HPF濕式氧化法脫硫副鹽轉化關系探討分析

張健

摘 要：本文介紹了焦爐煤氣中硫化氫的危害，為適應新的環(huán)保要求，從HPF法脫硫反應原理著手進行分析，對脫硫液副鹽指標進行統(tǒng)計和分析。對脫硫系統(tǒng)進行硫元素平衡計算，得出目前工況條件下，脫硫系統(tǒng)中硫膏和副鹽的轉化關系。

關鍵詞：環(huán)保;HPF法脫硫;反應原理;轉化關系

焦爐煤氣中的H2S是一種有害的雜質，它腐蝕化學產(chǎn)品回收的設備及煤氣貯存輸送的設備。含H2S高的焦爐煤氣用于煉鋼，會使鋼的質量降低;用于合成氨生產(chǎn)時，會使催化劑中毒和腐蝕設備;用作城市煤氣，硫化氫及其燃燒產(chǎn)物二氧化硫均有毒，會破壞生態(tài)環(huán)境。所以，煤氣脫硫顯得更加重要。

某廠采用了HPF脫硫工藝，通過進行不斷的調試，脫硫塔后硫化氫含量不斷降低，硫膏產(chǎn)量明顯提高，脫硫液各項化驗指標均處于較好水平，脫硫效率明顯提高。現(xiàn)場環(huán)境得到明顯改善，創(chuàng)造了較大的環(huán)保生態(tài)效益。

1 HPF法脫硫原理

基本反應如下：

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)生的基本反應如下：

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S

NH4CNS+1/2O2+3H2O→2NH4OH+S+CO2

除以上反應外，還進行以下副反應：

2NH4HS+2O2→（NH4）2S2O3+H2O

2（NH4）2S2O3+O2→2（NH4）2SO4+2S

從上述化學反應方程式可以看出，在脫硫過程中主要產(chǎn)生（NH4）2S2O3、NH4CNS等副鹽，需定期將脫硫液送至提鹽工序進行脫鹽處理，當脫硫液中鹽類濃度積累較高時，會嚴重影響脫硫效率。

2 脫硫副鹽轉化關系計算論證

2018年某月，該廠脫硫整體運行穩(wěn)定。為進一步進行脫硫轉化關系進行計算論證，現(xiàn)以該月實際生產(chǎn)情況為例計算脫硫系統(tǒng)副鹽轉化率。

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的質量分數(shù)為：

則全月回收H2S中S的總量為：

St=269.71×94.12%=253.86噸

2.2 副鹽量計算

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

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。該月份，1#和2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初和月末基本相等。故結合實際生產(chǎn)情況，作以下假設：提鹽工序處理后，脫硫清液中副鹽含量較低，副鹽含量近似按照0 g/L進行計算。

1#、2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量平均為：

（318.95+269.35）/2=294.15 g/L

脫硫液置換量按600m3進行計算，則全月副鹽置換量為：600×1000×294.15/1000=176.49噸

2.3 副鹽中S的含量

（NH4）2S2O3中S的質量分數(shù)為：

=43.24%

NH4SCN中S的質量分數(shù)為：

=42.11%

故副鹽中S的質量分數(shù)平均為：

（43.24%+42.11%）/2=42.675%

則全月副鹽中硫的量為：

Ms=176.49×42.675%=75.32噸

2.4 副鹽轉化率

=29.7%

生成硫磺膏：1-29.70%=70.3%

3 結論

該廠采用HPF法吸收脫除煤氣中的硫化氫，通過計算和實踐可以發(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29.7%的硫轉化形成副鹽，主要生成硫代鹽、硫氰鹽。70.3%的硫生成硫膏。

脫硫液中副鹽濃度較高，超過一定限度時，脫硫催化氧化反應向著生成副鹽的方向進行，將不利于硫膏的生成，硫膏產(chǎn)量下降。脫硫效率明顯下降。根據(jù)生產(chǎn)實際對脫硫液進行每天置換，確保副鹽濃度維持在240-260g/m3，從而進一步提高脫硫運行效率，實現(xiàn)脫硫塔后硫化氫含量維持穩(wěn)定。