PDS濕法脫硫在焦爐煤氣二級脫硫中的幾種應用形式

何秀風

(山西國控環球工程有限公司，山西 太原　030024)

隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB16171-2012)的執行，尾氣中的SO2排放量作為一個硬性指標成為各焦化廠爭相達到的狀態，而為了確保SO2的達標排放，作為熱源的回爐煤氣中的H2S含量也需嚴格控制。目前，各焦化廠經過前期化產階段的脫硫后，H2S含量大多在200 mg/Nm3以上，甚至有些單位因為焦爐擴產或煤種變化，回爐煤氣中的H2S含量達到1000 mg/Nm3左右[1]，對于這種情況，新上一套脫硫裝置勢在必行，而這種情況下的脫硫工藝大多采用PDS濕法脫硫工藝。

1　幾種PDS精脫硫工藝形式

PDS精脫硫工藝是指以PDS為催化劑的脫硫工藝，由東北師范大學開發[2]，其中P是phthalocyanine(酞氰)的字頭，D為dinucleus(雙核)的字頭，S為sulfonation(磺化)的字頭，“PDS”的綜合意思就是“雙核磺化酞氰化合物”，這里指的是雙核磺化酞氰鈷[3]。根據所選脫硫再生設備的不同，PDS精脫硫工藝又分為幾種形式。

1.1　高塔再生工藝

高塔再生工藝是從國外引進的技術，沿用至今，現在很多企業還在使用，其工藝流程如圖1所示。

脫硫富液依靠再生泵送入再生塔的底部，與空壓機送來的空氣并流向上，進行氧化再生，再生后的脫硫貧液依靠位差直接流入脫硫塔中，與煤氣接觸進行反應。

圖1　高塔再生工藝流程方框圖

高塔脫硫的優點是：再生穩定。

高塔脫硫的缺點是：①再生設備大，初期投資費用高；②再生設備體積大，母液制備量大；③再生空氣由空壓站供給，非單獨工藝用氣，容易因其他用戶用氣而造成空氣量的大幅度波動而影響再生效果；④母液在再生塔中的停留時間長，增大了副鹽生成的可能性；⑤再生部位在高空，不便于觀察和操作，且地基要求強度高等。

1.2　低槽再生工藝

低槽再生工藝是我國自主研發的技術，最早在上世界80年代，起源于小氮肥行業，之后引入到焦化行業，其工藝流程如圖2所示。

圖2　低槽再生工藝流程方框圖

低槽再生時脫硫富液依靠再生泵送入再生槽上設置的自吸式噴射再生器中，與吸入的再生空氣反應完成再生，再生后的脫硫貧液依靠脫硫泵送入脫硫塔中。雖然再生槽高度低，但由于再生泵還需提供自吸式噴射器自吸空氣的能量，所以，與高塔再生相比，并不太節能。

低槽再生工藝的優點是：再生設備小，初期投資費用低。

低槽再生工藝的缺點是：①再生空氣靠噴射器主動吸入，空氣量不可調節，母液采用低壓力時，自吸空氣量不足，再生效果不好；②噴射器母液壓力高于0.4MPa時，能耗高等。

1.3　一體塔工藝

一體塔工藝最早起源于上海范文松的專利[4]，后來鞍鋼設計院[5]較多采用，其實質就是對低槽再生和脫硫設備立體集成，將再生槽設置于脫硫塔之上，工藝流程圖如圖3所示。

圖3　一體塔工藝流程方框圖

脫硫富液依靠再生泵送入一體塔上設置的自吸式噴射再生器中，與低槽再生工藝相同，與自吸進入的空氣反應，完成再生，再生后的脫硫貧液靠位差自流進入塔下部的脫硫段中，與煤氣接觸進行脫硫反應。一體塔工藝中雖然只有再生泵，但泵的揚程集合了低槽再生工藝中脫硫泵和再生泵的揚程，能耗并沒有減少。

一體塔工藝的優點是：①工藝流程簡化，設備數量少；②裝置占地面積小等。

一體塔工藝的缺點是：①再生的實質還是自吸噴射再生，

保留了自吸噴射器的缺點；②再生部位它高空，不便于觀察和操作，且地基處理強度要求高等。

1.4　綜合塔工藝

綜合塔工藝是山西源輝節能科技有限公司自主開發的一種技術，它的主要設備有兩項，均為國家發明專利產品，其工藝流程如圖4所示。

圖4　綜合塔工藝流程方框圖

綜合塔與一體塔的不同是，脫硫部分在上，再生部分在下，脫硫貧液依靠脫硫泵送入綜合塔脫硫部分，與煤氣接觸進行脫硫反應，吸收了H2S的脫硫富液，自流進入塔下的再生部分，在低壓雙射流再生器中與主動供入的再生空氣混合再生，再生后的脫硫貧液進入貧液槽中，從而完成了溶液的閉路循環。

綜合塔工藝的優點：①設備占地面積小；②再生空氣主動供給，空氣量可調；③低壓雙射流再生器母液壓力需要0.04～0.06MPa，再生空氣壓力0.02～0.03MPa，能耗小。

綜合塔工藝的缺點：①再生空氣主動供入，可以主動調節，同時也增加了操作量；②目前工業化應用不太多，有待實踐檢驗。

2　結論

對于各焦化廠需要補充的精脫硫系統，往往場地有限，一體塔和綜合塔工藝較優，另外，如將溶液槽與脫硫再生設備立體化集成后，還可進一步減少裝置占地；考慮再生效果的穩定性，高塔再生工藝較優，綜合塔工藝屬于近年來新興起的工藝，有待實踐檢驗；對于新開發的工藝應對人性化、智能化、大型化等方面予以考慮。

[1]高翔.焦爐煤氣一塔式脫硫技術研究及應用[J].潔凈煤技術,2017(3):128-132.

[2]黃志學.化工生產流程圖解[M].北京:化學工業出版社,1990.

[3]張紅兵.PDS脫硫技術在焦化行業的應用[J].山西化工,2006(6):51-52.

[4]范文松.一種脫硫再生裝置:CN,2675678[P].2005-02-02.

[5]鞍山鋼鐵集團公司.采用液相催化氧化法進行氣體脫硫的工藝方法和裝置:CN,1088391C[P].2002-07-31.