HPF氨法脱硫工艺的开发x-

HPF氨法脱硫工艺的开发*方蔚朱学初

(无锡市焦化厂，无锡214026)关键词HPF脱硫工艺催化剂硫容

中图分类号我厂长期进行了氨法脱硫的试验及生产，曾采纳H法氨法脱硫工艺，但脱硫效率低，煤气质量差。在这种状况下，我们开发了HPF氨法脱硫新工艺并取得成功。二年来在满足工艺要求的条件下，脱硫效率可坚持在99%以上，显示了该工艺优良的发展前景。1HPF脱硫工艺介绍HPF脱硫工艺是利用焦炉煤气中的氨作汲取剂，以HPF为催化剂的湿法氧化脱硫，首先把煤气中的H2S转化成硫氢铵盐，在空气的氧化下转化成元素硫，汲取液得到再生。反应式如下：

(1)汲取反应

NH3+H2ONH4OH

NH4OH+CO2HPFNH4HCO3

NH4OH+H2SHPFNH4HS+H2O

2NH4OH+CO2(NH4)2CO+H2O

NH4OH+HCNNH4CN+H2O

NH4CN+SNH4SCN

(2)再生反应

(3)付反应

2NH4HS+2O2(NH4)2S2O3+H2O

2(NH4)2S2O3+O22(NH4)2SO4+2S↓

HPF在脱硫和再生全过程中均有催化作用。工艺流程示看法图1。1-1号脱硫塔;2-2号脱硫塔;3-1号再生塔;4-2号再生塔;

5-1号水封槽;6-2号水封槽;7-1号反应槽;8-2号反应槽;

9-循环泵;10-循环泵;11、12-液位调节器;13-泡沫槽;

14-熔硫釜;15-中间槽;16-冷却盘

图1HPF脱硫工艺流程图此工艺流程基本与ADA脱硫相同。进入脱硫工段的煤气依次进入串联的空喷脱硫塔和填料脱硫塔，与脱硫液逆向接触，煤气脱除了H2S和HCN去脱氨；1号和2号脱硫塔有自己独立的再生系统，汲取了H2S和HCN的脱硫液分别送入各自对应的再生系统，在空气作用下溶液得到再生，循环使用；硫泡沫自流入泡沫槽，经搅拌澄清分层，进一步熔融生成硫磺产品。我厂脱硫主要工艺指标见表1。表1HPF脱硫生产控制指标一览表工艺指标单位控制范围煤气处理量m3/h13000～16000煤气温度℃≤35汲取前煤气含H2Sg/m3≤10汲取后煤气含H2Sg/m3溶液循环量m3/h(350～450)×2再生空气量m3/h(400～500)×2脱硫液中游离氨g/l4～62HPF脱硫工艺的开发2.1脱硫位置的选择

我厂新焦炉原制定采纳二级ADA脱硫工艺，煤气净化流程为：

焦炉→集气管→横管式初冷器→风机→电捕焦油器→吸氨塔→预冷塔→空喷脱硫塔→填料脱硫塔→终冷塔→吸苯塔。

焦炉投产时，合计到以氨为碱源的脱硫工艺在我厂有多年经验，且ADA脱硫所产生废液无法处理，故在原ADA脱硫装置上采纳了H法氨法脱硫，因此把脱硫改在了吸氨之前，煤气净化流程变为：初冷→风机→电捕→预冷→脱硫→脱氨→吸苯。

经过工艺调整，以H为催化剂的氨法脱硫效率达到了90%，但出口煤气含H2S仍高达500～800mg/m3。

2.2催化剂的选择

由于H法氨法脱硫效率低，塔后H2S含量仍很高，不能满足城市煤气要求，因此我们开始选择更好的催化剂。开始选用了PF复合催化剂，但脱硫效率不稳定，波动大，在此状况下我们又添加了H催化剂，脱硫状况好转。我们开始摸索HPF最正确配比，在其它操作条件不变前提下，找到了HPF复合催化剂的控制浓度和最正确配比，在此浓度配比下催化剂可发挥最大的催化活性，脱硫效率提升到了98%以上。

