氨法HPF焦炉煤气脱硫工艺的实践与改进

尚建芳  李彦光

(河北钢铁集团邯钢公司焦化厂)

摘要：主要介绍了邯钢焦化厂焦炉煤气HPF氨法脱硫工艺生产实践和改进，改进后脱硫效果得到进一步提高，煤气含硫化氢指标达到了工艺要求。

关键词：富氨水 活性氨 催化剂

1概述

邯钢焦化厂现有六座焦炉，年产焦炭210万吨，设有两套煤气净化系统，其中二系统与4#5#6#焦炉配套，煤气处理量为6万m³／h。该系统焦炉煤气脱硫选用的是以氨为碱源的HPF湿法脱硫工艺，于2001年建成投产。在运行初期效果良好，煤气出口H₂S能达到设计要求，但运行一年以后塔后H₂S逐渐升高，达到1000mg／m³以上，影响CCPP发电和冷轧用煤气。为此，焦化厂通过技术攻羯与生产实践相结合，不断对脱硫工艺进行改造，优化工艺操作参数，取得了较明显效果。

2 HPF法工艺简介

2．1工艺流程

从鼓冷工序来的煤气，首先进入预冷塔和蒸氨来的氨气混合后，在预冷塔内被循环氨水喷洒冷却到30一35℃。从预冷塔出来的煤气进入两台并联脱硫塔与自上而下的脱硫液逆向接触，吸收煤气中的H₂S和HCN，脱硫后的煤气进入硫铵工序。

吸收了煤气中的H₂S的脱硫液进入再生塔，同时在再生塔底部鼓入压缩空气，使脱硫液在塔内得以再生。再生后的脱硫液于塔上部经液位调节器流回脱硫塔循环使用。上浮于再生塔顶部的硫泡沫昏流入硫泡沫槽，经压滤机压滤后外销。

2．2工艺原理

焦炉煤气氨法催化脱硫是根据在煤气中同时存在NH₃、H₂S、HCN的情况下，使此三组分在溶液中相互作用，用NH₃吸收了煤气中的H₂S和HCN，并在催化剂作用下，使吸收溶液再生的湿式氧化脱硫法。

吸收反应：

NH₃+H₂O→NH₄OH

NH₄OH+H₂S(气) →NN₄HS(液)+H₂O(液)+10．94keal

NH₄OH+HCN→NH₄CN+H₂O

再生反应：

3存在的问题

在实际生产中，存在以下几方面问题，影响生产的正常运行。

3．1系统温度高

工艺设计煤气温度应控制在25—30℃，脱硫液温度控制在30—35℃。而实际生产中，煤气温度司38℃，脱硫液温度在40一45℃。造成系统温度偏高主要原因是预冷冷却系统超负荷，达不到工艺要求，另外，脱硫循环液没有冷却系统，不能控制温度。

3．2脱硫液质量差，主要表现在以下几个方面：

3．2．1焦油和萘进入脱硫液系统，可使催化剂中毒，降低催化剂活性，从而影响脱硫效率。主要原因是煤气含焦油和萘带入脱硫系统，经脱硫液洗涤溶入脱硫液。同时，蒸氨的原料氨水直接喷洒煤气，焦油和萘带入煤气，另外废水经蒸后部分萘随氨汽进入煤气系统。

3．2．2脱硫液再生过程中产生的(NH₄)S₂O₃、NH₄CNS副盐，生产过程中在脱硫液不断积累，副盐含量越来越高，影响脱硫液的吸收效果。

3．3脱硫液活性氨含量低

影响脱硫液活性氨含量主要因素是脱硫液温度，脱硫液温度升高液体表面的氨气分压增大，减少了脱硫液中的氨含量。脱硫液中的活性氨含量仅4g／1左右，降低了脱硫效率。

3．4再生系统空气量不稳定

再生塔用风和压滤机用风共用一路风，当压滤机出料时需要大量压缩空气，因此，必须调整再生塔压缩空气用量，这样，即增加了员工的劳动强度，又使再生塔用气产生波动，直接影响催化剂的再生效果，并且使硫膏颗粒过细。

