高硫煤煉焦的脫硫技術研究

杜留娟 寧尚儒 楊凡

【摘 ?要】介紹了以RTS為脫硫劑的濕法氧化脫硫技術在高硫煤煉焦中的實際運行效果。RTS脫硫劑脫硫效率高，不僅能脫除無機硫，還能脫除部分有機硫，析出的硫磺顆粒大且均勻。實踐證明，該脫硫工藝運行效果穩定，凈化氣中H2S含量可控制在50～150mg/m3，可滿足高硫煤煉焦的工藝需要。

【關鍵詞】高硫煤;濕法脫硫

高硫煤的清潔利用，是在當前環保形勢下，是炙手可熱的課題，我公司所在的內蒙古鄂爾多斯上海廟礦區，主采煤層9層煤屬高硫煤范疇，含硫量在2.5-3.5之間，我公司自有煤礦產能為500萬噸，為實現長久發展和效益最大化，公司經多方考查和論證后決定大量使用價格較低的高硫煤，以降低生產成本。我公司采用的是以RTS為脫硫劑，濃氨水、Na2CO3為堿源的濕法氧化脫硫技術。

一、RTS脫硫原理

1.1 RTS簡介

RTS是近年來開發出的一種新型高效脫硫催化劑，廣泛用于工業脫除H2S及有機硫。RTS是一種酞菁鈷絡合物類脫硫催化劑，屬有機高分子化合物，是以變價金屬離子為中心離子的配位化合物，對硫化物有很強的催化氧化活性。產品為藍綠色或黑色晶體粉末，自然堆積密度850kg/m3，溶解度為5.41g/L（25℃），在堿液中溶解度明顯增大，不溶物小于2%m。RTS與888、ADA、PDS等脫硫催化劑相比.最大的優點是脫硫效率高，不僅能脫除無機硫，同時能脫除部分有機硫（硫化氫脫除率可達97%，有機硫脫除率可達50%）;吸氧率能達到0.016cm3/min以上，析出硫磺顆粒大而均勻，不堵塔，不腐蝕設備。

1.2 RTS的脫硫原理

RTS分為單體、二聚體、三聚體和四聚體，4種成分都有鈷離子，且居于酞菁環的中心或類中心位置，在氧化還原條件下，Co2+和Co3+的變價過程對HS-的氧化起作用，但4種成分對HS-的催化氧化作用不均等。據EHMO量化計算可知，二聚體在分子振動時，Co2+與Co3+的電荷互換速度最快，故催化效率最高。電荷傳遞途徑除分子振動方式外，還有配位體的進攻競爭方式，即通過配位活性中心（Co2+、Co3+）對HS-、S2-等離子的吸附和解吸附，可達到氧化還原的催化作用。

1.2.1堿液吸收H2S的反應

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

NaHS+Na2CO3=Na2S+NaHCO3

Na 2S=2Na++S2-

1.2.2 S的催化氧化

本工藝所采用的脫硫劑RTS（Ox具有攜氧能力，可以放具有強大氧化活性的原子態氧.從而迅速將體系中的S氧化成單質硫和多硫化物：

RTS（O）x+xS2-+xH2O→RTS+xS↓+2xOH-

NaHS+NaHCO3+（x-1）S→Na2Sx+CO2↑+H2O

1.2.3 RTS的再生

RTS攜氧釋放后.通過噴射器自吸空氣或強制鼓風供氧再生：

2RTS+O2→2RTS（O）

2RTS（O）+O2→2RTS（O）2

RTS（O）x-l+O→RTS（O）x

二、工藝說明

2.1工藝流程

從冷鼓工段來的約45℃煤氣，首先進入預冷塔冷卻至28℃左右，然后串聯進入兩座脫硫塔，與脫硫塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，以此吸收煤氣中的H2S、HCN。脫硫后，煤氣經脫硫塔頂部脫硫液捕霧段捕集煤氣夾帶的脫硫液后送入硫銨工段。

脫硫塔中的脫硫液經液封槽至溶液循環槽，適當補充濃氨水和脫硫劑后用溶液循環泵送至再生塔，脫硫液經與壓縮空氣并流再生，再生后的溶液于塔上部經“U”型管自流入脫硫塔頂循環噴灑。再生塔內產生的硫泡沫則由再生塔頂部擴大部分自流入硫泡沫槽，硫泡沫經攪拌后送入壓濾機，生產硫膏外售。

三、高硫煤配入后的工藝調整

在配入高硫煤之前，我公司焦爐煤氣H2S含量在l0～12g/m3，脫硫系統脫硫效果可穩定控制在20～100mg/m3，自大量高硫煤配入后，焦爐煤氣H2S含量上升在l6～18g/m3，屬行業較高水平，脫硫系統脫硫效果只能控制在300～500mg/m3，公司通過一系列分析，排查影響脫硫效果的因素，并逐一解決。

3.1 脫硫液的總堿度

脫硫液的總堿度指標，直接影響脫硫液與硫化氫反應的能力，配入高硫煤之前，基本控制在0.4mol/L左右，更改配比后，總堿度明顯下降，最低達到0.25mol/L，通過大量補充Na2CO3和濃氨水，將總堿度穩定在0.4mol/L，但發現脫硫效果依然不佳，由于Na2CO3的配入勞動量較大，時間較長，所以適當提高了濃氨水的加入量，將總堿度穩定控制在0.6mol/L左右，同時揮發氨達到8-10g/L，脫硫效果明顯增強。

3.2脫硫液的溫度

由于濃氨水的大量加入，脫硫液的揮發氨指標升高，后續硫銨工段的產量也隨即增加，為了減少氨氣的揮發，將脫硫液溫度由原來的36-38℃降低至32-34℃，溫度降低后，硫銨產量明顯下降，說明氨氣的揮發量減少，作用于脫硫的氨增多。

3.3提高再生空氣量

通過以上幾方面的調節，脫硫效果明顯增強，經過幾天的運行，效果再次變差，經過分析，是由于再生效果沒有跟上，使得脫硫液的硫容增加，脫硫效果變差。通過將高塔再生的壓縮空氣量由原來的1800-2000m3/h，提高至2300-2500m3/h，大大增強了脫硫液的再生效果，穩定脫硫液指標。

3.4嚴控三鹽指標

隨著脫硫效果的增強，脫硫系統逐步穩定，但造成了硫氰酸鹽、硫代硫酸鹽、硫酸鹽三鹽指標的增加，如不加以控制，將造成堵塔的后果，所以，通過置換脫硫液，將三鹽指標穩定的控制在250g/L以下，保證了脫硫效果和脫硫塔的安全運行。

四、結論

由于配入高硫煤導致煤氣中含硫量上升，造成脫硫效果較差，通過本文敘述的一系列調整后，最終實現了穩定脫硫。所以，濕法氧化脫硫工藝技術，打破傳統束縛，對相關工藝指標進行適用性的調整，可滿足高硫煤煉焦后焦爐煤氣的脫硫要求。

參考文獻：

[1]蔡京榮.以 RTS為催化劑的濕法氧化脫硫技術.燃料與化工，[J]2010，41（2）：39-41.