“矮塔式”HPF脱硫工艺的应用

　　煤气中的硫化物主要取决于配煤的硫含量，一般干煤含全硫为0.5%~1.2%，炼焦过程大部分转入焦炭中，还有20%~40%转入荒煤气中。配煤的挥发分和炼焦温度越高，则转入煤气中的硫就越多。煤气中的硫化物按化合态可分为两类：一类是硫的无机物，主要是硫化氢；另一类是硫的有机化合物，如二硫化碳、噻吩及氧硫化碳等。有机硫化物在较高温度下进行反应，几乎全部转化为硫化氢。　　20世纪90年代以前，焦化厂受各种条件的限制，只对用于城市煤气的焦炉煤气进行脱硫。随着钢铁工业的发展和环境保护要求的提高，人们逐步认识到，焦炉煤气脱硫有着十分重要的意义：① 对于焦化厂本身，硫化氢是一种有害杂质，对煤气净化设备和管道都有腐蚀,并且硫化氢还会对化工回收产品的质量造成影响；② 焦炉煤气作为工业燃料，其中的硫化氢在燃烧过程会转化为二氧化硫，造成尾气含硫严重超标；③ 脱除煤气中的硫化氢可以使钢铁企业生产出优质钢铁，满足国民经济的需要；④ 硫化氢是重要资源，可以用作原料生产硫磺或者硫酸，创造一定经济价值。　　1、脱硫工艺简介　　脱硫工艺可分为干法和湿法两大类，由于焦炉煤气处理量大，所以多采用湿法脱硫技术。按反应机理不同，分为湿式氧化法和湿式吸收法。　　湿式氧化法以钠或煤气中的氨为碱源，采用不同的添加剂作催化剂从煤气中吸收硫化氢，并通过再生系统将其氧化生成单质硫。湿式氧化法脱硫工艺包括HPF脱硫工艺(以醌、钴、铁构成的复合催化剂)、ADA脱硫工艺(以1，4-蒽醌二磺酸钠为催化剂)、FR脱硫工艺(以苦味酸为催化剂)及TH脱硫工艺(以1，4-萘醌二磺酸钠为催化剂)等。　　湿式吸收法以钾、钠、氨等碱性物质作为吸收剂从煤气中吸收硫化氢，再通过解吸系统还原为含有硫化氢的酸性气体。借助制酸技术或克劳斯工艺，将酸性气体转化成硫酸或优质硫磺产品。湿式吸收法脱硫包括真空碳酸钾脱硫、氨硫联合洗涤及单乙醇胺法等。　　2、典型HPF脱硫工艺　　HPF脱硫工艺是中冶焦耐工程技术有限公司和无锡焦化厂于20世纪90年代共同研发的湿式氧化脱硫工艺。主要工艺原理：以煤气中的氨为碱源，通过脱硫液循环喷洒吸收煤气中的H2S等酸性组分，在空气中氧的作用下将其转化为硫磺产品而回收。使用的催化剂为对苯二酚、PDS和FeSO4组成的醌钴铁类复合催化剂，简称为HPF工艺。典型的HPF工艺流程见。　　经预冷后的煤气从脱硫塔底部进入，脱硫贫液从塔顶喷淋，两者逆流接触以吸收H2S，同时吸收煤气中的氨作为碱源。从塔底流出的脱硫富液由循环泵送入再生塔底，同时从再生塔底部鼓入空气，在催化剂的作用下脱硫富液在塔内氧化再生。再生后的脱硫贫液自流回到脱硫塔顶循环使用，析出的硫磺附着在空气泡上，在空气的浮选作用下，升至再生塔顶扩大部分，富集后自流入泡沫槽，经熔硫釜或板框压滤机处理成为硫磺产品。由于脱硫贫液依靠自流进入脱硫塔内，所以再生塔必须保证高度，故这种脱硫再生方式在行业内简称“高塔式”HPF脱硫。高塔脱硫工艺效果稳定，工艺成熟，操作简单，是目前应用较广的HPF脱硫工艺。　　3、FRC脱硫制酸工艺　　FRC脱硫制酸工艺由FUMAKS-RHODACS法脱硫脱氰和COMPACS法废液焚烧、干接触法制取浓硫酸组成。FRC法脱硫制酸技术最早应用于天津第二煤气厂和宝钢焦化三期。其主要原理是以煤气中的氨为碱源，以苦味酸为催化剂的湿式氧化法脱硫。　　FRC工艺流程见，经预冷后的煤气从FR脱硫塔底部进入，在吸收塔中用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H2S、HCN，吸收了H2S、HCN的循环脱硫液送到再生塔，用压缩空气进行再生，再生的循环脱硫液送回吸收塔顶部循环喷洒。一部分循环脱硫液送入离心机进行硫磺离心分离，所得滤液经浓缩后与分离的硫磺一起送往制酸单元。　　4、“矮塔式”HPF脱硫工艺的应用　　新疆众泰焦化厂在FR工艺流程中使用HPF催化剂脱除煤气中的硫化氢，离心机后配熔硫釜熔硫，工艺流程见。　　这种新脱硫工艺的优点：① 硫泡沫先经过离心机离心分离，进入熔硫釜的浆液含硫比例高，所以熔硫蒸汽用量仅为原HPF熔硫工艺的1/10；② 氧化再生使用FR脱硫工艺的再生塔，内设空气预混喷嘴和气泡分离器，再生空气用量少，再生尾气可直接回兑入脱硫塔后煤气管道中，省去了原HPF脱硫工艺的尾气洗涤部分，无尾气外排；③ 再生塔高度显著降低，节省了设备投资；④ HPF催化剂相对于苦味酸催化剂耗量少，不但节省后续费用，而且解决了由于苦味酸是爆炸危险品，运输贮存困难的问题；⑤ 解决了FRC脱硫后续制酸部分流程长、一次性投资大的缺点。　　该脱硫工艺2012年3月建成投产，至今运行效果良好。表1列出2017年1月的平均生产数据。　　5、结语　　将HPF与FR脱硫工艺结合起来，发挥各自的优点，设计出的矮塔式HPF脱硫工艺是一种成熟可靠的焦炉煤气脱硫工艺，为客户节省了投资。