負壓HPF法脫硫副鹽轉化關系探討分析

楊 濤

(濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東 濟南 250101)

焦爐煤氣中的H2S是一種有毒、有害的物質，它腐蝕化學產品回收的設備及煤氣貯存輸送的設備。H2S含量較高的焦爐煤氣用于煉鋼，會使鋼的質量降低；用于合成氨生產時，會使催化劑中毒和腐蝕設備；用作城市煤氣，硫化氫及其燃燒產物二氧化硫會形成酸雨破壞環境衛生，影響人民健康。所以，煤氣脫硫顯得十分重要。國家對環保的要求越來越嚴格，抓環保的力度也在不斷加強。為了更好的適應環保的新要求，需進一步加大環保投入力度。某廠采用了HPF脫硫工藝，通過進行不斷的調試，脫硫塔后硫化氫含量不斷降低，硫膏產量提高，脫硫液各項化驗指標均處于較好水平，脫硫效率明顯提高?，F場環境得到有效改善，創造了較大的環保和經濟效益。

1 HPF法脫硫原理

基本反應如下：

H2S+NH4OH→NH4HS+H2O

2NH4CN+S→NH4SCN+2H2O

NH4OH+HCN→NH4CN+H2O

NH4OH+CO2→NH4HCO3

2NH4OH+CO2→(NH4)2CO3+H2O

再生塔內發生的基本反應如下：

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S

NH4CNS+1/2O2+3H2O →2NH4OH+S+CO2

除以上反應外，還進行以下副反應：

2NH4HS+2O2→(NH4)2S2O3+H2O

2(NH4)2S2O3+O2→2(NH4)2SO4+2S

從上述化學反應方程式可以看出，在脫硫過程中主要產生(NH4)2S2O3、NH4CNS等 副鹽，需定期將脫硫液送至提鹽工序進行脫鹽處理，否則當脫硫液中鹽類濃度積累較高時，會嚴重影響脫硫脫氰效率。

2 脫硫副鹽轉化關系計算論證

2014年某月，該廠脫硫整體運行穩定。為進一步對脫硫轉化關系進行計算論證，現以該月實際生產情況為例計算脫硫系統副鹽轉化率。

2.1 吸收的H2S中硫的含量

塔前硫化氫：9.74g/m3；塔后硫化氫：200mg/m3；煤氣發生量：3.8萬m3/h。

則脫硫系統回收的H2S的量為：

38000×(9.74-0.2)×24×31/1000/1000=269.71噸

H2S中S的質量分數為：

則全月回收H2S中S的總量為：

St=269.71×94.12%=253.85噸

2.2 脫硫液化驗指標

該月，脫硫系統穩定運行，脫硫液各項化驗指標基本維持穩定。其中，副鹽濃度化驗數據統計如表1所示。

從表1可以看出，該月：

(1)1#脫硫系統硫代鹽平均含量為170.09 g/L，硫氰鹽平均含量為148.86 g/L，兩鹽總量為318.95 g/L 。1#脫硫系統兩鹽濃度偏高。

(2)2#脫硫系統硫代鹽平均含量為137.45 g/L，硫氰鹽平均含量為131.18 g/L，兩鹽總量為268.63 g/L 。2#脫硫系統兩鹽濃度處于較好水平。

2.3 副鹽量計算

1#、2#脫硫系統中副鹽含量基本維持穩定，副鹽含量趨勢圖如圖1所示。

圖1 脫硫系統副鹽含量走勢圖

從圖1可以看出：1#脫硫系統副鹽含量月初為307.24g/L,月末為305.39g/L，全月平均含量為318.95 g/L。1#脫硫系統副鹽含量月初和月末基本相當。

2#脫硫系統副鹽含量月初為277.37g/L,月末為283.49g/L，全月平均平均含量為268.63g/L。2#脫硫系統副鹽含量月初和月末相差較小。該月，1#和2#脫硫系統副鹽含量月初和月末基本相等。故結合實際生產情況，作以下假設：

假設1：在全月脫硫系統生產運行過程中，煤氣中的硫化氫在催化劑催化氧化作用下轉化形成副鹽，副鹽通過脫硫液的置換送至提鹽工序進行處理，從脫硫系統中全部除去。

假設2：提鹽工序處理后，脫硫清液中副鹽含量較低，故副鹽含量近似按照0 g/L進行計算。

1#、2#脫硫系統副鹽含量平均為：

(318.95+268.63)/2=293.79 g/L脫硫液置換量按600m3進行計算，則全月副鹽置換量為：

600×1000×293.79/1000=176.27噸

2.4 副鹽中S的含量

(NH4)2S2O3中S的質量分數為：

NH4SCN中S的質量分數為：

故副鹽中S的質量分數平均為：

(43.24%+42.11%)/2=42.675%

則全月副鹽中硫的量為：

Ms=176.27×42.675%=75.223噸

2.5 副鹽轉化率

生成硫磺膏：1-29.63%=70.37%

3 結論

該廠采用HPF法吸收脫除煤氣中的硫化氫，通過計算可以發現，該廠現工況條件下，1#、2#脫硫系統吸收煤氣中的硫化氫大約29.63%的硫轉化形成副鹽，主要生成硫代、硫氰鹽。大約70.37%的硫生成硫膏。

脫硫液中副鹽濃度較高，超過一定限度時，脫硫催化氧化反應向著生成副鹽的方向進行，將不利于硫膏的生成，硫膏產量下降。脫硫效率明顯下降，對脫硫系統的穩定運行造成不利影響。為確保脫硫系統的穩定運行應嚴格控制脫硫液質量，保證副鹽濃度處于較低水平。然而目前，部分時間受提鹽工序處理量較低的影響，造成脫硫液置換不及時，副鹽濃度偏高，脫硫塔塔后硫化氫出現一定程度地波動。

待新提鹽系統建成完工后，提鹽處理量將提高至150m3。屆時將根據生產實際情況及時對脫硫液進行置換，確保副鹽濃度維持在240～260g/m3，從而進一步提高脫硫運行效率，實現脫硫塔后硫化氫含量維持穩定。

[1] 李 紅，趙 剛.我國焦爐煤氣脫硫技術現狀[J].氣體凈化,2009(2):1-5.

[2] 何建平，李 輝.煉焦化學產品回收技術[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[3] 庫咸熙.煉焦化學產品回收與加工[M]. 北京：冶金工業出版社，1984.

(本文文獻格式：楊濤.負壓HPF法脫硫副鹽轉化關系探討分析[J].山東化工，2018，47(02)：76-77,80.)