優(yōu)化焦?fàn)t煤氣脫硫工藝的思考

優(yōu)化焦?fàn)t煤氣脫硫工藝的思考焦?fàn)t煤氣作為煉焦過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于燃料、化工原料等方面。而焦?fàn)t沒其中的硫化氫，燃燒過程中生成二氧化硫，不但污染環(huán)境，而且對人身體造成毒害；并造成相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備、管道的腐蝕，各類催化劑中毒，產(chǎn)品質(zhì)量下降等。因此必須進(jìn)行脫硫處理。本文以氨法煤氣脫硫?yàn)槔?，對濕式氧化法煤氣脫硫從改善脫硫工藝和設(shè)備等幾個(gè)方面進(jìn)行探討。1

脫硫溶液的堿度在從煤氣中脫除H2S的過程中，首先依賴于堿性溶液對H2S的吸收并迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成新的化合物，以及其后的解離、氧化，zui終把H2S轉(zhuǎn)化為元素硫。因此，脫硫液堿度（游離氨濃度）是溶液中H2S解離的推動力，是H2S吸收得以繼續(xù)的前提，對脫硫過程的有效連續(xù)進(jìn)行起著決定性的作用。因此，堿度過低直接影響到脫硫效率，下面從幾個(gè)方面進(jìn)行分析和采取措施。1.1

原因分析（1）入塔煤氣溫度是否偏高：煤氣脫硫過程中，氨在液相中的濃度受亨利定律支配，煤氣溫度過高必然會引起脫硫溶液溫度上升，并導(dǎo)致脫硫溶液中氨的濃度下降。（2）焦化廠普遍是將蒸氨的氨汽直接補(bǔ)充到煤氣預(yù)冷塔或脫硫塔。這樣的后果：一是造成預(yù)冷效果受影響，其次用氨汽直接補(bǔ)入煤氣中時(shí)，由于氨汽攜帶大量熱量，會導(dǎo)致氨汽補(bǔ)入?yún)^(qū)域局部升溫過高，不僅導(dǎo)致該區(qū)域局部腐蝕加劇，還造成煤氣溫度升高。（3）煤氣中的NH3/H2S若遠(yuǎn)低于1.3，即使上述兩方面都不存在問題，也會造成脫硫效率下降。1.2

采取措施（1）控制煤氣入塔溫度穩(wěn)定在25-30℃左右。增設(shè)脫硫循環(huán)溶液換熱器，嚴(yán)格控制溶液溫度穩(wěn)定在35℃左右，提高溶液中揮發(fā)氨濃度。（2）蒸氨系統(tǒng)的氨汽必須冷凝成氨水，再直接補(bǔ)充至脫硫塔前煤氣中，有條件直接補(bǔ)加在再生塔至脫硫塔間溶液中，且連續(xù)均勻補(bǔ)加。（3）如煤氣中的NH3/H2S遠(yuǎn)低于1.2，則應(yīng)外購濃氨水，再按NH3/H2S≈1.2的比例往脫硫溶液中補(bǔ)充氨水，NH3/H2S控制在1.2以上。2

催化劑的質(zhì)量與濃度催化劑是載氧體，是HS-轉(zhuǎn)化為元素硫的動力，催化劑的活性好壞是提高氧化過程反應(yīng)速率的決定性因素。在濕式氧化法整個(gè)脫硫過程中，催化劑的載氧量及其選擇性釋放氧的能力，是決定催化劑質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。我公司生產(chǎn)的888系列脫硫催化劑是很好的選擇。催化劑的添加應(yīng)根據(jù)脫硫前煤氣中H2S含量、煤氣流量、硫泡沫、脫硫廢液的排放所流失的催化劑量，進(jìn)行均勻連續(xù)添加，以穩(wěn)定脫硫液中的催化劑濃度來滿足催化氧化HS-的需要。3

脫硫液副鹽含量脫硫液副鹽[（NH4）2SO4、（NH4）2S2O3、NH4CNS］含量嚴(yán)格控制在250g/l以下。從環(huán)保角度考慮應(yīng)上提鹽裝置，可以每天定量往提鹽裝置排放脫硫廢液，提鹽后清液再返回到脫硫系統(tǒng)。4

脫硫液懸浮硫含量脫硫液懸浮硫含量偏高，首先，不能讓硫泡沫長時(shí)間停留，再生出來的硫泡沫要及時(shí)排出，否則懸浮硫含量定然逐步升高；其次，如排出的硫泡沫除硫后的清液要返回系統(tǒng)的話，排出的硫泡沫要處理干凈，清液懸浮硫應(yīng)低于貧液中的懸浮硫才能返回系統(tǒng)。硫泡沫處理建議采用過濾機(jī)過濾成濾餅。5

煤氣的焦油、萘含量煤氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)前必須除焦、除萘，使焦油含量≤30mg/Nm3，萘含量＜200mg/Nm3。如煤氣焦油含量過高，將使催化劑中毒而使脫硫后的富液無法正常催化氧化和再生。6

