杨鲁
内蒙古恒坤化工有限公司 内蒙鄂尔多斯 016200
摘要：焦炉煤气中含有大量的硫化物，这些硫化物大多数以硫化氢的形式存在，硫化氢在生产过程中很容易与其他物质发生化学反应，与煤气充分燃烧以后生成二氧化硫，如果二氧化硫直接排放到空气中，造成空气二氧化硫含量超标，会形成酸雨，酸雨会造成土壤酸化、植物枯萎、威胁到人类的生存和发展。本文就HPF法脱硫技术的工作原理以及对现有的焦炉煤气HPF法脱硫工艺进行改进，极大地提高了脱硫效率。
关键词：焦炉煤气；HPF法脱硫技术；脱硫效果
目前，焦炉煤气脱硫的方法有干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫的设备比较复杂，需要更换脱硫剂，工艺十分复杂，脱硫以后的废弃物处理起来比较困难。湿法脱硫脱硫废弃物通过物理和化学等处理方法，能够将硫化物进行回收，脱硫经济效果比较明显，在脱除硫化物的时候，还能脱除氰化氢，劳动强度低，因此在焦化企业广泛应用。目前国内的湿法脱硫工艺改良技术有ADA脱硫法、MSQ脱硫法、PDS脱硫法、HPF脱硫法、KCS脱硫法、888脱硫法等脱硫技术。其中HPF法脱硫技术是以煤气中的氨为碱源，并吸收煤气中的氢化硫，在HPF催化剂作用下，脱除氢化硫中的硫，HPF法脱硫技术中的脱硫液可以循环使用。因此，这种脱硫工艺脱硫率高、操作简单、催化剂可以循环使用，投资比较少。本文主要阐述了HPF法脱硫技术。
一、HPF法脱硫技术工作原理
HPF法脱硫工艺是液相催化氧化法，传统的HPF法脱硫技术是通过焦炉煤气的氨气作为吸收剂，吸收煤气中的H2S和HCN，反应生成NH4HS、（NH4）2S，最后氧化还原成S和硫化物。HPF脱硫工艺的基本原理是让碱性溶液吸收煤气中的酸性硫化氢，但是碱性物质不能直接将硫化氢氧化为硫，溶液中还需要添加氧化剂，氧化剂将硫化氢氧化为硫。在还原过程中还会与空气发生氧化反应，这样氧化剂可以循环使用。
HPF法脱硫工艺反应公式：H2S+1202→H20+S
反应机理有：H2S→H++HS
AO，S+HS→Ar，S
Ar，S+1202→AO，s+H20
公式中的AO，S与Ar，S表示氧化剂的氧化态和还原态。HPF脱硫工艺的催化剂是复合催化剂，与其他催化剂相比，复合催化剂在脱硫脱氧过程中，还可以再生催化作用。所以HPF脱硫工艺具有活性高、流动性好、脱硫率高，在脱硫过程中，不会造成管道和设备的堵塞。
HPF脱硫工艺分为吸收反应、催化反应、催化再生反应。脱硫液由HPF催化剂、PDS催化剂、游离氨、盐类等组成，由于反应过程，脱硫循环液中的盐类积累速度比较缓慢，长期运行过程中，很容易影响脱硫效果，因此需要对HPF液 进行处理。
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二、HPF脱硫工艺改进措施
（一）在氨水中添加氢氧化钠和碳酸钠
为了进一步提高脱硫效果，对脱硫工艺进行改进，氨水作为吸收剂，但是在氨水中添加氢氧化钠和碳酸钠，提高吸收剂的碱度和PH值，提高脱硫效果。氨水经过焦炉煤气净化处理，氢氧化钠和碳酸钠可以直接投入到脱硫液槽中。在氨水中添加氢氧化钠，能有效地抑制碳酸钠的水解，降低碳酸氢钠作用，提高碱度的PH值，从而提高脱硫率。
（二）降低脱硫液的温度
夏季温度高，脱硫液温度受到气候影响，温度偏高，最高温度可达43摄氏度，脱硫液中的氨含量逐渐降低，最低时<4g/L， PH值为7.5。随着温度的升高，硫酸铵和硫氢酸铵的含量却在逐渐上升，降低脱硫效果。针对这一情况，对脱硫工艺进行改造，将脱硫液泵出口的一部分脱硫液用低温水进行冷却，然后经过换热器冷却系统回到脱硫液泵中。
（三）改造压缩空气管道
如果使用焦炉煤气HPF法脱硫工艺进行脱硫，那么无法有效的控制压缩空气含量。由于压缩管道调节阀门设置在压缩空气主管上部，在压缩分管上没有设置调节阀门，所以只能控制一套系统的压缩空气量，另外一个系统无法有效的控制，影响该系统的脱硫效果。根据这一情况，根据企业的实际生产产量，在压缩空气管道上增加了一条管道，负责压缩空气的供给。这一解决了压缩空气量不稳定的问题。
三、工艺流程
煤气进入到预冷塔与冷却塔顶喷洒的循环冷却液逆向接触，煤气温度降低到30摄氏度，冷却塔下部将循环冷却液送至冷却器，用低温冷却器将其冷却到28℃，然后进入到冷却塔的循环喷洒系统，冷却液中的剩余氨水及时更新冷却液，其他的循环冷却液从脱硫塔顶部溢出，送到冷凝鼓风工段。预冷后的煤气进入到脫硫塔，与脱硫塔喷淋下来的脱硫液逆向接触时，吸收煤气中的硫化氢，此时的煤气硫化氢的含量为500 mg/m3，并将其送入到硫胺工段。吸收了H2SHCN的脱硫液从塔底流出，进入反映槽，通过脱硫液循环泵将其送入到再生塔，再生塔通过压缩空气装置，让溶液在再生塔内氧化再生，从而达到循环利用的目的。再生以后的冷却液从塔顶的液位调节器自流到脱硫塔循环系统，便于循环使用。浮在再生塔顶部的泡沫，则通过高差流入到泡沫槽，经过泡沫泵送入到压滤机除水处理进行回收利用，生成硫膏。
四、HPF脱硫工艺改进以后运行效果
通过对脱硫工艺的改进以后，在满足生产需求的基础上，煤气脱硫效率达到了99%，脱硫后硫化氢的含量低于25mg/m3，比行业要求50mg/m3低一半，脱氰率达到了85%，脱硫液中的NH4CHS和（NH4）2S2O3等盐类浓度低于250g/L。不仅减少了HCN、H2S等硫化物和氰化氢的排放量，而且改善了煤气的质量，有效的降低硫对设备的腐蚀，降低了硫化物的排放量，有利于改善周围生态环境，符合国家环保节能经济发展战略要求。
五、结语
煤气焦炉HPF法脱硫工艺，将氨水与氢氧化钠和碳酸钠混合在一起，作为脱硫剂，比单一的氨水脱硫剂脱硫效果更明显。改进的脱硫工艺在保持原有的HPF脱硫工艺，符合焦炉煤气生产要求，同时又提高了脱硫率，经济效益和环境效益明显。
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论文作者:杨鲁
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
标签：煤气论文; 工艺论文; 焦炉论文; 冷却液论文; 氨水论文; 硫化物论文; 压缩空气论文; 《防护工程》2018年第25期论文;