高硫煤煉焦的脫硫技術(shù)研究

杜留娟 寧尚儒 楊凡

【摘 ?要】介紹了以RTS為脫硫劑的濕法氧化脫硫技術(shù)在高硫煤煉焦中的實(shí)際運(yùn)行效果。RTS脫硫劑脫硫效率高，不僅能脫除無(wú)機(jī)硫，還能脫除部分有機(jī)硫，析出的硫磺顆粒大且均勻。實(shí)踐證明，該脫硫工藝運(yùn)行效果穩(wěn)定，凈化氣中H2S含量可控制在50～150mg/m3，可滿足高硫煤煉焦的工藝需要。

【關(guān)鍵詞】高硫煤;濕法脫硫

高硫煤的清潔利用，是在當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)下，是炙手可熱的課題，我公司所在的內(nèi)蒙古鄂爾多斯上海廟礦區(qū)，主采煤層9層煤屬高硫煤范疇，含硫量在2.5-3.5之間，我公司自有煤礦產(chǎn)能為500萬(wàn)噸，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久發(fā)展和效益最大化，公司經(jīng)多方考查和論證后決定大量使用價(jià)格較低的高硫煤，以降低生產(chǎn)成本。我公司采用的是以RTS為脫硫劑，濃氨水、Na2CO3為堿源的濕法氧化脫硫技術(shù)。

一、RTS脫硫原理

1.1 RTS簡(jiǎn)介

RTS是近年來(lái)開發(fā)出的一種新型高效脫硫催化劑，廣泛用于工業(yè)脫除H2S及有機(jī)硫。RTS是一種酞菁鈷絡(luò)合物類脫硫催化劑，屬有機(jī)高分子化合物，是以變價(jià)金屬離子為中心離子的配位化合物，對(duì)硫化物有很強(qiáng)的催化氧化活性。產(chǎn)品為藍(lán)綠色或黑色晶體粉末，自然堆積密度850kg/m3，溶解度為5.41g/L（25℃），在堿液中溶解度明顯增大，不溶物小于2%m。RTS與888、ADA、PDS等脫硫催化劑相比.最大的優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高，不僅能脫除無(wú)機(jī)硫，同時(shí)能脫除部分有機(jī)硫（硫化氫脫除率可達(dá)97%，有機(jī)硫脫除率可達(dá)50%）;吸氧率能達(dá)到0.016cm3/min以上，析出硫磺顆粒大而均勻，不堵塔，不腐蝕設(shè)備。

1.2 RTS的脫硫原理

RTS分為單體、二聚體、三聚體和四聚體，4種成分都有鈷離子，且居于酞菁環(huán)的中心或類中心位置，在氧化還原條件下，Co2+和Co3+的變價(jià)過(guò)程對(duì)HS-的氧化起作用，但4種成分對(duì)HS-的催化氧化作用不均等。據(jù)EHMO量化計(jì)算可知，二聚體在分子振動(dòng)時(shí)，Co2+與Co3+的電荷互換速度最快，故催化效率最高。電荷傳遞途徑除分子振動(dòng)方式外，還有配位體的進(jìn)攻競(jìng)爭(zhēng)方式，即通過(guò)配位活性中心（Co2+、Co3+）對(duì)HS-、S2-等離子的吸附和解吸附，可達(dá)到氧化還原的催化作用。

1.2.1堿液吸收H2S的反應(yīng)

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

NaHS+Na2CO3=Na2S+NaHCO3

Na 2S=2Na++S2-

1.2.2 S的催化氧化

本工藝所采用的脫硫劑RTS（Ox具有攜氧能力，可以放具有強(qiáng)大氧化活性的原子態(tài)氧.從而迅速將體系中的S氧化成單質(zhì)硫和多硫化物：

RTS（O）x+xS2-+xH2O→RTS+xS↓+2xOH-

NaHS+NaHCO3+（x-1）S→Na2Sx+CO2↑+H2O

1.2.3 RTS的再生

RTS攜氧釋放后.通過(guò)噴射器自吸空氣或強(qiáng)制鼓風(fēng)供氧再生：

2RTS+O2→2RTS（O）

2RTS（O）+O2→2RTS（O）2

RTS（O）x-l+O→RTS（O）x

二、工藝說(shuō)明

2.1工藝流程

從冷鼓工段來(lái)的約45℃煤氣，首先進(jìn)入預(yù)冷塔冷卻至28℃左右，然后串聯(lián)進(jìn)入兩座脫硫塔，與脫硫塔頂噴淋下來(lái)的脫硫液逆流接觸，以此吸收煤氣中的H2S、HCN。脫硫后，煤氣經(jīng)脫硫塔頂部脫硫液捕霧段捕集煤氣夾帶的脫硫液后送入硫銨工段。

