

公式中的AO，S與Ar，S表示氧化劑的氧化態(tài)和還原態(tài)。HPF脫硫工藝的催化劑是復(fù)合催化劑，與其他催化劑相比，復(fù)合催化劑在脫硫脫氧過程中，還可以再生催化作用。所以HPF脫硫工藝具有活性高、流動(dòng)性好、脫硫率高，在脫硫過程中，不會(huì)造成管道和設(shè)備的堵塞。

HPF脫硫工藝分為吸收反應(yīng)、催化反應(yīng)、催化再生反應(yīng)。脫硫液由HPF催化劑、PDS催化劑、游離氨、鹽類等組成，由于反應(yīng)過程，脫硫循環(huán)液中的鹽類積累速度比較緩慢，長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，很容易影響脫硫效果，因此需要對(duì)HPF液 進(jìn)行處理。

二、HPF脫硫工藝改進(jìn)措施

（一）在氨水中添加氫氧化鈉和碳酸鈉

為了進(jìn)一步提高脫硫效果，對(duì)脫硫工藝進(jìn)行改進(jìn)，氨水作為吸收劑，但是在氨水中添加氫氧化鈉和碳酸鈉，提高吸收劑的堿度和PH值，提高脫硫效果。氨水經(jīng)過焦?fàn)t煤氣凈化處理，氫氧化鈉和碳酸鈉可以直接投入到脫硫液槽中。在氨水中添加氫氧化鈉，能有效地抑制碳酸鈉的水解，降低碳酸氫鈉作用，提高堿度的PH值，從而提高脫硫率。

（二）降低脫硫液的溫度

夏季溫度高，脫硫液溫度受到氣候影響，溫度偏高，最高溫度可達(dá)43攝氏度，脫硫液中的氨含量逐漸降低，最低時(shí)<4g/L， PH值為7.5。隨著溫度的升高，硫酸銨和硫氫酸銨的含量卻在逐漸上升，降低脫硫效果。針對(duì)這一情況，對(duì)脫硫工藝進(jìn)行改造，將脫硫液泵出口的一部分脫硫液用低溫水進(jìn)行冷卻，然后經(jīng)過換熱器冷卻系統(tǒng)回到脫硫液泵中。

（三）改造壓縮空氣管道

如果使用焦?fàn)t煤氣HPF法脫硫工藝進(jìn)行脫硫，那么無法有效的控制壓縮空氣含量。由于壓縮管道調(diào)節(jié)閥門設(shè)置在壓縮空氣主管上部，在壓縮分管上沒有設(shè)置調(diào)節(jié)閥門，所以只能控制一套系統(tǒng)的壓縮空氣量，另外一個(gè)系統(tǒng)無法有效的控制，影響該系統(tǒng)的脫硫效果。根據(jù)這一情況，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)量，在壓縮空氣管道上增加了一條管道，負(fù)責(zé)壓縮空氣的供給。這一解決了壓縮空氣量不穩(wěn)定的問題。

三、工藝流程

煤氣進(jìn)入到預(yù)冷塔與冷卻塔頂噴灑的循環(huán)冷卻液逆向接觸，煤氣溫度降低到30攝氏度，冷卻塔下部將循環(huán)冷卻液送至冷卻器，用低溫冷卻器將其冷卻到28℃，然后進(jìn)入到冷卻塔的循環(huán)噴灑系統(tǒng)，冷卻液中的剩余氨水及時(shí)更新冷卻液，其他的循環(huán)冷卻液從脫硫塔頂部溢出，送到冷凝鼓風(fēng)工段。預(yù)冷后的煤氣進(jìn)入到脫硫塔，與脫硫塔噴淋下來的脫硫液逆向接觸時(shí)，吸收煤氣中的硫化氫，此時(shí)的煤氣硫化氫的含量為500 mg/m3，并將其送入到硫胺工段。吸收了H2SHCN的脫硫液從塔底流出，進(jìn)入反映槽，通過脫硫液循環(huán)泵將其送入到再生塔，再生塔通過壓縮空氣裝置，讓溶液在再生塔內(nèi)氧化再生，從而達(dá)到循環(huán)利用的目的。再生以后的冷卻液從塔頂?shù)囊何徽{(diào)節(jié)器自流到脫硫塔循環(huán)系統(tǒng)，便于循環(huán)使用。浮在再生塔頂部的泡沫，則通過高差流入到泡沫槽，經(jīng)過泡沫泵送入到壓濾機(jī)除水處理進(jìn)行回收利用，生成硫膏。

四、HPF脫硫工藝改進(jìn)以后運(yùn)行效果

通過對(duì)脫硫工藝的改進(jìn)以后，在滿足生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，煤氣脫硫效率達(dá)到了99%，脫硫后硫化氫的含量低于25mg/m3，比行業(yè)要求50mg/m3低一半，脫氰率達(dá)到了85%，脫硫液中的NH4CHS和（NH4）2S2O3等鹽類濃度低于250g/L。不僅減少了HCN、H2S等硫化物和氰化氫的排放量，而且改善了煤氣的質(zhì)量，有效的降低硫?qū)υO(shè)備的腐蝕，降低了硫化物的排放量，有利于改善周圍生態(tài)環(huán)境，符合國(guó)家環(huán)保節(jié)能經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略要求。

五、結(jié)語(yǔ)

煤氣焦?fàn)tHPF法脫硫工藝，將氨水與氫氧化鈉和碳酸鈉混合在一起，作為脫硫劑，比單一的氨水脫硫劑脫硫效果更明顯。改進(jìn)的脫硫工藝在保持原有的HPF脫硫工藝，符合焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)要求，同時(shí)又提高了脫硫率，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益明顯。

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