浅谈终冷碱洗脱硫工艺

2018-01-10李桂华中冶焦耐大连工程技术有限公司辽宁大连116000

化工管理 2017年35期

李桂华（中冶焦耐（大连）工程技术有限公司，辽宁大连 116000）

以煤为原料，在制造煤气的工艺过程中，约30%的硫从煤转移到煤气中，并主要以H2S形式存在。焦炉煤气中一般含有6～8g/m3H2S，燃烧时生成硫氧化物，严重污染大气。以氨为碱源、HPF为催化剂的脱硫新工艺，脱硫效率不低于99%，同时脱氰效率达到80%。脱硫后煤气中H2S含量可达60～100mg/m3，结合蒸氨加碱分解固定铵工艺，终冷碱洗脱硫工艺的脱硫效率达到了60～80%，可使脱硫后的煤气含硫指标达到城市煤气的标准，从而节省了再次脱硫的费用。

1 流程简述

从硫铵饱和器来的～55℃的煤气，首先进入终冷塔分二段冷却（详见图1）。36℃的下段循环冷却水从塔中部进入终冷塔下段，与煤气逆向接触，将煤气冷到～38℃后，煤气进入终冷塔上段。而循环冷却水经下段循环冷却水冷却器，用循环水冷却到36℃进入终冷塔下段循环使用。25℃的上段循环冷却水从塔顶部进入终冷塔上段，将煤气冷到27℃后，煤气去洗苯塔。而上段循环冷却水经上段循环冷却水冷却器，用低温水冷却到25℃进入终冷塔上段循环使用。同时，在终冷塔上段加入一定碱液，用以脱除煤气中的H2S，保证煤气中的H2S含量＜20mg/m3。下段排出的冷凝液送至酚氰废水处理站；上段排出的含碱冷凝液送至蒸氨塔顶，用于分解剩余氨水中的固定铵。

2 反应机理

H2S、HCN和CO2与NaOH反应式如下：

终冷塔排出的含碱冷凝液在蒸氨塔中分解固定铵反应（以NH4Cl为例）：

3 工艺特点

终冷碱洗工艺，是利用分解剩余氨水中固定铵所需的一定量碱液，将这部分碱液可先加到终冷塔上段对煤气进一步脱硫，然后从上段含碱冷凝液中抽出一部分加到蒸氨塔去分解固定铵，这样达到综合利用碱液的目的。

煤气中含有大量的CO2，它和H2S、HCN同属酸性，当碱吸收H2S、HCN的同时，也必然会吸收CO2。CO2吸收越多，所耗的碱越多，而碱的耗量是与剩余氨水中固定铵的含量相对应的，同时也导致操作费用过大。因此，希望尽可能的选择性吸收H2S和HCN。

用碱（NaOH）作吸收剂时，CO2、H2S和HCN的吸收反应如下：

反应（d）（e）（f）是离子反应，瞬间即能完成。反应（a）是水合反应，反应（b）（c）是电离反应，据资料介绍反应（b）（c）要比反应（a）快很多。根据相际传质的双膜模型理论，用碱液吸收H2S、HCN时液膜阻力很小，与H2S、HCN溶解的气膜阻力相比，小的可以忽略不计，为气膜阻力控制型；而吸收CO2时，液膜阻力较大，即吸收受CO2溶解的气膜阻力和液膜阻力共同控制，为双膜阻力联合控制型。由此可见，用碱液吸收H2S、HCN时要比吸收CO2时速度快的多，这就给碱液选择性吸收H2S、HCN奠定了基础。

碱液选择吸收H2S、HCN的关键是气液接触时间，由于H2S、HCN吸收速度快，在吸收时首先被吸收下来，因此选择恰当的吸收时间就可以使H2S、HCN尽可能的被吸收下来，而CO2少被吸收下来，即选择性吸收H2S、HCN。

碱洗段碱液碱度主要是由蒸氨塔分解固定铵的碱液需要量决定的。蒸氨塔分解固定铵的碱液需要量远大于碱洗段吸收H2S、HCN的碱液需要量，故在碱洗段不存在碱液需要量不足的问题。并且由于碱液的过量，在考虑适当的喷淋密度下，碱洗段的脱硫效率完全可以达到60～80%，即可使脱硫后的煤气含硫指标达到＜20mg/m3的城市煤气标准。