脫硫工藝
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-06
脫硫工藝的實例教程
某公司焦爐煤氣凈化一開始采用HPF正壓脫硫工藝，但脫硫效率低，且正壓脫硫需將煤氣冷卻，送入脫硫塔進行脫硫、脫氰，經過脫硫后，煤氣進入硫銨單元，又需對煤氣進行預熱，煤氣經過冷卻、預熱存在較大的能源浪費，不利于節能降耗生產，對此該公司將正壓脫硫工藝改為負壓脫硫工藝，運行3年來，脫硫效率提高，節能效果顯著，具有良好的經濟效益和環保效益。
一正、負壓脫硫工藝對比
國內外對焦爐煤氣的脫硫工藝分為正壓脫硫和負壓脫硫二種。
1正壓脫硫工藝
從鼓風機來的約55～60℃的煤氣，先進入預冷塔，用循環水冷卻至30℃左右，然后進入脫硫塔。
預冷塔用冷卻水自成循環系統，從塔底排出的熱水經循環泵送往冷卻器，用循環冷卻水換熱后進入預冷塔頂部噴灑用于冷卻煤氣，預冷循環水定期進行排污，送往機械化澄清槽，同時往循環系統中加入剩余氨水予以補充。
從預冷塔來的煤氣進入脫硫塔底部與塔頂噴淋的脫硫液逆向接觸，脫除H2S、HCN后由塔頂溢出去往硫銨單元。
從脫硫塔底排出的脫硫液經液封槽進入反應槽，再由脫硫液循環泵送出，一部分經過冷卻器冷卻后與另一部分未冷卻液體混合后經預混噴嘴送入再生塔底部，同時在再生塔底部鼓入壓縮空氣，使脫硫液在塔內得以再生，再生后的脫硫液于塔上部經液位調節器流至脫硫塔循環噴灑使用，上浮于再生塔頂部擴大部分的硫泡沫利用液位差自流入硫泡沫槽，產生的硫泡沫用泵送至離心機離心分離，濾液返回反應槽，硫膏裝袋后外銷。
脫硫所用成品氨水由蒸氨每班送至脫硫反應槽加入脫硫液循環系統。
2負壓脫硫工藝
電捕來的約25℃煤氣進入填料脫硫塔底部，與塔頂噴灑下來的再生溶液逆向接觸，吸收煤氣中的H2S和HCN（同時吸收煤氣中的NH3，以補充脫硫液中的堿源）。脫硫后煤氣進入鼓風機單元。
展開 但是PDS法也存在一些缺陷：脫硫效率不穩定，需要與其他成分配合進行催化; 其次，該工藝常用于無機硫的脫除，而對有機硫的脫除效果較差，只能達到50%以上。
2.2 HPF法
HPF法也是我國自主開發的一種脫硫工藝。該脫硫工藝為前脫硫，堿源為焦爐煤氣中的氨，其脫硫催化劑是復合催化劑，包括對苯二酚、硫酸亞鐵、雙核酞菁鈷磺酸鹽3 種成分。因為HPF法催化劑中有雙核酞菁鈷磺酸鹽，所以對焦爐煤氣脫硫過程和再生過程都有催化作用，其原理與PDS法相同。
HPF法的脫硫廢液中銨鹽積累速度緩慢，而且廢液的量較小，一般將脫硫廢液直接混入煉焦所用的煤料中，就可以使其分解且不會造成污染。一般廢液中的硫氰酸銨加熱分解會生成產物N2、NH3、CO2。因此，不需要對脫硫廢液進行額外處理。
由于HPF法使用的是煤氣中的氨作為堿源，所以相對運行成本較低，經濟效益較好。同時，該脫硫工藝的流程簡潔，設備運行以及維護方便。
但是，當所要脫除的焦爐煤氣中含硫量較高時，脫硫過程仍采用煤氣中的氨作為堿源時，脫硫反應的pH值不易控制，會導致脫硫效率較低。而且，該工藝的脫硫廢液需要混入煉焦煤料中，可能會造成廢液滲漏，產生污染，需要準備相應的防護設備。
2.3 改良ADA法
改良ADA法是在原ADA法的工藝基礎上改進了工藝中的脫硫氣體的預處理方式、單質硫的收集方式和脫硫廢液的處理方式而產生的新脫硫工藝。該工藝的脫硫催化劑為釩，堿源為偏釩酸鈉，脫硫液為ADA中添加少量FeCl3或酒石酸鉀鈉。通過向脫硫液中添加少量FeCl3、酒石酸鉀鈉等，可起到阻止穩定脫硫液的作用。
脫硫過程一般為4個步驟: 即硫化氫的吸收、硫化氫轉化為元素硫、偏釩酸鈉的再生和催化劑釩的氧化。該脫硫工藝的脫硫效率在98% 以上，目前國內民用煤氣凈化中多應用該工藝。
展開 該工藝以煤氣中的氨及氨水蒸餾出的氨為堿液，1,4-萘醌-2-磺酸鈉為催化劑脫氰，之后脫硫。優點是不需要外加堿源，而且操作簡單，占地面積小。但它運行成本高，脫硫效果低，催化劑需要進口，因此國內很少使用該工藝。寶鋼曾采用該工藝進行脫硫脫氰。
（3）FRC法
FRC法稱為苦味 酸法，是由日本大阪煤氣公司開發的工藝。該工藝以煤氣中的氨為堿源，苦味 酸為催化劑。該工藝的優點是脫硫效率高，成本小，能避免二次污染。缺點是工藝流程長，占地多，適合大工程使用。寶鋼焦化三期工程使用的是該工藝。
（4）PDS法
