HPF脫硫工藝參數(shù)的研究與改進(jìn)

孫治民 張桐

摘 要：介紹了HPF脫硫工藝的原理、流程、特點(diǎn)以及實(shí)際操作數(shù)據(jù)。通過(guò)分析，對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：HPF工藝;脫硫;焦?fàn)t煤氣;操作參數(shù)

Abstract：HPF process introduced the principle of processes， characteristics， as well as actual operating data。By analysis ， the operating parameters have been adjusted ，the better result has been achieved ， there is more deep understanding on HPF Process ，design concept and mechanism.

Key word：HPF Process;gas desulphurization;COG;catalyst Operating

0 引言

本鋼焦化廠沙窩分廠現(xiàn)有2座7m焦?fàn)t，焦炭生產(chǎn)能力為150萬(wàn)t/a。采用HPF濕式氨法脫硫工藝，煤氣處理量為76000m3/h，于2008年11月投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，整個(gè)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行良好，脫硫塔后煤氣H2S指標(biāo)控制在100mg/m3以下。在保證脫硫塔后煤氣H2S指標(biāo)的同時(shí)，優(yōu)化操作參數(shù)，年節(jié)約成本約700萬(wàn)元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

1 HPF法脫硫工藝的特點(diǎn)

本鋼焦化廠沙窩分廠HPF法脫硫工藝是根據(jù)氨法液相HPF催化脫硫反應(yīng)原理，以氨為堿源，HPF為催化劑的焦?fàn)t煤氣濕法脫硫，其反應(yīng)是一種催化、氧化反應(yīng)。

HPF法脫硫用NH3代替外堿作為脫硫反應(yīng)的堿源，在經(jīng)濟(jì)效益方面，不需外來(lái)堿源的補(bǔ)充，降低了生產(chǎn)成本;在脫硫液成份方面，由于NH3水溶液是弱堿，含量的高低不會(huì)造成堿度的太大波動(dòng)，易于控制溶液的堿度和pH值，避免pH值過(guò)高造成溶液副鹽增加速度過(guò)快，降低脫硫效率;在硫泡沫處理方面，生成的硫泡沫顆粒大，易于與溶液分離。

2 影響HPF氨法脫硫主要因素

影響HPF氨法脫硫主要因素可分為點(diǎn)：設(shè)備因素和生產(chǎn)操作因素。

2.1 設(shè)備狀況

①影響脫硫塔塔吸收效率的主要原因是填料的堵塞及損壞狀況，脫硫液噴頭及再分布器的工作狀況;②影響各種換熱器換熱效率的因素是結(jié)構(gòu)及堵塞情況;③影響再生塔效率的因素是脫硫循環(huán)液組成，空氣過(guò)剩系數(shù)，預(yù)混噴嘴的數(shù)量及開度，液位調(diào)節(jié)器高度等情況[1]。

2.2 生產(chǎn)操作

①影響脫硫效率的因素是吸收溫度，脫硫液循環(huán)量，脫硫液質(zhì)量，脫硫液含氨;②影響吸收溫度的因素煤氣入脫硫塔溫度即預(yù)冷塔的運(yùn)行狀況，影響脫硫液油入塔溫度是換熱器和冷卻器的運(yùn)行狀況;③影響脫硫液質(zhì)量的因素是再生風(fēng)量，定期排濃縮液，液位調(diào)節(jié)器高度的控制;④泡沫槽排清液的操作，清液含硫量的控制也影響到脫硫液的質(zhì)量。

3 HPF氨法脫硫操作

3.1 脫硫液中氨含量的控制

氨法脫硫過(guò)程，實(shí)際上是酸堿中和反應(yīng)，因而脫硫液中游離氨的含量會(huì)直接影響煤氣的脫硫效果[2]。我廠的生產(chǎn)實(shí)踐證明，脫硫液中游離氨含量達(dá)到2g/L以上時(shí)，脫硫效果能達(dá)到99%以上。

3.2 煤氣及脫硫液溫度的控制

我廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)脫硫液溫度高于42℃時(shí)，脫硫效率只有60%左右，同時(shí)副鹽含量增長(zhǎng)很快。因而在生產(chǎn)過(guò)程中，煤氣溫度保持在25-30℃，脫硫液溫度控制在27℃。為達(dá)到理想的煤氣溫度，我廠總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

3.2.1 重視初冷器的操作

我廠采用的是4臺(tái)4700m2橫管冷卻器并聯(lián)操作，可以將煤氣溫度降低至21℃。為達(dá)到此溫度要求，低溫水溫度控制在18℃以下，初冷器具有良好的換熱效果。

3.2.2 加強(qiáng)預(yù)冷塔操作

在脫硫和再生操作中，前者是放熱反映，但溫度太低不利于再生操作。經(jīng)綜合考慮，我們將煤氣溫度控制在25℃，脫硫液溫度控制在28℃，同時(shí)預(yù)冷器阻力應(yīng)控制在500Pa以下。

3.2.3 氨源供給方式

經(jīng)氣浮除油后的剩余氨水代替濃氨水補(bǔ)入反應(yīng)槽，大大降低了對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕。

