负压HPF法脱硫副盐转化关系探讨分析

杨 涛

(济钢集团国际工程技术有限公司，山东 济南 250101)

焦炉煤气中的H2S是一种有毒、有害的物质，它腐蚀化学产品回收的设备及煤气贮存输送的设备。H2S含量较高的焦炉煤气用于炼钢，会使钢的质量降低；用于合成氨生产时，会使催化剂中毒和腐蚀设备；用作城市煤气，硫化氢及其燃烧产物二氧化硫会形成酸雨破坏环境卫生，影响人民健康。所以，煤气脱硫显得十分重要。国家对环保的要求越来越严格，抓环保的力度也在不断加强。为了更好的适应环保的新要求，需进一步加大环保投入力度。某厂采用了HPF脱硫工艺，通过进行不断的调试，脱硫塔后硫化氢含量不断降低，硫膏产量提高，脱硫液各项化验指标均处于较好水平，脱硫效率明显提高。现场环境得到有效改善，创造了较大的环保和经济效益。

1 HPF法脱硫原理

基本反应如下：

H2S+NH4OH→NH4HS+H2O

2NH4CN+S→NH4SCN+2H2O

NH4OH+HCN→NH4CN+H2O

NH4OH+CO2→NH4HCO3

2NH4OH+CO2→(NH4)2CO3+H2O

再生塔内发生的基本反应如下：

NH4HS+1/2O2→NH4OH+S

NH4CNS+1/2O2+3H2O →2NH4OH+S+CO2

除以上反应外，还进行以下副反应：

2NH4HS+2O2→(NH4)2S2O3+H2O

2(NH4)2S2O3+O2→2(NH4)2SO4+2S

从上述化学反应方程式可以看出，在脱硫过程中主要产生(NH4)2S2O3、NH4CNS等 副盐，需定期将脱硫液送至提盐工序进行脱盐处理，否则当脱硫液中盐类浓度积累较高时，会严重影响脱硫脱氰效率。

2 脱硫副盐转化关系计算论证

2014年某月，该厂脱硫整体运行稳定。为进一步对脱硫转化关系进行计算论证，现以该月实际生产情况为例计算脱硫系统副盐转化率。

2.1 吸收的H2S中硫的含量

塔前硫化氢：9.74g/m3；塔后硫化氢：200mg/m3；煤气发生量：3.8万m3/h。

则脱硫系统回收的H2S的量为：

38000×(9.74-0.2)×24×31/1000/1000=269.71吨

H2S中S的质量分数为：

则全月回收H2S中S的总量为：

St=269.71×94.12%=253.85吨

2.2 脱硫液化验指标

该月，脱硫系统稳定运行，脱硫液各项化验指标基本维持稳定。其中，副盐浓度化验数据统计如表1所示。

从表1可以看出，该月：

(1)1#脱硫系统硫代盐平均含量为170.09 g/L，硫氰盐平均含量为148.86 g/L，两盐总量为318.95 g/L 。1#脱硫系统两盐浓度偏高。

(2)2#脱硫系统硫代盐平均含量为137.45 g/L，硫氰盐平均含量为131.18 g/L，两盐总量为268.63 g/L 。2#脱硫系统两盐浓度处于较好水平。

2.3 副盐量计算

1#、2#脱硫系统中副盐含量基本维持稳定，副盐含量趋势图如图1所示。

图1 脱硫系统副盐含量走势图

从图1可以看出：1#脱硫系统副盐含量月初为307.24g/L,月末为305.39g/L，全月平均含量为318.95 g/L。1#脱硫系统副盐含量月初和月末基本相当。

2#脱硫系统副盐含量月初为277.37g/L,月末为283.49g/L，全月平均平均含量为268.63g/L。2#脱硫系统副盐含量月初和月末相差较小。该月，1#和2#脱硫系统副盐含量月初和月末基本相等。故结合实际生产情况，作以下假设：

假设1：在全月脱硫系统生产运行过程中，煤气中的硫化氢在催化剂催化氧化作用下转化形成副盐，副盐通过脱硫液的置换送至提盐工序进行处理，从脱硫系统中全部除去。

假设2：提盐工序处理后，脱硫清液中副盐含量较低，故副盐含量近似按照0 g/L进行计算。

1#、2#脱硫系统副盐含量平均为：

(318.95+268.63)/2=293.79 g/L脱硫液置换量按600m3进行计算，则全月副盐置换量为：

600×1000×293.79/1000=176.27吨

2.4 副盐中S的含量

(NH4)2S2O3中S的质量分数为：

NH4SCN中S的质量分数为：

故副盐中S的质量分数平均为：

(43.24%+42.11%)/2=42.675%

则全月副盐中硫的量为：

Ms=176.27×42.675%=75.223吨

2.5 副盐转化率

生成硫磺膏：1-29.63%=70.37%

3 结论

该厂采用HPF法吸收脱除煤气中的硫化氢，通过计算可以发现，该厂现工况条件下，1#、2#脱硫系统吸收煤气中的硫化氢大约29.63%的硫转化形成副盐，主要生成硫代、硫氰盐。大约70.37%的硫生成硫膏。

脱硫液中副盐浓度较高，超过一定限度时，脱硫催化氧化反应向着生成副盐的方向进行，将不利于硫膏的生成，硫膏产量下降。脱硫效率明显下降，对脱硫系统的稳定运行造成不利影响。为确保脱硫系统的稳定运行应严格控制脱硫液质量，保证副盐浓度处于较低水平。然而目前，部分时间受提盐工序处理量较低的影响，造成脱硫液置换不及时，副盐浓度偏高，脱硫塔塔后硫化氢出现一定程度地波动。

待新提盐系统建成完工后，提盐处理量将提高至150m3。届时将根据生产实际情况及时对脱硫液进行置换，确保副盐浓度维持在240～260g/m3，从而进一步提高脱硫运行效率，实现脱硫塔后硫化氢含量维持稳定。

[1] 李 红，赵 刚.我国焦炉煤气脱硫技术现状[J].气体净化,2009(2):1-5.

[2] 何建平，李 辉.炼焦化学产品回收技术[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[3] 库咸熙.炼焦化学产品回收与加工[M]. 北京：冶金工业出版社，1984.

(本文文献格式：杨涛.负压HPF法脱硫副盐转化关系探讨分析[J].山东化工，2018，47(02)：76-77,80.)