公司脫硫系統(tǒng)是由東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司設(shè)計(jì)的，大膽采用在焦化行業(yè)為數(shù)不多的噴射再生工藝。脫硫系統(tǒng)處于煤氣鼓風(fēng)機(jī)之后，屬于正壓工藝控制狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)考慮一次性投資問(wèn)題，沒(méi)有上予冷系統(tǒng)，從而給夏季生產(chǎn)帶來(lái)了不便。為了擺脫這種被動(dòng)局面，東昌焦化根據(jù)工廠生產(chǎn)特點(diǎn)，博采眾長(zhǎng)，歷經(jīng)不懈探索創(chuàng)新，果斷把原正壓工藝改為全負(fù)壓操作工藝，取得了十分滿(mǎn)意的效果。在全球經(jīng)濟(jì)形勢(shì)日益嚴(yán)峻，煤化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷下滑，企業(yè)生存狀況舉步維艱的背景下，該工藝推廣應(yīng)用前景尤為廣闊。

1、理論成因

人孰共詳，焦?fàn)t煤氣中的氨與硫化氫在氣相中并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但是一旦進(jìn)入液相就會(huì)立刻發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物。既然是以氨為堿源吸收硫化氫，那么我們先不談液相中氨的問(wèn)題。而硫化氫從氣相進(jìn)入液相是完全受氣膜控制的典型物理吸收過(guò)程。硫化氫的吸收經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程，即硫化氫從氣相向液相移動(dòng)的溶解過(guò)程和硫化氫分子在溶液中的解離過(guò)程。討論一下影響其吸收的溶解因素成為擺在我們面前的首要任務(wù)。硫化氫溶于水，其溶解度取決于溶液溫度，溶液溫度愈低溶解度愈大，且氣液相的H₂S平衡受亨利定律支配，即PH₂S=HC。

表一：H₂S的亨利系數(shù)與溫度變化關(guān)系如下：

而影響其吸收推動(dòng)力的是氣相中硫化氫的分壓和液相表面硫化氫的分壓。但在實(shí)際生產(chǎn)中，氣相中硫化氫的分壓（即濃度）要受到配煤煤種、配煤比例、入爐成本、硫的轉(zhuǎn)化率等諸多因素的影響，近乎是不可更改的。那么我們唯一可做就是降低液相表面硫化氫的分壓。也就是減少以分子狀態(tài)存在于液相的硫化氫。而液相中硫化氫的多少完全取決于硫化氫的解離度（即電離程度）。硫化氫的電離又受到二級(jí)電離平衡方程式和的絕對(duì)控制。且伴隨著硫化氫的解離，溶液中的硫化氫隨之減少，并降低界面上硫化氫的分壓，從而使氣相中的硫化氫迅速向液相移動(dòng)。過(guò)程的終點(diǎn)必將是解離達(dá)到平衡，即液相中的硫化氫在界面上的分壓與氣相中硫化氫的分壓達(dá)到平衡。由此看來(lái)只有減少液相溶液中氫離子和硫氫根離子的濃度方是最佳方案。根據(jù)酸堿相遇迅速發(fā)生中和反應(yīng)的原理，提高脫硫液的堿度和PH值必成為首選。而欲提升堿度，即提高液相中游離氨的比例，則必須降低脫硫液的吸收溫度。促使脫硫液吸收煤氣中的氨形成游離態(tài)氨，當(dāng)溶液中存在游離態(tài)氨時(shí)，將加速硫化氫的解離，使界面處液面上的硫化氫分壓迅速降低，促進(jìn)了硫化氫從氣相向液相的溶解。直到液相中的NH3全部轉(zhuǎn)化成銨離子NH4+。反過(guò)來(lái)，伴隨著吸收溫度的降低，又有利于提高脫硫液吸收煤氣中氨的速度和提高溶液中氨的濃度，使PH值和堿度得到相應(yīng)的提高。從本質(zhì)上改變了硫化氫的吸收性質(zhì)，即從單純的物理吸收過(guò)程躍升為物理—化學(xué)吸收過(guò)程。當(dāng)然溫度也不宜過(guò)低，溫度過(guò)低會(huì)嚴(yán)重影響反應(yīng)速度和催化再生，使脫硫溶液發(fā)粘，影響浮選析硫。同時(shí)兼受到焦?fàn)t煤氣影響，其它酸性氣體如：CO2、HCN、CS2等同時(shí)進(jìn)入液相，與游離氨反應(yīng)生成副鹽，降低堿度，對(duì)脫硫產(chǎn)生不良影響，最終降低脫硫效率。從理論上說(shuō)，雖然我們可以通過(guò)調(diào)整指標(biāo)抑制副反應(yīng)，但客觀的講卻無(wú)法從根本上消除。另一個(gè)方面對(duì)硫氫根離子的選擇性氧化，則取決于催化劑的性能，它取決于催化劑的攜帶游離氧的能力和催化劑催化再生的活性。選擇適宜的催化劑是我們另外考慮的問(wèn)題?？v上所述，焦?fàn)t煤氣以氨為堿源的濕式氧化脫硫工藝的溫度條件成為影響硫化氫吸收和硫化氫解離的關(guān)鍵因素