脫硫工藝和主要設(shè)備的選擇與設(shè)計(jì)6.1

脫硫工藝的選擇（1）煤氣中H2S含量在5000mg/Nm3以下時(shí)，可選擇一空塔一填料塔兩塔串聯(lián)工藝。各塔成獨(dú)立的溶液循環(huán)系統(tǒng)，配備一臺富液槽、兩臺富液泵、一臺噴射再生槽、一臺貧液槽、兩臺貧液泵等。公用一臺硫泡沫槽，硫泡沫采用過濾機(jī)過濾成濾餅。（2）煤氣中H2S含量在5000mg/Nm3以上時(shí)，可選擇一管道對沖反應(yīng)器一空塔一填料塔一器兩塔串聯(lián)工藝。各塔成獨(dú)立的溶液循環(huán)系統(tǒng)，配備一臺富液槽、兩臺富液泵、一臺噴射再生槽、一臺貧液槽、兩臺貧液泵、兩臺對沖反應(yīng)器溶液循環(huán)泵等。公用一臺硫泡沫槽，硫泡沫采用過濾機(jī)過濾成濾餅。另外，在脫硫前煤氣凈化質(zhì)量、煤氣溫度滿足脫硫要求的情況下，可將以氨為堿源的脫硫裝置布置在鼓風(fēng)機(jī)前，以徹底擺脫風(fēng)機(jī)后煤氣溫度高（50～60℃）的影響，以使整個(gè)煤氣凈化工藝更加節(jié)能而合理。6.2

脫硫塔的設(shè)計(jì)6.2.1

空塔氣速根據(jù)現(xiàn)有塔徑計(jì)算空塔氣速是否控制在0.5～0.9m/s，如煤氣H2S含量較高，空塔氣速應(yīng)盡量低，即煤氣脫硫塔的塔徑應(yīng)按較低的空塔氣速設(shè)計(jì)。6.2.2

填料總比表面積脫硫塔的填料在選擇時(shí)，既要保證填料的比表面積，應(yīng)盡量選擇比表面積大的填料，一般選擇95～124m2/m3，填料一般設(shè)三層，每層高度一般按4.5～6米設(shè)計(jì)，同時(shí)要保證能長周期正常使用。6.2.3

液氣比與噴淋密度設(shè)計(jì)時(shí)，液氣比的選擇也極為重要，應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：（1）根據(jù)煤氣中H2S含量的高低，超過5000mg/Nm3時(shí)應(yīng)選擇大液氣比20L/Nm3，H2S含量低可適當(dāng)降低，但也應(yīng)≥12L/Nm3。（2）堿源的影響，對于以氨為堿源，則需要選擇大液氣比，而對于以碳酸鈉為堿源時(shí)，則可適當(dāng)降低。（3）空塔噴淋的液氣比≥12L/Nm3，填料塔噴淋密度達(dá)到35m3/m2.h--50m3/m2.h。6.2.4塔內(nèi)件液體分布器、再分布器設(shè)計(jì)選型要合理，滿足適宜的氣液流通量。6.3

再生槽富液泵要考慮流量和揚(yáng)程，一般再生槽頂?shù)难h(huán)脫硫溶液壓力應(yīng)穩(wěn)定在0.35～0.45MPa，以滿足噴射器吸入的空氣量，再生槽吹風(fēng)強(qiáng)度為35—80m3/m2.h，噴射器尾管末端距槽底400—600mm。再生槽的設(shè)計(jì)要確保適宜的停留時(shí)間，滿足實(shí)際再生需求，以讓脫硫富液進(jìn)行充分氧化再生及泡沫浮選，再生槽停留時(shí)間按10—15分鐘。再生槽內(nèi)設(shè)兩到三層破沫板，開孔孔徑12—16mm，層間距600—800mm，zui下層安裝高度距槽底1500mm。6.4

富液槽富液槽的設(shè)計(jì)要考慮脫硫氧化反應(yīng)時(shí)效，需保證有效容積滿足溶液停留時(shí)間6分鐘以上，槽內(nèi)要加折流隔墻，隔墻間距視溶液循環(huán)量而定。7

結(jié)束語大量煤氣脫硫工程實(shí)踐的檢驗(yàn)結(jié)果表明，只要工藝、設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝科學(xué)合理，各項(xiàng)工藝操作指標(biāo)控制在合理范圍內(nèi)，循環(huán)脫硫液的堿度、催化劑質(zhì)量與濃度、副鹽含量、懸浮硫含量等脫硫液品質(zhì)和煤氣的焦油、萘含量、氨含量等煤氣品質(zhì)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，濕式氧化法煤氣脫硫工藝完全能夠滿足生產(chǎn)的需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。在這方面，長春東獅科技（集團(tuán)）有限責(zé)任公司經(jīng)過十多年的努力，在氣化煤氣、焦?fàn)t煤氣、沼氣、天然氣等脫硫整體工藝設(shè)計(jì)，技術(shù)改造設(shè)計(jì)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，具備很強(qiáng)的實(shí)力，并研發(fā)生產(chǎn)了各類專用脫硫催化劑和脫硫?qū)Ｓ迷O(shè)備。例如，“東獅”牌888化肥專用脫硫催化劑、“東獅”牌888焦?fàn)t氣專用脫硫催化劑、“東獅”牌DSY窯爐煤氣專用脫硫催化劑、“東獅”牌DZS沼