HPF法煤气脱硫效率主要影响因素分析

关键词：煤气氧化工艺脱硫

HPF法煤气脱硫工艺是焦化行业上一种相对成熟的湿式氧化法脱硫工艺。该工艺是以煤气中的氨为碱源的液相催化氧化法塔式焦炉煤气脱硫工艺, 以ZL (磺化酞菁钴和金属离子类) 为催化剂, 脱硫液在脱硫塔内吸收煤气中的氨与煤气中的H2S进行化学反应, 吸收H2S形成脱硫富液在催化剂的作用下, 用空气进行氧化再生, 从煤气中脱出的H2S最终在脱硫液中被转化成单质硫分离出来, 得到硫磺产品。由于该工艺的脱硫效率受诸多条件因素影响, 目前采用该工艺的各焦化厂脱硫效果差距较大。本文以酒钢焦化厂煤气脱硫实际生产和实验数据为例, 在对相关条件因素进行对比分析的基础上, 确定了相对条件下影响HPF法脱硫效率的主要原因。

一、酒钢焦化厂脱硫工艺概况

酒钢焦化厂一回收煤气脱硫系统于2007年8月建成投产, 该系统采用HPF氨法3塔串联脱硫工艺, 利用焦炉煤气中自身的氨为碱源进行脱硫, 设计煤气处理能力为9.0×104m3/h, 进口H2S含量8g/m3以下, 出工段煤气H2S含量要求为150 mg/m3以下。

二、脱硫效率影响因素分析

反应温度、气液接触面积、脱硫液和煤气中含氨量、脱硫液副盐含量、脱硫液再生效果等是目前行业上公认的影响HPF法脱硫效率的主要原因。但在不同条件下, 上述原因对脱硫效率的影响程度截然不同, 应根据实际工况具体分析。

1. 反应温度的影响

反应温度取决于煤气温度和脱硫液温度, 其影响脱硫效率的机理是: (1) 脱硫液温度越高, 液面上氨的分压越大, 煤气中的氨越难被脱硫液吸收, 导致脱硫液含氨量偏低, (2) 温度越高, 硫化氢气体在脱硫液中溶解度下降, 导致吸收推动力小, (3) 吸收H2S的过程本身是放热反应, 温度越低, 吸收推动力越大。

2. 气液接触面积的影响

从表2和表3中可以看出, 当气液接触面积一定时, 即使其它条件满足工艺要求, 在煤气量超过系统处理极限后, 脱硫效率将显著下降。

在实际生产中, 进入系统的煤气量可以通过调整焦炉结焦时间来控制, 气液接触面积往往因脱硫塔内填料堵塞而减小, 而且不可逆转, 进而造成系统阻力上升, 需要停工更换塔内填料。所以, HPF法煤气脱硫工艺塔内填料运行状况对于脱硫效率至关重要。填料堵塞的主要原因: (1) 煤气中焦油、萘含量过高, 进入脱硫系统后与脱硫液中悬浮硫混合堵塞填料, 同时焦油、萘还会影响脱硫液的再生, 阻碍氧化再生反应的进行, 影响单质硫析出, 增加了贫液中的悬浮硫含量, 造成恶性循环; (2) 氧化再生所需风量不足, 再生反应不充分, 单质硫析出少, 随贫液进入脱硫塔内堵塞填料; (3) 熔硫系统生产异常, 回塔清液悬浮硫和副盐含量过高, 造成填料堵塞。

3. 脱硫液副盐含量的影响

为避免影响HPF法脱硫效率, 一般要求副盐浓度<250g/L, 可通过置换一定量的脱硫液来控制副盐浓度。在实际生产中, 仅仅根据副盐浓度的检验结果来提前判断是否需要置换脱硫液的可操作性不强, 需要通过脱硫液外观、PH、悬浮硫等指标综合判断。而脱硫反应和氧化再生反应的温度无疑是影响副盐生成速率的关键因素, 温度越高, 副盐生成越快, 从而又回归到控制反应温度的问题上了。