2、全負(fù)壓脫硫與傳統(tǒng)正壓脫硫的對(duì)比

2.1  充分利用自產(chǎn)氨源，將脫硫裝置設(shè)置于硫銨裝置前，則無(wú)須外購(gòu)其它堿源，牢固的樹(shù)立起成本優(yōu)勢(shì)。

2.2  優(yōu)化工藝操作條件，節(jié)能降耗

（1）由于脫硫工序后置，前面設(shè)置了洗苯、電捕焦油器等設(shè)備減輕了煤氣中夾帶的焦油、苯、萘等有機(jī)雜質(zhì)，提高了苯、萘、焦油的回收率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)削弱了由雜質(zhì)產(chǎn)生的脫硫消泡、脫硫液變渾、催化劑喪失活性甚至中毒的現(xiàn)象，降低了催化劑用量，減少了脫硫運(yùn)行費(fèi)用。

（2）溫度變化控制合理。煤氣經(jīng)初冷器冷凝降溫（溫度控制22℃~25℃），即使再經(jīng)過(guò)洗苯、洗萘、除油、除塵等處理，溫度也低于30℃，完全滿(mǎn)足氨法脫硫要求的30℃左右的吸收溫度。兼之脫硫后充分利用了鼓風(fēng)機(jī)的壓縮熱能，將煤氣溫度提升至48℃~58℃，又滿(mǎn)足了硫銨生產(chǎn)50℃左右最佳操作溫度，系統(tǒng)溫度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，煤氣無(wú)須再經(jīng)歷預(yù)冷和預(yù)熱的兩次換熱處理，減少了水、電消耗和剩余氨水循環(huán)降溫過(guò)程的氨損失，既節(jié)能又環(huán)保。

（3）降低了設(shè)備的固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行費(fèi)用。由于不再使用對(duì)脫硫煤氣降溫的預(yù)冷塔、剩余氨水冷卻器、循環(huán)冷卻氨水換熱器、循環(huán)冷卻氨水泵和對(duì)硫銨的煤氣預(yù)熱器等設(shè)備，極大的減輕了企業(yè)運(yùn)行費(fèi)用。

（4）增加貧液換熱器，，降低貧液溫度，為最大限度的吸收煤氣中的氨、確保脫硫液的總堿度提供了基礎(chǔ)保障。由于脫硫反應(yīng)皆為放熱反應(yīng)，因而從富液至貧液的轉(zhuǎn)變過(guò)程中勢(shì)必提高脫硫液溫度。由于前述原因，即使煤氣溫度較低也不能形成良好的吸收效果，故而應(yīng)該控制適宜的貧液溫度（脫硫液溫度比煤氣溫度高2℃~5℃）來(lái)滿(mǎn)足吸收要求。即通過(guò)調(diào)整換熱器的進(jìn)水量完全能夠?qū)崿F(xiàn)此目的。