2.3操作条件的优化

(1)温度：无论HPF催化效果较好，高温天气下，氨挥发导致脱硫液中游离氨低于3g/l，脱硫效率也受到影响。为了增加脱硫液中氨含量，要求温度尽可能低，最好使入塔煤气温度控制在25～35℃，这使汲取过程进行完全；通过实验还发现脱硫液温度在35～40℃时催化活性最大，再生过程可很快完成，而液温过高过低都不利于脱硫效率的提升。

(2)液气比：理论上讲溶液循环量越大越有利于脱硫的进行，因此我们逐渐加大循环量进行试验。发现当循环量大到液气比为33%时，循环量再增加，效率的提升已不显然。故一般我们把循环量控制在450～500m3/h，液气比为31%～33%。

(3)再生空气量：通过实验，我们发现空气量过小会使系统中硫泡沫太少；空气量过大又使硫泡沫太多，后系统来不及处理造成溢塔，这两者都会影响脱硫效果。最正确的再生空气量应使溶液的悬浮硫控制在1～1.5g/l，因此空气量应在450～550m3/h，而且压力要稳定。

2.4催化剂投加方式

开始时投加催化剂，我们仅仅是称量后直接加入反应槽，后来发现这样做会使催化剂浓度不均匀而且流失严重。改善的投加方式为，称量好的HPF先于反应槽上方的溶解槽中充分溶解后，再连续滴加入脱硫系统中。这样系统中催化剂浓度比较稳定，脱硫效率才不发生波动，同时催化剂流失现象亦减少，一般催化剂消耗控制在P1.5kg/t*s，H5～5.5kg/t*s，F～3kg/t*s。3HPF脱硫的运行效果从1997年下半年至今的运行状况来看，1997年7月至10月生产效果不十分理想，原因在于进口硫化氢含量过份高，导致氨硫比大幅下降。而我厂主要以氨为碱源脱除煤气中的H2S，一旦氨硫比小于0.7，则脱硫效率急剧下降。因此HPF脱硫工艺正常运行应满足一定的条件，进口H2S含量小于12g/m3，氨硫比大于0.7(或煤气中氨量大于4g/m3)。这样才干达到最正确的效果，即脱硫效率在99%以上，脱氰效率75%，塔后H2S含量小于50mg/m3。表2是HPF脱硫生产数据统计表。

从2月份脱硫生产来看，无论有时进口H2S含量也很高，但相应脱硫液中氨浓度也很高，能够坚持氨硫比大于0.7，故脱硫效率也很好。另外脱硫副产增长速度缓慢，运行一个月，(NH4)2S2O3浓度维持在51g/l左右，NH4SCN浓度维持在300g/l以下。如表3所示。表2HPF脱硫生产数据统计表时间1#脱硫塔进口

g/m32#脱硫塔出口

g/m3脱硫效率

%煤气

量万

m3/月硫磺

产量

tH2SHCNNH3H2SHCNNH3H2SHCN403030404040日期进口H2S

g/m3出口H2S

g/m3脱硫效率

%氨含量

g/m3(NH4)2S2O3

g/lNH4SCN

g/l4HPF脱硫的工艺特点(1)脱硫装置在整个煤气净化工艺上放在吸氨，粗苯工段前，流程合理简单，煤气中HCN脱除率达到75%，可取消黄血盐工艺，对改善终冷水排污对环境的污染、减轻管道设备的腐蚀有一定益处。

(2)该脱硫工艺脱硫脱氰效果好，脱硫效率在满足生产条件下可大于99%，，脱硫后煤气H2S含量在50mg/m3以下。图2煤气中氨含量与脱硫效率的关系表4HPF法与ADA法技术经济比较表项目单位HPFADA煤气处理量m3/h3000脱除

效率H2S%HCN%催化剂耗量t/aHNa2CO3560PV2O52F6NaKC4H4O蒸汽消耗t/a4180041800电耗kWh14000001400000一次性投资万元17692129(3)HPF具有极高的活性，对脱硫和再生过程均有催化作用。同时还发现HPF具有消除脱硫塔内挂壁硫的作用，使用HPF后，填料塔阻力逐渐降低，由原来的2500Pa降至1200P