3.3 液氣比的控制

增加液氣比可使傳質(zhì)面迅速更新，同時(shí)可降低溶液中的H2S分壓差，提高氣液兩相間H2S的分壓差，以提高吸收推動(dòng)力，有利于脫硫效率的提高。當(dāng)液氣比達(dá)到一定程度后，脫硫效率不再明顯增加，反而會(huì)增加動(dòng)力消耗。我廠單塔進(jìn)料流量控制在1200m3/h。

3.4 再生空氣量與再生時(shí)間的控制

氧化1kgH2S的理論空氣量為2m3，在生產(chǎn)實(shí)踐中，由于浮選泡沫的需要，我廠單個(gè)再生塔的鼓風(fēng)強(qiáng)度一般控制在1200m3/h。為保證再生反應(yīng)的充分進(jìn)行，再生時(shí)間控制在40min左右。

3.5 脫硫液中雙副鹽的控制

在脫硫催化再生過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生副反應(yīng)，生成NH4CNS

和（NH4）2S203，當(dāng)雙副鹽積累到一定程度時(shí)，會(huì)大大降低脫硫效率，因而必須定期排鹽，以降低整個(gè)系統(tǒng)中的鹽含量，我廠雙副鹽的含量控制在200g/L以下。

3.6 懸浮硫的控制

循環(huán)液中存在著單質(zhì)硫必須提出。否則不僅會(huì)影響脫硫效率，而且會(huì)造成系統(tǒng)堵塞。從我廠的生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，懸浮硫含量應(yīng)控制在1.5g/L以下。

3.7 煤氣系統(tǒng)阻力的控制

脫硫塔采用2臺(tái)花環(huán)填料塔串聯(lián)操作。當(dāng)整個(gè)脫硫系統(tǒng)阻力大于1500Pa時(shí)。即使工藝參數(shù)符合指標(biāo)要求，也會(huì)因噴淋不均勻，造成吸收不完全，影響脫硫效果。

3.8 煤氣中雜質(zhì)的控制

HPF氨法脫硫工藝要求進(jìn)入脫硫塔的煤氣中焦油含量≤50mg/m3。我廠采取了以下措施：

3.8.1 控制好初冷后煤氣溫度

我廠橫管初冷器后煤氣溫度控制在18-21℃之間，在這個(gè)溫度下，煤氣中的大部分焦油和萘等雜質(zhì)被冷凝下來(lái)，隨冷凝液進(jìn)入機(jī)械化澄清槽[2]。

3.8.2 開好電捕焦油器

電捕焦油器在高壓電場(chǎng)作用下，煤氣中的焦油霧被捕集下來(lái)，進(jìn)一步降低了煤氣中焦油的含量，為保證電捕焦油器的正常運(yùn)行，定期用熱氨水或蒸汽清掃。

3.8.3 利用預(yù)冷塔

在預(yù)冷塔中，能夠進(jìn)一步去除煤氣中的焦油和萘，因而，控制好預(yù)冷塔循環(huán)液噴灑溫度至關(guān)重要。我廠循環(huán)噴灑液溫度控制在28℃以下，同時(shí)用剩余氨水作為補(bǔ)充水，以降低噴灑液中的焦油含量。

3.9 催化劑的添加

催化劑在脫硫和再生過(guò)程中，均起很大作用。催化劑的添加方式直接影響到系統(tǒng)中催化劑濃度和均勻度。在生產(chǎn)過(guò)程中，我廠將催化劑的添加方式由每天添加一次催化劑改為定時(shí)添加，脫硫液中催化劑濃度變化較小，硫泡沫生成穩(wěn)定。

實(shí)施步驟如下：①催化劑ZL的濃度由40ppm將至10ppm（圖1）;②揮發(fā)氨的濃度由12g/L將至2g/L左右（圖2）;③脫硫廢液外排量由每日50t降至35t左右;④加強(qiáng)預(yù)冷塔操作，將煤氣溫度控制在25℃，脫硫液溫度控制在28℃，同時(shí)預(yù)冷器阻力應(yīng)控制在500Pa以下。

整理數(shù)據(jù)，總結(jié)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，得出結(jié)論：脫硫塔后H2S在試驗(yàn)期間沒有明顯變化，由于吸收溫度比較低，脫硫效果仍然比較高（圖3）。

4 結(jié)論

在保證脫硫塔后，H2S小于100的情況下，催化劑ZL的濃度由40ppm將至10ppm，年耗催化劑由20t將至5t左右，僅此一項(xiàng)年節(jié)約成本約500萬(wàn)元左右。揮發(fā)氨的濃度由12g/L將至2g/L左右，脫硫液的堿度降低有效的阻止了設(shè)備及管道的腐蝕程度，年節(jié)約成本約200萬(wàn)元左右。脫硫廢液外排量由每日50t降至35t左右，一年減少外排量約5000t，大大較少了運(yùn)輸成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。經(jīng)過(guò)以上工藝優(yōu)化，年節(jié)約成本700萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)：

[1]范伯云，李哲浩.焦化廠化產(chǎn)生產(chǎn)問(wèn)題[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

[2]季廣詳，新建焦化廠的工藝選擇與環(huán)境保護(hù)[J].煤化工，2005，33（1）：28-33.

作者簡(jiǎn)介：

孫治民（1982- ），男，漢族，遼寧本溪人，學(xué)士，2005年本科畢業(yè)于中南大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事煤化工工藝方面工作。