PDS法是東北師范大學開發的一種脫硫工藝，于1994年應用于上海浦東煤氣廠。PDS為雙核酞菁鈷磺酸鈉催化劑，反應過程中同時加入助催化劑和堿性物質。采用改良ADA法的脫硫裝置只需增加一些PDS溶液滴加設備，既可改為PDS法。該工藝的主要優點是對無機硫脫硫效率高，產品容易分離，但脫硫效果不穩定，脫除有機硫效率低。唐鋼煉焦制氣廠采用PDS脫硫系統去除廢氣中的硫。昆明焦化制氣廠于2004年用PDS發代替ADA法脫硫。
（5）HPF法
HPF法是鞍山焦化耐火材料設計研究院和無錫焦化廠聯合開發的高效脫硫工藝。HPF法是PDS法的改進工藝，HPF是對苯二酚，PDS催化劑及硫酸亞鐵組成的復合催化劑。該工藝的優點是催化劑活性高，操作簡單，裝置少，但得到的硫磺質量低，廢液對周圍環境危害大。山西美錦集團等企業均使用HPF法脫硫。
（6）888法
888脫硫催化劑是長春東獅公司研究開發的無毒高效，屬一元催化法脫硫催化劑產品。由于其特殊的化學結構，而具有極強的吸氧載氧能力，催化活性強。
展開 關鍵詞：一級脫硫；二級脫硫；脫硫劑；催化劑；脫硫效果；熱平衡
在焦爐煤氣制甲醇工藝中，由于合成甲醇所用的銅系催化劑對原料氣中的硫很敏感，極易發生硫中毒影響活性和使用壽命。因此焦爐煤氣在經焦化化產車間的濕法脫硫后，需進一步精細脫硫，使焦爐氣中的總硫含量＜0.1×10－6，以滿足工藝生產的需要。
目前所采用的精脫硫工藝均為中溫干法脫硫工藝，其主要特點為“兩級有機硫加氫轉化＋兩級硫化氫脫除”。主要流程如下：壓縮工段來的焦爐煤氣經加熱達到催化劑的活性溫度后進入一級加氫轉化器，在此焦爐氣中大部分的有機硫加氫轉化為硫化氫，后經一級脫硫槽將硫化氫脫除；然后經二級加氫轉化器將焦爐煤氣中剩余的少量有機硫進一步加氫轉化為硫化氫，再通過二級脫硫槽脫除，最終使出工段的焦爐氣中總硫＜0.1×10－6。設計上一、二級的脫硫負荷約為6∶1。
下面就此脫硫工藝的運行作一些分析、探討。
1.一級加氫轉化
一級加氫轉化器設計上為1臺，在此焦爐煤氣中大部分的有機硫在催化劑的作用下轉化為硫化氫，在整個脫硫工藝中起著基礎性作用。設計上一級加氫轉化器選用的催化劑是鐵鉬加氫轉化催化劑，其活性成分是氧化鉬和少量的氧化鐵，使用前需預先進行升溫硫化才能有較好的催化活性。實際運行表明，只要對催化劑硫化充分，生產中溫度控制合適，一級加氫轉化器即能夠將焦爐煤氣中大部分的有機硫進行加氫轉化生成硫化氫，滿足生產需要。
目前存在的主要問題是，大部分的甲醇生產廠家都反映催化劑的使用壽命不夠理想：好的狀況下可使用2年，一般的在使用1年后催化劑活性就會大大削弱，有機硫加氫轉化能力降低甚至會消失，即使提高催化劑床層的運行溫度也不會有大的改觀。如此增加了催化劑的更換頻率和脫硫成本。理論上催化劑的活性是不會下降或消失的，造成這種現象有多方面原因。
展開 第一部分 濕法脫硫工藝流程與原理
第二部分 脫硫技術
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為了降低投資及成本，提高脫硫效率，近年來各國投入了大量人力、物力，研發經濟、高效的實用脫硫新工藝，比較有代表性的新型脫硫技術主要有以下兩種：
(1)生產鑄造煙氣脫硫法：核心是射流沸騰反應器，生產鑄造煙氣以沸騰狀通過漿液，發生反應，省略了再循環泵、霧化噴嘴、氧化槽和濃縮裝置，其投資比石灰石-石膏系統低50％~75％。
吸附脫硫工藝
ConocoPhillips開發的S-Zorb吸附脫硫工藝，可以用來生產低硫和超低硫汽油。S-Zorb技術脫硫原理如下圖所示。
含硫化合物的硫原子與吸附劑反應導致碳硫鍵斷裂，硫原子從含硫化合物中脫除吸附在吸附劑上，烴分子返回到工藝流中。H2S不會釋放到產物流中，因此可以避免H2S與烯烴反應重新生成硫醇。
其次，提升脫硫工藝水平。通常對焦爐煤氣進行脫硫后，其含有的H2S為20-800mg/m3，而焦爐荒煤氣內含有的有機硫總量為500-900mg/m3，其中包含300-600mg/m3的硫含量。因此，必須重視焦爐煤氣凈化工藝，對加熱煤氣內的硫化物進行有效脫除，減少加熱煤氣內的含硫量，從而達到減少焦爐煙氣內SO2含量的目的。
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