2.3 關(guān)于再生

脫硫再生系統(tǒng)采用的是噴射再生工藝而非高塔再生運(yùn)行，其工藝先進(jìn)，再生效果好（再生后貧液懸浮硫能達(dá)到0.2g/L以下,這在焦化行業(yè)屬領(lǐng)先水平），更便于觀測(cè)再生、溢流狀況。此時(shí)富液從脫硫塔底部出來(lái)，進(jìn)富液槽，經(jīng)富液泵加壓后，通過(guò)噴射器噴嘴時(shí)形成射流并產(chǎn)生局部負(fù)壓，自動(dòng)吸入空氣。此時(shí)氣液兩相被高速均勻混合，液相又處于極度湍動(dòng)狀態(tài)，再經(jīng)收縮區(qū)、喉管、擴(kuò)散管、尾管強(qiáng)化反應(yīng)后、進(jìn)入再生槽內(nèi)進(jìn)行氧化再生。泡沫通過(guò)多孔板分布器均勻分布上浮，進(jìn)行單質(zhì)硫的浮選。即在空氣的作用下，互相碰撞凝聚結(jié)成大硫團(tuán)，聚集形成泡沫層隨空氣上浮溢流至泡沫槽，輸送到熔硫崗位。清液則進(jìn)入清液環(huán)道，經(jīng)液面調(diào)節(jié)器去貧液槽。不再利用鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹風(fēng)，而是依靠自吸空氣，兼之在再生槽放散管采用回吸技術(shù)，極大的減輕了高塔再生過(guò)程中的尾氣排放帶來(lái)的氨損和環(huán)保問(wèn)題。同時(shí)在熔硫環(huán)節(jié)實(shí)施“三沉一降”技術(shù)，減少了廢液的氨損和雜質(zhì)，降低溶液中懸浮硫，使各組份得到調(diào)整恢復(fù)，使進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的機(jī)械性物質(zhì)（如粉塵、煤粉顆粒、焦油、硫渣、催化劑雜質(zhì)等）和產(chǎn)生的副鹽等各種廢棄物隔離出系統(tǒng)，為脫硫廢液重新再循環(huán)利用打下良好基礎(chǔ)。兼之在循環(huán)液管理中實(shí)施大液氣比（液氣比控制于30~42）、小溶劑量（催化劑用量控制于2Kg~4Kg ），使塔阻控制較低（小于1KPa），副鹽增長(zhǎng)較慢，始終維持小于250mg/L。

2.4 開(kāi)源“截”流增加副鹽提取設(shè)備，實(shí)現(xiàn)廢棄物質(zhì)資源化

由于脫硫液中不可避免的含有酸性比HS^－強(qiáng)的HCO₃^－、SCN^－ 、HSO₃^－等離子，它們與銨離子的結(jié)合能力要強(qiáng)于HS^－與NH₄⁺的結(jié)合，從而使硫化氫的解離反應(yīng)向逆向移動(dòng)。使溶液中分子態(tài)硫化氫濃度增加，提高了液相界面上的分壓，增加了硫化氫的吸收阻力。同時(shí)產(chǎn)生的副鹽不斷積累將嚴(yán)重腐蝕設(shè)備和阻撓硫化氫的吸收，影響脫硫的穩(wěn)定運(yùn)行。以往脫硫廢液的處理方式簡(jiǎn)單，直接摻入煉焦配煤中。雖然研究表明，在焦?fàn)t的煉焦條件下，摻入配煤中脫硫廢液的鹽類(lèi)，在炭化室內(nèi)高溫裂解生成硫化氫后，大部分進(jìn)入荒煤氣中，僅有極少部分參與焦炭反應(yīng)。所得焦炭含硫量?jī)H增加0.03％～0.05%，焦炭的抗碎和耐磨強(qiáng)度等指標(biāo)也無(wú)明顯變化。而且廢液中的NH4CNS在高溫裂解時(shí)轉(zhuǎn)化為N₂、NH₃和CO₂，并不轉(zhuǎn)化為HCN，但脫硫液自身的異味和含鹽的環(huán)保問(wèn)題和硫化氫的反復(fù)循環(huán)的吸收解析，硫的不能徹底分離解析，使其應(yīng)用效果大打折扣。應(yīng)用脫硫廢液處理及副鹽資源化利用技術(shù)，處理后的氨水全部回收，并可繼續(xù)用于脫硫系統(tǒng)。脫硫廢液經(jīng)處理后，其中的副鹽幾乎被全部提取，含鹽率大大降低，同時(shí)脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需額外補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、降低生產(chǎn)成本的目的。同時(shí)氨鹽的銷(xiāo)售也日漸水漲船高，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)收益。

3、結(jié)語(yǔ)

總之，經(jīng)歷工廠兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐，全負(fù)壓脫硫工藝是切實(shí)可行的。不僅保障了企業(yè)硫化氫的達(dá)標(biāo)排放，而且在深挖企業(yè)自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)合理高效開(kāi)發(fā)利用非再生能源，豐富脫硫工藝技術(shù)，減少污染物排放等方面，作出了卓越的貢獻(xiàn)。應(yīng)該具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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