HPF脱硫工艺优化简析

王万厂

摘  要：介紹了HPF脱硫工艺，在配合煤硫分较高的情况下，脱硫系统优化调整策略，生产过程中脱硫塔阻力增高，如果有效进行冲塔降低脱硫塔阻力。

关键词：HPF脱硫工艺;脱硫塔前高硫化氢状态下系统优化调整;脱硫塔阻力增加冲塔方案。

引言：HPF法脱硫工艺是焦化行业一种相对成熟、应用较广的湿法脱硫工艺。HPF 法脱硫工艺的原理： 以煤气中的氨为碱源，通过脱硫液再生、循环喷洒吸收煤气中的 H2S、HCN 等酸性组分，在再生塔底部鼓入空气，在氧的作用下将其转化为单质硫，通过空气的浮选作用，硫泡沫由再生塔塔顶溢出进入泡沫槽，进行硫磺产品的回收，使用的催化剂为对苯二酚、PDS、硫酸亚铁组成的醌钴铁类复合催化剂，简称为HPF，HPF 法脱硫工艺具有以下优缺点：

1.优点

1） 脱硫效率高，单塔效率在75%-83%，双塔效率在98%以上（如果实际运行工况超过设计，该效率会明显下降）;

2） 可以利用蒸氨后10%-12%的浓氨水作为碱源，合理利用资源;

3） HPF催化剂在脱硫和再生过程中均有催化作用，活性高、消耗少、流动性好;

4） 脱硫装置设在洗氨、洗苯工段之前，可减轻后序设备腐蚀;

5） 一次性投资少，运行费用低。

2.缺点

1）占地面积大，脱硫塔运行一段时间后要定期对填料进行更换;

2）需要定期置换脱硫液，每天置换量在40m³左右。

一、HPF脱硫工艺流程

焦炉煤气经预冷塔预冷后，焦炉煤气冷却至25-30℃，预冷后的焦炉煤气从底部进入脱硫塔，在脱硫塔内逆向与脱硫贫液进行接触，脱硫塔内设有四层波纹填料，焦炉煤气经过顶部捕雾段后进入下一工序，与焦炉煤气逆向接触后的脱硫富液经液封槽进入溶液循环槽，然后经过溶液循环泵输送至再生塔底部，溶液循环泵出口的部分脱硫液与溶液换热器进行换热降低脱硫液温度，确保夏季最高气温的情况下脱硫液温度不超过40℃，在再生塔底部鼓入压缩空气，压缩空气经分流后与脱硫液充分接触，氧化再生脱硫富液中的硫，氧化出的硫单质经压缩空气浮选后进入再生塔顶部扩大段，然后经溢流、自流入泡沫槽内，在泡沫槽经蒸汽盘管加热、搅拌机搅拌后由泡沫泵输送至板框式压滤机，经再生后的脱硫贫液由再生塔顶部U型溢流管溢流进入脱硫塔内，通过调节进入脱硫塔前的阀门开度控制再生塔液位，辅助调节溶液循环泵频率、压缩空气流量微调再生塔液位，确保最佳溢流效果。

二、脱硫塔前高硫化氢状态下系统优化调整

在实际生产过程中，焦化生产受市场行情波动影响较大，为了实现企业效益最大化，生产过程中会增多廉价高硫气肥煤的配入量，当过多的高硫气肥煤配入后，会增高煤气中硫化氢含量，同样装煤孔数的情况下，煤气发生量也会相应增加，该情况就会造成脱硫系统的强化生产，强化生产情况下脱硫系统需要做以下相应调整。

1.适当提高脱硫液中挥发氨含量，实际生产过程中应及时根据配合煤硫分调整脱硫液组分，增加浓氨水的添加量来调整挥发氨指标，将脱硫液中挥发氨、总碱度指标按照上限指标进行控制;