脫硫塔中的脫硫液經(jīng)液封槽至溶液循環(huán)槽，適當(dāng)補(bǔ)充濃氨水和脫硫劑后用溶液循環(huán)泵送至再生塔，脫硫液經(jīng)與壓縮空氣并流再生，再生后的溶液于塔上部經(jīng)“U”型管自流入脫硫塔頂循環(huán)噴灑。再生塔內(nèi)產(chǎn)生的硫泡沫則由再生塔頂部擴(kuò)大部分自流入硫泡沫槽，硫泡沫經(jīng)攪拌后送入壓濾機(jī)，生產(chǎn)硫膏外售。

三、高硫煤配入后的工藝調(diào)整

在配入高硫煤之前，我公司焦?fàn)t煤氣H2S含量在l0～12g/m3，脫硫系統(tǒng)脫硫效果可穩(wěn)定控制在20～100mg/m3，自大量高硫煤配入后，焦?fàn)t煤氣H2S含量上升在l6～18g/m3，屬行業(yè)較高水平，脫硫系統(tǒng)脫硫效果只能控制在300～500mg/m3，公司通過(guò)一系列分析，排查影響脫硫效果的因素，并逐一解決。

3.1 脫硫液的總堿度

脫硫液的總堿度指標(biāo)，直接影響脫硫液與硫化氫反應(yīng)的能力，配入高硫煤之前，基本控制在0.4mol/L左右，更改配比后，總堿度明顯下降，最低達(dá)到0.25mol/L，通過(guò)大量補(bǔ)充Na2CO3和濃氨水，將總堿度穩(wěn)定在0.4mol/L，但發(fā)現(xiàn)脫硫效果依然不佳，由于Na2CO3的配入勞動(dòng)量較大，時(shí)間較長(zhǎng)，所以適當(dāng)提高了濃氨水的加入量，將總堿度穩(wěn)定控制在0.6mol/L左右，同時(shí)揮發(fā)氨達(dá)到8-10g/L，脫硫效果明顯增強(qiáng)。

3.2脫硫液的溫度

由于濃氨水的大量加入，脫硫液的揮發(fā)氨指標(biāo)升高，后續(xù)硫銨工段的產(chǎn)量也隨即增加，為了減少氨氣的揮發(fā)，將脫硫液溫度由原來(lái)的36-38℃降低至32-34℃，溫度降低后，硫銨產(chǎn)量明顯下降，說(shuō)明氨氣的揮發(fā)量減少，作用于脫硫的氨增多。

3.3提高再生空氣量

通過(guò)以上幾方面的調(diào)節(jié)，脫硫效果明顯增強(qiáng)，經(jīng)過(guò)幾天的運(yùn)行，效果再次變差，經(jīng)過(guò)分析，是由于再生效果沒(méi)有跟上，使得脫硫液的硫容增加，脫硫效果變差。通過(guò)將高塔再生的壓縮空氣量由原來(lái)的1800-2000m3/h，提高至2300-2500m3/h，大大增強(qiáng)了脫硫液的再生效果，穩(wěn)定脫硫液指標(biāo)。

3.4嚴(yán)控三鹽指標(biāo)

隨著脫硫效果的增強(qiáng)，脫硫系統(tǒng)逐步穩(wěn)定，但造成了硫氰酸鹽、硫代硫酸鹽、硫酸鹽三鹽指標(biāo)的增加，如不加以控制，將造成堵塔的后果，所以，通過(guò)置換脫硫液，將三鹽指標(biāo)穩(wěn)定的控制在250g/L以下，保證了脫硫效果和脫硫塔的安全運(yùn)行。

四、結(jié)論

由于配入高硫煤導(dǎo)致煤氣中含硫量上升，造成脫硫效果較差，通過(guò)本文敘述的一系列調(diào)整后，最終實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定脫硫。所以，濕法氧化脫硫工藝技術(shù)，打破傳統(tǒng)束縛，對(duì)相關(guān)工藝指標(biāo)進(jìn)行適用性的調(diào)整，可滿足高硫煤煉焦后焦?fàn)t煤氣的脫硫要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡京榮.以 RTS為催化劑的濕法氧化脫硫技術(shù).燃料與化工，[J]2010，41（2）：39-41.