張 斌

（西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西 太原 030205）

某焦化廠采用上部脫硫、中部反應(yīng)和下部再生的脫硫綜合塔，該脫硫綜合塔位于冷凝鼓風(fēng)、硫銨和洗脫苯工藝之后。在1#脫硫綜合塔運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)母液中焦油含量高，且因?yàn)?#、2#綜合塔共用脫硫母液，造成2#脫硫綜合塔母液因焦油含量高而中毒，嚴(yán)重影響脫硫效果，并且該脫硫綜合塔采用PDS作為催化劑，焦油對(duì)PDS影響較大，不僅減小了母液表面的疏水性，硫泡沫大量減少，使脫硫液無(wú)法通過硫泡沫帶出雜質(zhì)而進(jìn)一步凈化自身，導(dǎo)致PDS失效，母液進(jìn)一步中毒，無(wú)法產(chǎn)生硫泡沫，母液中的HS-達(dá)到飽和，無(wú)法脫除煤氣中的H2S.為保證煤氣中H2S的脫除率，在1#脫硫綜合塔前增加除油器，兩塔的母液分開，分別供應(yīng)1#、2#綜合塔，采用PDS+對(duì)苯二酚作為催化劑的工藝技術(shù)。

1 工藝流程

煤氣由綜合塔反應(yīng)段底部進(jìn)入，由脫硫綜合塔頂部離開，再進(jìn)入后續(xù)工段。母液由反應(yīng)段頂部噴淋后，自流入綜合塔反應(yīng)段，經(jīng)12根噴射器進(jìn)入再生段，再生段中的母液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器流入母液槽，母液槽中的母液由溶液循環(huán)泵輸送至脫硫綜合塔頂部，形成母液循環(huán)。再生段中的硫泡沫經(jīng)溢流堰流入硫泡沫槽，再經(jīng)硫泡沫泵輸送至離心機(jī)，分離的硫膏經(jīng)軟管泵輸送至熔硫釜熔出硫磺，分離的清液自流回母液槽，熔硫釜分離出的清液回流至硫膏槽與硫膏攪拌，形成閉路循環(huán)，減少副鹽的產(chǎn)生量。再生空氣由羅茨風(fēng)機(jī)送入綜合塔空氣環(huán)管進(jìn)入12根噴射器與母液接觸再生。

PDS為雙核酞箐鈷六磺酸銨，通過鈷離子的氧化還原完成與H2S的吸收和PDS的還原；配合對(duì)苯二酚增加硫泡沫表面張力，利于硫泡沫的產(chǎn)生，便于將母液中的焦油帶出，防止母液中毒。該系統(tǒng)工藝圖見圖1.

2 工藝參數(shù)及生產(chǎn)情況

單塔：母液循環(huán)量700～860m3／h；再生空氣量：1100～2000m3／h；母液溫度：33～35℃；反應(yīng)段液位：4.0～6.0m；PDS含量：30～50mg／L；碳酸鈉含量：7～9g／L；懸浮硫：＜1g／L；副鹽（Na2S2O3+NaSCN）：＜200g／L.脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)情況見表1.其中，出口H2S含量＜20mg／L為合格。

3 工藝特征及討論

3.1 液氣比

該脫硫綜合塔最大的問題就是再生空氣量不足，通過在再生段底部增加篩選空氣，加大母液接觸的空氣量，使母液循環(huán)量（約800m3／h）∶空氣量（再生空氣量約1700m3／h+篩選空氣量約700m3／h）=1∶3的理想比例。增加液氣比，可使傳質(zhì)面迅速更新，降低溶液中H2S的分壓，增加氣相與液相間H2S的分壓差，進(jìn)而增加了吸收H2S的推動(dòng)力，提高了H2S的吸收率。

圖1 系統(tǒng)工藝圖

表1 脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)情況表

3.2 脫硫液的組成

該系統(tǒng)母液中的副鹽主要是Na2S2O3+NaSCN.若母液與空氣接觸面積小或接觸時(shí)間短時(shí)，易產(chǎn)生大量的S2O2-3，進(jìn)一步造成母液中副鹽的濃度增高。這樣長(zhǎng)期運(yùn)行后，脫硫效率受到很大的影響。一般控制副鹽含量＜200g／L.

3.3 脫硫液中Na2CO3的含量

該系統(tǒng)采用純堿Na2CO3作為堿源，Na2CO3的濃度直接關(guān)系到脫硫的效果。但因CO2-3易與HCO-3相互轉(zhuǎn)化，故NaHCO3的濃度也很重要，通常通過總堿度和PH 值反應(yīng)出堿源是否足量。通?？刂芅a2CO3：7～9g／L：總堿度：0.4～0.5N；PH：8.5～9.1.