2.调整预冷塔后煤气温度、脱硫液温度，现场实践过程发现，当预冷塔后煤气温度在25℃左右，脱硫液温度在33-35℃左右时，该工况下脱硫系统脱硫效率最大，但是过低脱硫液温度也会影响再生，需要统筹考虑，避免顾此失彼;

3.优化催化剂添加方式，催化剂一定要经彻底活化后均匀添加，避免短时间内大量添加，造成再生塔液位频繁波动，如果再生塔液位调整不及时将会造成泡沫槽溢槽，同时为降低再生塔液位将开大再生塔进脱硫塔溢流阀门，造成再生过程中硫泡沫过多的进入脱硫塔，在煤气驱动力的作用下，硫泡沫被脱硫塔捕雾段捕捉，逐渐累计的脱硫泡沫将造成脱硫塔阻力增加;

4.及时化验脱硫液组分，确保硫代硫酸铵、硫氰酸铵两盐含量不大于250g/L，如果脱硫液中两盐含量超标，要定期置换脱硫液，确保两盐指标稳定，根据实际生产过程中两盐浓度控制在200g/L以下效果较好;

5.理论上氧化1kg硫化氢空气用量在2m³左右，但在实际生产过程中考虑到浮选脱硫泡沫的作用，再生塔的鼓风强度一般控制在60-100m³/㎡.h。

三、脱硫塔阻力增加冲塔方案及控制措施

实际生产过程中，由于强化生产、悬浮硫指标控制不当、再生塔液位不稳定等诸多因素会导致脱硫塔阻力增加，当脱硫塔阻力达到1.0KPa左右，而且还有持续上涨趋势时，就要根据脱硫塔阻力监测情况定期对脱硫塔进行冲塔，现将冲塔方案和控制措施分析如下：

1.适当提高脱硫液温度至39℃左右，缓慢开冲塔阀门同时根据再生塔液位同步调整溢流阀门开度，密切注意脱硫塔阻力，控制冲塔时脱硫塔阻力在4.0KPa左右，根据系统阻力和后续工段要求调整风机后煤气压力，确保系统稳定;

2.冲塔过程中应确保再生塔液位稳定、压缩空气压力稳定，避免因再生塔液位波动而不断调整溢流阀门开度，影响脱硫塔冲塔效果;

3.如果条件允许可以单塔运行，打开要冲洗脱硫塔煤气旁通阀门减少进脱硫塔煤气量，适当开大冲塔阀门开度，根据再生塔溢流情况调整再生塔液位，开启煤气旁通阀可以实现最优冲塔效果，但是要综合考虑环保在线检测要求，避免在线监测指标超标;

4.为确保最优冲塔效果，冲塔时长一般控制在8-12小时，具体冲塔时间根据冲塔后脱硫塔阻力下降情况来确定;

5.冲塔后为避免阻力快速增加，建议：控制好再生塔液位避免液位频繁调节;控制好塔前硫化氢和煤气量，避免长时间强化生产;控制好压缩空气流量，建议按照80m³/㎡.h左右控制，适当延长一下再生时间;密切注意脱硫液指标确保悬浮硫、两盐指标合格，定期置换脱硫液。

四、结语

HPF法脱硫工艺是焦化行业一种相对成熟、应用较广的湿法脱硫工艺，但在实际运行过程中煤气温度、脱硫液温度、催化剂浓度、两盐含量、挥发氨、总碱度等综合作用影响脱硫效率和脱硫效果，但在实际生产过程中要完全满足所有工艺指标要求，有时候针对具体的一家企业确实很困难，每个企业都会根据自己的生产成本、环保要求、安全等因素综合分析评判，实际生产过程中应确保脱硫系统长周期稳定运行，实现企业综合效益最大化。

参考文献

[1] 于振东，现代焦化生产技术手册[M]，北京： 冶金工业出版社，2009： 761 -767;

[2]孙帅、梅冠宇、贾昆明，HPF法脱硫工艺的对比与优化，燃料与化工2018。