負(fù)壓HPF法脫硫副鹽轉(zhuǎn)化關(guān)系探討分析

楊 濤

(濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

焦?fàn)t煤氣中的H2S是一種有毒、有害的物質(zhì)，它腐蝕化學(xué)產(chǎn)品回收的設(shè)備及煤氣貯存輸送的設(shè)備。H2S含量較高的焦?fàn)t煤氣用于煉鋼，會(huì)使鋼的質(zhì)量降低；用于合成氨生產(chǎn)時(shí)，會(huì)使催化劑中毒和腐蝕設(shè)備；用作城市煤氣，硫化氫及其燃燒產(chǎn)物二氧化硫會(huì)形成酸雨破壞環(huán)境衛(wèi)生，影響人民健康。所以，煤氣脫硫顯得十分重要。國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格，抓環(huán)保的力度也在不斷加強(qiáng)。為了更好的適應(yīng)環(huán)保的新要求，需進(jìn)一步加大環(huán)保投入力度。某廠采用了HPF脫硫工藝，通過(guò)進(jìn)行不斷的調(diào)試，脫硫塔后硫化氫含量不斷降低，硫膏產(chǎn)量提高，脫硫液各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)均處于較好水平，脫硫效率明顯提高?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到有效改善，創(chuàng)造了較大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。

1 HPF法脫硫原理

基本反應(yīng)如下：

H2S+NH4OH→NH4HS+H2O

2NH4CN+S→NH4SCN+2H2O

NH4OH+HCN→NH4CN+H2O

NH4OH+CO2→NH4HCO3

2NH4OH+CO2→(NH4)2CO3+H2O

再生塔內(nèi)發(fā)生的基本反應(yīng)如下：

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S

NH4CNS+1/2O2+3H2O →2NH4OH+S+CO2

除以上反應(yīng)外，還進(jìn)行以下副反應(yīng)：

2NH4HS+2O2→(NH4)2S2O3+H2O

2(NH4)2S2O3+O2→2(NH4)2SO4+2S

從上述化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出，在脫硫過(guò)程中主要產(chǎn)生(NH4)2S2O3、NH4CNS等 副鹽，需定期將脫硫液送至提鹽工序進(jìn)行脫鹽處理，否則當(dāng)脫硫液中鹽類濃度積累較高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響脫硫脫氰效率。

2 脫硫副鹽轉(zhuǎn)化關(guān)系計(jì)算論證

2014年某月，該廠脫硫整體運(yùn)行穩(wěn)定。為進(jìn)一步對(duì)脫硫轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行計(jì)算論證，現(xiàn)以該月實(shí)際生產(chǎn)情況為例計(jì)算脫硫系統(tǒng)副鹽轉(zhuǎn)化率。

2.1 吸收的H2S中硫的含量

塔前硫化氫：9.74g/m3；塔后硫化氫：200mg/m3；煤氣發(fā)生量：3.8萬(wàn)m3/h。

則脫硫系統(tǒng)回收的H2S的量為：

38000×(9.74-0.2)×24×31/1000/1000=269.71噸

H2S中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

則全月回收H2S中S的總量為：

St=269.71×94.12%=253.85噸

2.2 脫硫液化驗(yàn)指標(biāo)

該月，脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，脫硫液各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)基本維持穩(wěn)定。其中，副鹽濃度化驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

從表1可以看出，該月：

(1)1#脫硫系統(tǒng)硫代鹽平均含量為170.09 g/L，硫氰鹽平均含量為148.86 g/L，兩鹽總量為318.95 g/L 。1#脫硫系統(tǒng)兩鹽濃度偏高。

(2)2#脫硫系統(tǒng)硫代鹽平均含量為137.45 g/L，硫氰鹽平均含量為131.18 g/L，兩鹽總量為268.63 g/L 。2#脫硫系統(tǒng)兩鹽濃度處于較好水平。

2.3 副鹽量計(jì)算

1#、2#脫硫系統(tǒng)中副鹽含量基本維持穩(wěn)定，副鹽含量趨勢(shì)圖如圖1所示。

圖1 脫硫系統(tǒng)副鹽含量走勢(shì)圖

從圖1可以看出：1#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初為307.24g/L,月末為305.39g/L，全月平均含量為318.95 g/L。1#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初和月末基本相當(dāng)。

2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初為277.37g/L,月末為283.49g/L，全月平均平均含量為268.63g/L。2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初和月末相差較小。該月，1#和2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初和月末基本相等。故結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，作以下假設(shè)：

假設(shè)1：在全月脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，煤氣中的硫化氫在催化劑催化氧化作用下轉(zhuǎn)化形成副鹽，副鹽通過(guò)脫硫液的置換送至提鹽工序進(jìn)行處理，從脫硫系統(tǒng)中全部除去。

假設(shè)2：提鹽工序處理后，脫硫清液中副鹽含量較低，故副鹽含量近似按照0 g/L進(jìn)行計(jì)算。

1#、2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量平均為：

(318.95+268.63)/2=293.79 g/L脫硫液置換量按600m3進(jìn)行計(jì)算，則全月副鹽置換量為：

600×1000×293.79/1000=176.27噸

2.4 副鹽中S的含量

(NH4)2S2O3中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

NH4SCN中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

故副鹽中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為：

(43.24%+42.11%)/2=42.675%

則全月副鹽中硫的量為：

Ms=176.27×42.675%=75.223噸

2.5 副鹽轉(zhuǎn)化率

生成硫磺膏：1-29.63%=70.37%

3 結(jié)論

該廠采用HPF法吸收脫除煤氣中的硫化氫，通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，該廠現(xiàn)工況條件下，1#、2#脫硫系統(tǒng)吸收煤氣中的硫化氫大約29.63%的硫轉(zhuǎn)化形成副鹽，主要生成硫代、硫氰鹽。大約70.37%的硫生成硫膏。

脫硫液中副鹽濃度較高，超過(guò)一定限度時(shí)，脫硫催化氧化反應(yīng)向著生成副鹽的方向進(jìn)行，將不利于硫膏的生成，硫膏產(chǎn)量下降。脫硫效率明顯下降，對(duì)脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。為確保脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)嚴(yán)格控制脫硫液質(zhì)量，保證副鹽濃度處于較低水平。然而目前，部分時(shí)間受提鹽工序處理量較低的影響，造成脫硫液置換不及時(shí)，副鹽濃度偏高，脫硫塔塔后硫化氫出現(xiàn)一定程度地波動(dòng)。

待新提鹽系統(tǒng)建成完工后，提鹽處理量將提高至150m3。屆時(shí)將根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)對(duì)脫硫液進(jìn)行置換，確保副鹽濃度維持在240～260g/m3，從而進(jìn)一步提高脫硫運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)脫硫塔后硫化氫含量維持穩(wěn)定。

[1] 李 紅，趙 剛.我國(guó)焦?fàn)t煤氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀[J].氣體凈化,2009(2):1-5.

[2] 何建平，李 輝.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[3] 庫(kù)咸熙.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1984.

(本文文獻(xiàn)格式：楊濤.負(fù)壓HPF法脫硫副鹽轉(zhuǎn)化關(guān)系探討分析[J].山東化工，2018，47(02)：76-77,80.)