3.4 煤氣溫度與脫硫液溫度

該系統(tǒng)為后脫硫，煤氣經(jīng)洗苯塔后進(jìn)入該系統(tǒng)，入塔煤氣溫度越高，攜帶的洗油霧越高，會(huì)增加除油器的負(fù)擔(dān)，并影響再生段硫泡沫的產(chǎn)生，故入塔煤氣溫度越低越好。為保證煤氣中的苯最大程度地被貧油吸收，一般入塔煤氣溫度控制在26～30℃.相反，脫硫液溫度越高越有利于Na2CO3的溶解，但過高的脫硫液溫度會(huì)使PDS失去活性，一般脫硫液溫度略高于煤氣溫度，防止煤氣中帶脫硫液水蒸氣，故控制脫硫液溫度35～38℃，此溫度的Na2CO3溶解性較好，PDS的活性最好。

3.5 PDS的濃度與作用

PDS的濃度對(duì)脫硫效果有著至關(guān)重要的作用。提高PDS的濃度，能使脫硫液中大量的NaHS及時(shí)轉(zhuǎn)化為S↓和NaOH，使煤氣中H2S的平衡分壓降低，使脫硫液的傳質(zhì)推動(dòng)力和容硫量得到提高，確保了較高的脫硫脫氰效率。

PDS是以鈷為變價(jià)金屬的催化劑，其主要優(yōu)點(diǎn)是氧化NaHS速度快，缺點(diǎn)是鈷離子的還原速度相對(duì)緩慢。但對(duì)苯二酚則與PDS相反，其再生還原速度快，可以再生PDS，氧化NaHS速度慢，對(duì)苯二酚還具有表面活性劑作用。PDS+對(duì)苯二酚的復(fù)合催化劑，不僅使硫泡沫大量生產(chǎn)，有利于1#塔的凈化再生，還提高了硫磺的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.6 除油器的作用

因洗脫苯工藝后的煤氣攜帶大量的洗油霧，直接進(jìn)入脫硫綜合塔再生段的母液后，會(huì)減小母液表面張力，進(jìn)而消減硫泡沫，致使脫硫液中毒無(wú)法自我凈化，故在進(jìn)脫硫綜合塔前增加一臺(tái)除油器，除去煤氣中的油霧、萘和顆粒雜質(zhì)。除油器采用上部波紋篩板填料，下部活性炭填料的結(jié)構(gòu)，除油效果良好。另外，當(dāng)硫泡沫大量減少時(shí)，配合對(duì)苯二酚的加入，強(qiáng)制及時(shí)產(chǎn)生硫泡沫并將泡沫外溢，可以有效防止脫硫液進(jìn)一步中毒。

3.7 雙塔串聯(lián)，單塔單系統(tǒng)運(yùn)行

雙塔串聯(lián)，保證了2#塔后煤氣中H2S含量達(dá)到20mg／L以下，因1#塔接觸的煤氣雜質(zhì)較多，為防止脫硫液在同一母液槽相互“污染”，故1#塔使用1#母液槽的脫硫液，2#塔使用2#母液槽的脫硫液。

3.8 系統(tǒng)的排液量和補(bǔ)液量

因該系統(tǒng)要求副鹽含量（Na2S2O3+NaSCN）＜200g／L，故副鹽達(dá)到200g／L以上時(shí)，排離心機(jī)的清液18t／d，并補(bǔ)加相應(yīng)的軟水，直至副鹽含量達(dá)到100 g／L左右最佳；每周對(duì)綜合塔反應(yīng)段、再生段和母液槽底部進(jìn)行排污，排出的廢液輸送至煤場(chǎng)配煤煉焦，形成閉路循環(huán)，防止環(huán)境污染。

3.9 其他

該系統(tǒng)采用離心機(jī)后的硫膏配合熔硫釜的清液攪拌再進(jìn)熔硫釜熔硫的閉合體系。一方面離心機(jī)的清液直接回母液槽，離心機(jī)的清液溫度不高，可以有效地減少副鹽的大量產(chǎn)生；另一方面，熔硫釜的清液不用回母液槽，不用增加脫硫循環(huán)液的凈化負(fù)擔(dān)，而是與硫膏混合攪拌循環(huán)利用。

4 結(jié) 論

1）煤氣、母液溫度是脫硫吸收H2S的關(guān)鍵。

2）硫泡沫是脫硫持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)志。

3）離心機(jī)的清液關(guān)系到懸浮硫的大小和H2S的吸收率。

4）液氣比直接關(guān)系到再生的好壞，是控制成本的主要步驟。

5）符合催化劑的含量穩(wěn)定與否和塔后H2S有直接關(guān)系。

［1］ 管福征，陳 夏，朱建梅.以氨為堿源的焦?fàn)t煤氣脫硫工藝［J］.燃料與化工，2014，45（6）：44-46.

［2］ 高建業(yè)，王瑞忠，王玉萍.焦?fàn)t煤氣凈化操作技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009：6-7.

［3］ 肖瑞華，楊貴寶，李建鎖.煤氣凈化工藝與技術(shù)［M］.山西：山西省焦化行業(yè)協(xié)會(huì)，2010：48-53.