提高以氨为碱源焦炉煤气氧化法脱硫效率的必要条件.docxVIP

提高以氨为碱源焦炉煤气氧化法脱硫效率的必要条件?? 季广祥（安阳钢铁集团公司，安阳455004)? ? 以氨为碱源的湿式氧化法焦炉煤气脱硫工艺，因其具有无需外购碱源的成本优势，在焦化厂获得了广泛应用。但脱硫效率大多达不到国家发改委关于焦化市场准入的标准和其他的相关标准，已成为当前焦化厂市场准入和环保验收的一大难题。因此，及时分析以氨为碱源时影响脱硫效率的关键因素，并在此基础上提出改进对策，已刻不容缓。 E9 k1 T# [, _9 _- \% i? ? 国家发改委于2005年1月1日起实行的焦化市场准入标准规定，工业用焦炉煤气脱硫后的硫化氢的质量浓度应≤300mg/m3；国家环保总局颁布的HJ/T126-2003《清洁生产标准炼焦行业》规定，焦炉煤气必须全部进行脱硫，作工业燃料的焦炉煤气中的硫化氢的浓度应≤200mg/m3；作城市煤气的应≤20mg/m3。当前绝大多数以氨为碱源焦化厂脱硫后的焦炉煤气中的硫化氢含量难以稳定达标，一般在500～1500mg/m3波动，个别厂甚至高达1800～2000mg/m3。6 V! o/ n. N, H7 Q8 u1? ?影响脱硫效率的因素( {5 y) J y3 w, m% m1.1??温度? ? 湿式氧化法脱硫过程大体包括气相中的硫化氢转入液相（被脱硫液吸收）、液相中的硫化氢解离形成HS－、HS－被脱硫剂释放的氧选择氧化生成元素硫。? ? 硫化氢从气相转入液相是典型气膜控制的物理吸收过程，因此决定该吸收过程的因素是气相中的硫化氢分压和液相表面的硫化氢分压，实质上这一影响是通过气液相中的硫化氢浓度以及吸收温度起作用的。气相中的硫化氢浓度是不能改变的，而液相中的硫化氢呈分子状态的浓度受制于脱硫液的碱度和温度。碱度升高，在一定范围内有利于提高硫化氢的解离，降低溶液中以分子状态存在的硫化氢，因而降低溶液表面的硫化氢分压，使硫化氢的吸收推动力增高，从而改善硫化氢的吸收条件；而吸收温度降低在一定程度上有利于硫化氢的吸收过程，也有利于提高脱硫液中氨的浓度，使脱硫液的pH值和碱度相应提高，促进脱硫液中硫化氢的解离，进而促进硫化氢的吸收脱硫液碱度的提高，可以从本质上改变硫化氢吸收的性质，即随着脱硫液碱度的提高，从物理吸??向物理-化学吸收转变，当脱硫液在足够高碱度的条件下，且硫化氢解离伴随HS－的氧化连续进行，于是硫化氢的吸收转变为物理-化学吸收，即半化学吸收的典型过程/ l2 n/ n! a/ B9 o9 A??j* y( t? ? 综上所述，焦炉煤气应用以氨为碱源的氧化法脱硫时，温度条件是影响硫化氢吸收以及使硫化氢的吸收从物理吸收转变为半化学吸收的关键因素。而HS－的选择性氧化则是整个脱硫过程必不可少的辅助条件。前者取决于过程温度，后者取决于脱硫剂的性能。? ? 在没有煤气预冷塔的情况下，进入脱硫塔的煤气温度高达55℃（露点45℃左右），只要保持循环脱硫液温度近于煤气的露点温度，无需按惯例使循环脱硫液温度保持高于煤气温度3℃（夏季）～5℃（冬季）。在此温度下，如煤气含氨6g/L，则在平衡条件下，溶液中游离氨仅6～7g/L, pH值约为8. 2，溶液中硫化氢的解离度仅90%。如有煤气预冷塔，则可使煤气温度冷却至22～23℃，此时脱硫温度为25 ℃，其游离氨含量将达12～15g/L, pH=9，溶液中硫化氢的解离度则高达99%。由于煤气在预冷塔中冷却的温度较低，如22～23℃，脱硫液中氨的浓度可从6～7g/L提高到12g/L，比没有预冷塔提高了5～6g/L，从而使硫化氢的解离度提高了近10%，在同样采用888-JDS脱硫剂的情况下，脱硫效率可从90％左右提高到99. 7％以上 ,脱硫后煤气中的硫化氢含量可降至20mg/m3左右。? ? 焦炉煤气中的氨和硫化氢在气相中并未发生化学反应，一旦进入液相则立即发生化学反应，形成新的化合物，但是如果没有后续的解离和HS－的氧化过程，则该反应会很快趋于平衡而终止。硫化氢溶于水，其溶解度决定于溶液温度，温度降低则硫化氢的溶解度增高，且当溶液中硫化氢的质量分数＜5%时，气液相的硫化氢平衡受亨利定律支配，其表达形式如下。# z1 R??w1 o# y3 N7 X? ?? ?? ?? ?? ?P硫化氢 ＝HC? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???(1)? ? 式中的P硫化氢为平衡时液体表面的硫化氢分压，×10-6mmHg（1.33×10-4Pa）；H为亨利系数，×10-6mmHg（1.33×10-4Pa）；C为单位体积溶液中硫化氢的摩尔分数。8 J* N( ?8 Z, K5 v o) u7 k1 V? ? 而亨利系数H的大小取决于温度，且随温度的升高而升高。硫化氢的亨利系数与温度的关系如表1所示。) ] L??j+ |9 w8 J