脫硫工藝介紹及廢液的產(chǎn)生和處理獲獎科研報告

脫硫工藝介紹及廢液的產(chǎn)生和處理獲獎科研報告1

HPF脫硫工藝

1.1HPF脫硫工藝原理

HPF脫硫工藝利用蒸氨工段的氨作為堿源，以HPF為復(fù)合型催化劑的濕式氧化法脫硫。HPF脫硫的催化劑是由雙核酞菁鈷六磺酸銨（PDS）、對苯二酚（H）和硫酸亞鐵（F）組成。HPF對脫硫脫氰過程和再生過程均有催化作用。催化劑將煤氣中的H2S、HCN等酸性氣體轉(zhuǎn)化為硫氫酸銨等鹽類，從而使焦爐煤氣得到凈化。

1.2HPF法脫硫工藝流程

HPF法脫硫工藝流程。從冷凝鼓風(fēng)工段來的約50℃的煤氣進入洗萘塔，在塔內(nèi)煤氣與塔頂噴灑的循環(huán)氨水逆向接觸，除去煤氣中的大部分萘和焦油，氨水用泵送至機械化氨水澄清槽。洗萘后的煤氣進入預(yù)冷塔，在此進行冷卻溫度降至30℃左右進入脫硫塔，與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸以吸收煤氣中的硫化氫、氰化氫，脫硫后的煤氣進入下一工序。吸收了硫化氫、氰化氫的脫硫液從脫硫塔塔底用富液泵送往再生槽。經(jīng)富液泵加壓后，通過噴射器噴咀時形成射流并產(chǎn)生局部負壓，自動將空氣吸入。此時氣液兩相被高速均勻分布，處于高度湍動狀態(tài)，經(jīng)收縮區(qū)、喉管、擴散管、尾管強化反應(yīng)后、進入再生槽內(nèi)進行氧化再生。通過篩板均勻分布上浮，進行單質(zhì)硫浮選。即在空氣的作用下，互相碰撞增大結(jié)成小硫團，聚集形成泡沫層利用位差自流入泡沫槽。再生后的脫硫液用貧液泵循環(huán)使用。

1.3HPF法基本的反應(yīng)：

H2S+NH4OH→NH4HS+H2O

2NH4OH+H2S→（NH4）2S+2H2O

NH4OH+HCN→NH4CN+H2O

NH4OH+CO2→NH4HCO3

NH4OH+NH4HCO3→（NH4）2CO3+H2O

1.4脫硫液再生

伴隨上述脫硫反應(yīng)的進行，脫硫液中產(chǎn)生了大量的硫氫化銨、硫化銨、硫氰酸銨等，抑制了脫硫、脫氰反應(yīng)的進行，造成脫硫效率降低。為了保持較高的脫硫效率，同時實現(xiàn)對脫硫液循環(huán)使用，必須對脫硫液進行再生處理。

再生槽內(nèi)反應(yīng)：

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S↓

（NH4）2S+1/2O2+H2O→2NH4OH+S↓

（NH4）2SX+1/2O2+H2O→2NH4OH+SX

脫硫富液中的硫氫化銨、硫化銨、硫氰酸銨大部分在催化劑的作用下與氧氣反應(yīng)生產(chǎn)單質(zhì)硫、二氧化碳和氨水。其中單質(zhì)硫以固體硫膏的形式得到去除，CO2經(jīng)吹脫后逸出，氨水繼續(xù)使用，脫硫反應(yīng)的主要產(chǎn)物得到了去除。

1.5影響HPF法脫硫的因素

1.5.1脫硫塔的操作溫度。操作溫度是由進塔煤氣溫度和脫硫液溫度決定的。操作溫度高，會增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中的氨含量降低，脫硫效率下降;操作溫度低，不利于脫硫液再生反應(yīng)的進行，同時影響脫硫效率。一般在35℃左右HPF催化劑的活性最好。因此，在生產(chǎn)中煤氣溫度控制在25-30℃，脫硫貧液的溫度控制在35-40℃。

1.5.2液氣比。增加液氣比可以增加氣液兩相的接觸面積，并使傳質(zhì)表面迅速更新，增大吸收H2S的推動力，使脫硫效率提高。但液氣比增加到一定程度，脫硫效率的提高并不明顯，反而增加了貧富也泵的動力消耗。

1.5.3再生空氣強度。理論上氧化1kg硫化氫需要空氣量不足2m3，因浮選硫泡沫的需要，再生空氣用量一般為8-12m3/（kg·s）。

1.5.4煤氣中的雜質(zhì)。進入脫硫塔的煤氣焦油含量應(yīng)小于50mg/m3，萘含量不大于0.5g/m3。否則會使脫硫效率降低。

2脫硫廢液的產(chǎn)生及危害

2.1脫硫廢液的產(chǎn)生

在脫硫液再生過程中，還存在如下副反應(yīng)：

（NH4）2SX+NH4CN→NH4SCN+（NH4）2SX-1

2NH4HS+2O2→（NH4）2S2O3+H2O

2（NH4）2S2O3+O2→（NH4）2SO4+2S↓

上述副反應(yīng)產(chǎn)生的NH4SCN、（NH4）2S2O3和（NH4）2SO4（通常被稱為副鹽）在脫硫液中不斷積累，達到一定濃度后，嚴重影響再生反應(yīng)的進行，進而影響硫化氫和氰化氫的吸收。

生產(chǎn)實際表明，當脫硫液中副鹽濃度增長到250g/L后，塔后硫化氫含量就會超過50mg/L。因此必須將脫硫液排出一部分，同時補充新液，以降低脫硫液中副鹽含量。脫硫廢液因此產(chǎn)生。

2.2脫硫廢液的組成及危害

脫硫廢液中的主要成分是副反應(yīng)產(chǎn)生的NH4SCN、（NH4）2S2O3和（NH4）2SO4等鹽類。一般脫硫廢液中硫氰酸銨和硫代硫酸銨的含量在200g/L以上。同時，由于催化劑的加入，脫硫廢液還含有少量催化劑：對苯二酚（H）、PDS（雙核酞菁鈷磺酸鹽）、硫酸亞鐵（F）等。此外，脫硫廢液還含有多種金屬離子、懸浮硫、焦油等物質(zhì)。上述物質(zhì)都具有毒性，對動植物、水體都有很大的危害。因此脫硫廢液的必須妥善處置。

2.3脫硫廢液的處置

2.3.1源頭上控制，減少產(chǎn)生量通過生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)應(yīng)從脫硫液溫度、pH值、懸浮硫含量、催化劑濃度以及再生空氣量等指標的操作加以控制，以減少脫硫廢液的產(chǎn)生。

2.3.2.配煤處理根據(jù)鹽類高溫易分解的性質(zhì)，將脫硫廢液配至煉焦煤中進行處理，各類銨鹽在焦爐內(nèi)熱裂解，大部分鹽最終分解為NH3、H2S、CO2和N2。將脫硫廢液配入煉焦煤中進行處理。

2.3.3.燃燒法燃燒法的具體應(yīng)用工藝有昆帕克斯（COMPACS）法制硫酸工藝。

2.3.4.結(jié)晶分離結(jié)晶分離處理是采用蒸發(fā)的方法將副鹽以結(jié)晶的形式從脫硫廢液中分離出來。蒸發(fā)出來的蒸汽經(jīng)冷凝后回配到脫硫系統(tǒng)中繼續(xù)使用。