焦爐煤氣脫除硫化氫技術分析

趙勇（湖南華菱節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?，湖南長沙410004）

焦爐煤氣脫除硫化氫技術分析

趙勇（湖南華菱節(jié)能環(huán)保科技有限公司，湖南長沙410004）

通常作為煉焦產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的焦爐煤氣存在一定量的硫化氫氣體，且使用領域非常廣泛，又特別在制甲醇、城市供氣和燃燒發(fā)電等領域。因此，深度脫除硫化氫氣體具有至關重要的作用，因為硫化氫不但對環(huán)境容易造成污染，對人身體健康也有很嚴重的影響，同時還在催化劑中毒與設備腐蝕方面具有很大負面影響，這就需要，采取濕試氧化法并以超重機為脫硫設備，對空氣、CO2、和H2S模擬的焦爐煤氣來有效的脫除焦爐煤氣中的H2S。

焦爐煤氣；硫化氫；脫除方法

當前，不但能在工業(yè)燃氣與民用當中使用回收凈化后的焦爐煤氣，同時還能用來生產(chǎn)化工產(chǎn)品，比如尿素、二甲醚、合成氨、海綿鐵、甲醇等。焦爐煤氣中的H2S通過利用氨水或碳酸鈉堿液進行吸收，其單質(zhì)硫主要是通過離子態(tài)的硫（HS?）氧化而成，讓堿液能夠得到再生，這就是濕式氧化法的基本原理。筆者主要利用超重力濕式氧化法，對有效脫除的脫除焦爐煤氣中的H2S進行了一定的分析。

1 實驗裝置及流程

工藝流程圖及實驗裝置的具體情況如圖一所示。采用空氣、CO2、和H2S模擬的焦爐煤氣（視CO2、H2S以外的組分為惰性組分），在這其中含有0.1～5.3g/m3質(zhì)量的H2S，及0.1～5.3g/m3的CO2體積分數(shù)。經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計計量后的模擬焦爐煤氣進入到超重機內(nèi)，經(jīng)貧液泵從貧液槽送入超重機的脫硫貧液和在旋轉(zhuǎn)的填料層內(nèi)的相遇在高速界面、高湍動以及大氣液接觸面不斷更新的狀態(tài)下，其氣液兩相可以很好的實現(xiàn)Na2CO3溶液對H2S進行吸收的全過程。經(jīng)附設的氫氧化鈉吸收槽進一步吸收后，才能將脫硫后的氣體放空。流入富液槽的富液經(jīng)吸收H2S后的脫硫貧液而成，通過富液泵輸送到再生塔底部，在其中其氧化反應主要是通過空壓機將空氣引入發(fā)生的，其中硫單質(zhì)（S）主要是被硫離子（HS?）氧化而生成的，并經(jīng)過空氣浮選后而逐漸進入硫泡沫槽當中的[1]。經(jīng)貧液泵引入再生的脫硫貧液在超重機進行循環(huán)使用。

圖1 實驗裝置示意圖

2 實驗方法

其閥門可以在實驗過程中對液量和氣量進行調(diào)節(jié)，流量的大小可以用流量計來統(tǒng)計；變頻器可以對超重機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。脫硫液循環(huán)量為15～120 L/h，氣體處理量為15～120 L/h；本項研究是超重力場的強度是通過超重力因子來進行表征的，超重力因子范圍為15～120 L/h

脫硫率E來表征H2S的脫除效果，其公式定義為：

在定義式中，超重機進、出口焦爐煤氣中H2S質(zhì)量含量分別由c1、c2表示mg/m3。

該實驗過程中，碳酸鈉濃度恒定為10g/L，將脫硫催化劑濃度恒定為15mg/Kg，就脫硫率影響規(guī)律在于對氣液接觸時間、液氣比、原料氣濃度、超重力因子等因素重點觀察；其實驗主要檢查測量了焦煤煤氣脫硫后其氣體當中CO2和H2S的濃度與原料氣的具體變化情況，

在實驗當中，主要采用的是化學碘量法來測定氣相中H2S的濃度，采用PGM-54紅外線CO2檢測儀器來檢測氣相當中的CO2的濃度情況[2]。

3 結果與討論

3.1 影響脫硫率的超重力因子

以6 m3/h為氣量恒定值，其中H2S和CO2代表原料氣中濃度分別為3890 mg/m3和23465 mg/m3，觀察影響脫硫率的超重力因子。當超重力因子增加且液量、氣量和原料氣為固定組成時，脫硫效率也會同步上升，而超重力因子需達到50～80才能實現(xiàn)再次增加，脫硫率此時達到95%以上，對脫硫率的增加已不明顯。

3.2 脫硫率受到氣液接觸時間的影響

恒定原料氣中CO2、H2S濃度分別為18091 mg/m3與3460mg/m3，液氣比12L/m3，超重力因子55，為了有效的調(diào)節(jié)氣液接觸的時間，需要通過對氣體流量的調(diào)整而進行，這期間液體的流量需要按氣液比而調(diào)節(jié)。隨著逐漸延長氣液的接觸時間，增加了脫硫率的能力，由于優(yōu)良的超重力技術特性得到強化，使其能在很短的時間內(nèi)讓H2S和脫硫堿液的反應過程完成，當小于0.15 s氣液接觸時間時，脫硫效率依然獲得高達95%，這一數(shù)據(jù)脫硫超重力設備工程化應用的設計非常重要。

3.3 脫硫率受到液氣比的影響

氣量恒定為2 m3/h，原料氣中CO2和H2S濃度分別為13691 mg/m3和1620 mg/m3，超重力因子67，液體流量改變，脫硫率對液氣的影響，隨著液氣的增大氣液也會有著更高的接觸機會，能夠有效幫助氣體的吸收，同時也使脫硫率得到提升。然而超重力濕式氧化法脫硫技術中，通過超重力技術能夠強化氣液接觸與傳質(zhì)，脫硫液氣比很大程度得以降低，脫硫液的保有量和循環(huán)量得到減少，節(jié)能降耗，減少再生負荷。

4 結語

總之，采用超重力的濕式氧化法有效的脫除焦爐煤氣中H2S，其工藝具有設備體積小、操作彈性大、脫硫選擇性高、脫硫液循環(huán)量小、氣液接觸時間短、脫硫效率高等方面的優(yōu)勢，能將焦爐煤氣中H2S含量，經(jīng)濟有效的降低到50 mg/m3以下。

[1]丁子豪.超重力法脫除焦爐煤氣中硫化氫氣體的實驗研究[D].北京化工大學，2014.

[2]祁貴生，劉有智，王煥，焦緯洲.超重力濕式氧化法脫除焦爐煤氣中硫化氫[J].化工進展，2014，33(04)：1045-1049+1066.