PDS法焦炉煤气脱硫技术研究

陈秀刚(神华乌海能源西来峰煤化工公司 内蒙古 乌海 016000)

焦炉煤气是炼焦的副产物之一，因其热值高，CO含量低，广泛应用于城市居民燃气、高温工业炉的燃料、化工原料等方面。但未经净化处理的焦炉煤气中含有硫化氢(H2S)、有机硫、氰化氢(HCN)、焦油、萘等多种杂质。有机硫在高温下几乎全部转化成H2S，煤气中含硫以H2S为主，占90%以上。H2S是一种有毒有腐蚀性的气体，空气中浓度达到0.1%就能致人死亡，含H2S的焦炉气用于炼钢会降低钢材质量，H2S还能腐蚀输气管道，其燃烧产物SO2也会污染大气。因此必须对焦炉煤气中的H2S进行脱除。

目前，国内外焦炉气脱硫工艺多达几十种，按工艺特点可分为湿法脱硫和干法脱硫两大类。我国使用的湿法氧化脱硫工艺主要有：FRC法、TH 法、HPF法、PDS法、改良ADA法等；湿式吸脱硫收工艺主要有：以单乙醇胺为吸收剂的索尔菲班法(Sulfiban法)、以氨水为吸收剂AS循环洗涤法和以碳酸钠为吸收剂的真空碳酸钠法等[1]。本文对PDS法煤气脱硫工艺技术进行研究。

一、碱源的选择

焦化厂脱硫工艺中，一般采用氨或碳酸钠作为碱源，焦炉煤气中氨含量大致在4-6g/m3，如果焦炉气中H2S含量较低，在3-5g/m3范围内，可以选择以氨作为碱源；但的焦炉煤气中H2S含量大于6g/m3时，氨做碱源的脱硫效果就不理想了，需要外加碱源，成本较高。所以使用哪种碱源是焦炉气脱硫工艺的关键。

当焦炉煤气中H2S含量较高时，选择Na2CO3作为碱源，可以弥补煤气中氨碱源不足，保证脱硫效率。使用Na2CO3时，其含量控制在0.8-1.2 mol/L之间，系统碱度要掌握在0.3-0.4mol/L之间，p H值8.0-8.5，焦炉气入系统温度30-40℃，脱硫液温度35-42℃，脱硫效果良好。

二、PDS法的工艺原理

PDS也就是双核酞菁钴磺酸钠，它具有MPc-PcM的分子结构，由于该结构对H2S液相氧化反应具有极高的催化活性，其反应为自由基反应[2]，HS·自由基和O2在PDS分子的两个中心离子上协同产生，且通过O2-的交换反应可以产生HSx·自由基，PDS催化剂对H2S有很好的脱除作用，故PDS可以用于工业脱硫，可以用于焦炉气脱硫。第一系列过渡金属离子的催化活性顺序为Co>Ni>V>Fe>Cu>Cr>Mn。

三、工艺流程[3]

煤气经洗苯工艺后，进入脱硫工段，与脱硫液在脱硫塔内逆流喷洒接触，脱硫后进入捕雾器。脱硫液从脱硫塔底部经封液槽进入反应槽，经循环泵泵出后进加热器，再入再生塔，经其顶部经液位调节器溢流至脱硫塔，液位调节器前后U型弯出来的脱硫液送至提盐，由再生塔排液管来的脱硫液进入事故槽。

将泡沫槽用来收集再生塔溢出泡沫，而后将硫泡沫泵入熔硫釜，加热后溶液重回脱硫系统，硫颗粒变大沉降至釜底部，继续被熔融为液态硫，聚集到一定程度开闸放出硫。

废液提盐流程是由粗制的Na2S2O3离心液与泡沫槽和再生塔来的澄清液套用，通过粗制Na2S2O3原料槽加入蒸发器中浓缩液至过滤岗位。气体经冷凝冷却器冷凝后经水封返回反应槽。由粗制NaCNS溶解槽来的溶液加入酸破坏反应锅，由硫酸高置槽向酸破坏反应锅中加酸中和后溶液经真空过滤至碱中间锅，由溶碱槽向碱中和锅中加碱。由中间锅向精制蒸发器中加料,浓缩液至离心岗位，气体经冷凝冷却器冷凝后经水封槽返回反应槽。

四、影响因素

催化剂失活，PDS在使用过程中会因为煤气中的多种组份而失活，在脱硫工段前增加埔涤塔，能够有效去除煤气中的奈、焦油雾以及芳烃类物质，减少催化剂失活。PDS与配碱的添加方法，对脱硫效率影响也比较大，脱硫效率与pH值成正比，但如果碱度过高，pH值过大，不仅会增加碱耗还会因硫析出过快造成管道堵塞。

脱硫液中的副盐NaSCN、Na2S2O3浓度过大时，会导致溶液粘度增大，致使H2S、HCN吸收效率变低，脱硫液中的副盐必须定期排出。NaSCN、Na2S2O3也是宝贵的化工原料，副盐可以经过蒸馏、过滤、提盐等工艺，得到纯度高的副盐晶体。

煤气流出脱硫塔时会夹带一下脱硫液出来，这样会造成脱硫液利用率较低，成本增大，一般流速越快，夹带量就越大，为降低脱硫液的损耗，煤气须先经过捕雾器方可进入下道工序。

五、小结

PDS法煤气脱硫技术，具有良好的脱硫效果，可以根据生产的实际情况选择碱源。根据某厂生产实践证明，该工艺有以下优势：首先脱硫效率高，经PDS法脱硫中煤气中H2S含量降至5mg/m3以下，无需二次脱硫；再者脱硫液中不存在有毒化学成分，脱硫废液提盐后可得到有价值的副产品，是一种环保、低污染的环境友好型技术；其次是单质硫分离程度高，易浮选，不堵塔，系统中的游离硫组分浓度低，脱硫液呈清澈透明状；最后腐蚀程度低，设备使用周期延长，成本降低。如何更好地发挥PDS的催化活性、降低脱硫液中的悬浮硫是今后的研究方向。

[1]田贺忠，程轲，许嘉钰，等.焦化行业脱硫工艺多级模糊综合评价[J].煤炭学报，2010(9):1542-1547.

[2]陈彬，毛晓青，刘桂耘，等.PDS脱硫、脱氰反应机理的研究[J].石油与天然气化工，1995(2):75-79.

[3]杜若焦化厂煤气脱硫工艺方法的选择和应用[D].长春：吉林大学，2012.