HPF濕式氧化法脫硫副鹽轉(zhuǎn)化關(guān)系探討分析

張健

摘 要：本文介紹了焦?fàn)t煤氣中硫化氫的危害，為適應(yīng)新的環(huán)保要求，從HPF法脫硫反應(yīng)原理著手進(jìn)行分析，對(duì)脫硫液副鹽指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行硫元素平衡計(jì)算，得出目前工況條件下，脫硫系統(tǒng)中硫膏和副鹽的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

關(guān)鍵詞：環(huán)保;HPF法脫硫;反應(yīng)原理;轉(zhuǎn)化關(guān)系

焦?fàn)t煤氣中的H2S是一種有害的雜質(zhì)，它腐蝕化學(xué)產(chǎn)品回收的設(shè)備及煤氣貯存輸送的設(shè)備。含H2S高的焦?fàn)t煤氣用于煉鋼，會(huì)使鋼的質(zhì)量降低;用于合成氨生產(chǎn)時(shí)，會(huì)使催化劑中毒和腐蝕設(shè)備;用作城市煤氣，硫化氫及其燃燒產(chǎn)物二氧化硫均有毒，會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境。所以，煤氣脫硫顯得更加重要。

某廠采用了HPF脫硫工藝，通過進(jìn)行不斷的調(diào)試，脫硫塔后硫化氫含量不斷降低，硫膏產(chǎn)量明顯提高，脫硫液各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)均處于較好水平，脫硫效率明顯提高?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到明顯改善，創(chuàng)造了較大的環(huán)保生態(tài)效益。

1 HPF法脫硫原理

基本反應(yīng)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(nèi)發(fā)生的基本反應(yīng)如下：

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S

NH4CNS+1/2O2+3H2O→2NH4OH+S+CO2

除以上反應(yīng)外，還進(jìn)行以下副反應(yīng)：

2NH4HS+2O2→（NH4）2S2O3+H2O

2（NH4）2S2O3+O2→2（NH4）2SO4+2S

從上述化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出，在脫硫過程中主要產(chǎn)生（NH4）2S2O3、NH4CNS等副鹽，需定期將脫硫液送至提鹽工序進(jìn)行脫鹽處理，當(dāng)脫硫液中鹽類濃度積累較高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響脫硫效率。

2 脫硫副鹽轉(zhuǎn)化關(guān)系計(jì)算論證

2018年某月，該廠脫硫整體運(yùn)行穩(wěn)定。為進(jìn)一步進(jìn)行脫硫轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行計(jì)算論證，現(xiàn)以該月實(shí)際生產(chǎn)情況為例計(jì)算脫硫系統(tǒng)副鹽轉(zhuǎn)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(fā)生量3.8萬(wàn)m3/h。

則脫硫系統(tǒng)回收的H2S的量為：

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

H2S中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

則全月回收H2S中S的總量為：

St=269.71×94.12%=253.86噸

2.2 副鹽量計(jì)算

2#脫硫系統(tǒng)中副鹽含量基本維持穩(wěn)定，副鹽含量趨勢(shì)圖如圖1所示。

從圖1可以看出：1#脫硫系統(tǒng)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(tǒng)副鹽含量月初和月末基本相當(dāng)。該月份，1#和2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量月初和月末基本相等。故結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，作以下假設(shè)：提鹽工序處理后，脫硫清液中副鹽含量較低，副鹽含量近似按照0 g/L進(jìn)行計(jì)算。

1#、2#脫硫系統(tǒng)副鹽含量平均為：

（318.95+269.35）/2=294.15 g/L

脫硫液置換量按600m3進(jìn)行計(jì)算，則全月副鹽置換量為：600×1000×294.15/1000=176.49噸

2.3 副鹽中S的含量

（NH4）2S2O3中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

=43.24%

NH4SCN中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

=42.11%

故副鹽中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為：

（43.24%+42.11%）/2=42.675%

則全月副鹽中硫的量為：

Ms=176.49×42.675%=75.32噸

2.4 副鹽轉(zhuǎn)化率

=29.7%

生成硫磺膏：1-29.70%=70.3%

3 結(jié)論

該廠采用HPF法吸收脫除煤氣中的硫化氫，通過計(jì)算和實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，該廠現(xiàn)工況條件下，1#、2#脫硫系統(tǒng)吸收煤氣中的硫化氫29.7%的硫轉(zhuǎn)化形成副鹽，主要生成硫代鹽、硫氰鹽。70.3%的硫生成硫膏。

脫硫液中副鹽濃度較高，超過一定限度時(shí)，脫硫催化氧化反應(yīng)向著生成副鹽的方向進(jìn)行，將不利于硫膏的生成，硫膏產(chǎn)量下降。脫硫效率明顯下降。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對(duì)脫硫液進(jìn)行每天置換，確保副鹽濃度維持在240-260g/m3，從而進(jìn)一步提高脫硫運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)脫硫塔后硫化氫含量維持穩(wěn)定。