3．5脱硫废液难于处理

由于在脱硫过程中，蒸氨来的富氨水和系统本身反应带来的脱硫液量增长，同时，由于副盐的积累，脱硫液需要定期更新。因此，需定期排放脱硫废液，我厂对脱硫废液的处理，采用的是煤场喷洒，直接掺到炼焦配煤中，造成送煤设备腐蚀，增加了设备投资、检修费用，有时还会影响生产。

4改进措施

针对以上问题，在实践的基础上提出以下改进措施：

4．1冷却系统改造

预冷塔喷洒氨水的冷却系统由三台110rn²螺旋板换热器增加到六台，改善了喷洒氨水的冷却效果。同时，在脱硫液系统也安装了两台180m²列管冷却器用来降低脱硫液温度。冷却设备能力的加大，有效的降低了系统温度，脱硫液温度可控制在30一35，煤气可控制在2—30。

4．2预冷塔系统的改进

原设计预冷塔喷洒氨水由鼓冷工序来的剩余氨水供给，但该氨水焦油含量高，易造成脱硫液中毒。现将喷洒氨水改为由上蒸氨前的氨水供给，该路氨水在蒸氨工序首先经三个氨水槽自然分离净化，然后再经陶瓷膜除油器过滤净化，焦油含量由原来的300mg／l降低为1 00mg／l。原料氨水中焦油含量的大幅降低，减少了煤气和氨汽带入脱硫系统的焦油和萘，改善了脱硫液质量。

4．3氨源供给方式的改进

原设计脱硫工艺，脱硫所需的碱源由蒸氨工艺分缩器后98℃氨汽直接补充到煤气预冷塔，改造后，蒸氨来的氨气以富氨水形式进入脱硫液系统，以下参数得到改善。

4．3．1脱硫液系统的游离氨含量由原来的4g／L，增加到10g／L左右，脱硫液中活性氨含量大幅度增高。氨的利用率提高，加快了H₂S与活性氨的反应速度；脱硫液中活性氨含量高，增大了气液两相的传质推动力，有效地提高了脱硫效率。

4．3．2原工艺由98℃氨汽直接补充到煤气预冷系统，预冷后煤气温度经常在35℃以上，最高可达到43℃，相应脱硫液的温度也在38℃以上，温度较高，增大液面上氨分压，脱硫效率随之下降，不利于脱硫液对H₂S的吸收；预冷后煤气温度、脱硫液的温度高，脱硫液中副盐增长速度快、含量高，降低了脱硫效率。经改进后，氨水的温度可控制在20~25℃之间，可有效将脱硫液温度控制在30～35℃，预冷后的煤气温度可降到24～30℃之间，使气、液的反应温度控制在最佳范围内，有利于脱硫液对H₂S吸收。同时，有效控制副盐增长，保证良好脱硫效果。

4．4压缩空气系统改进

为了减小再生空气的波动，我厂将压滤机用风改为焦炉动力风，脱硫再生塔供风由单台空压机专供，稳定了再生空气流量，保证风压。提高了脱硫液再生效果。

4．5加药系统改进

4．5．1原设计由清水溶解催化剂流入脱硫液反应槽。这样系统的脱硫液量增加，加重了排液负担，改进后，由脱硫液溶解催化剂，解决了这个矛盾。

4．5．2原设计每天白班、夜班各加一次药，然后连续溶解加入系统，化验发现每天不同时间，PDS和对苯二酚浓度不均衡，影响了脱硫效果。改为每天白班，夜各加药两次，溶解后均连续加入，全天各时间段催化剂的浓度达到平衡，脱硫效果得到了改善。

4．6脱硫废液的处理

在脱硫废液处理上，开发了脱硫废液处理新工艺。利用脱硫废液中的副盐，生产出硫氰酸钠产品。经脱盐后的脱硫废液送到蒸氨岗位进行蒸氨，蒸氨后废水送到生物。这样，既改善了脱硫液质量，提高了脱硫效率，又生产出有用的产品，废物得到利用。同时处理后的废水也能经生化处理后外排。

5改造效果

经过不断对脱硫工艺的改进和调整后，脱硫系统的运行效果有了明显改善，脱硫各工艺参数都达到了最佳。脱硫效果有了明显提高，塔后H₂S含量年均达到了300mg／m³以下，效果最好时能达到100mg／m³以下，为下道工序提供了优质煤气。