AS脱硫工艺影响因素分析及优化-冶金之家

AS脱硫工艺影响因素分析及优化

李学春

(河北钢铁集团宣钢公司焦化厂，河北宣化075100)

摘要：分析了AS脱硫工艺的影响因素。结合宣钢焦化厂的焦炉煤气脱硫工艺，采取了降低吸收温度，增加洗涤液流量，提高脱酸贫液挥发氨含量，降低脱酸贫液二氧化碳、固定氨含量，降低脱硫富液中二氧化碳含量，提高硫酸系统的开工率和转化率等措施，实现了操作参数的优化，净煤气H2S含量降低到0.3g/m3以下，硫酸收率达到0.5%，硫酸尾气中SO2含量远低于国家标准。

关键词：AS；脱硫；分析；优化

1 引言

炼焦生产时，煤料中含有0.5%～1.2%的硫，其中有20%～45%的硫以硫化物形式转到荒煤气中，形成气体杂质。这些硫化物如不脱除将造成严重的空气污染，在使用中硫化氢能引起设备腐蚀和催化剂中毒，导致生产成本增加和产品质量下降。因此，焦炉煤气在用于燃料气和合成气前必须经过脱硫处理。

2 焦炉煤气脱硫技术

宣钢焦化厂焦炉煤气脱硫，采用AS循环洗涤工艺，该工艺以富氨水洗涤煤气，氨与煤气中的H2S和HCN发生反应后成为富液，再用蒸汽解吸而得到NH3、H2S、HCN与水蒸气为主要成分的混合气体。

为防止二次污染，必须对上述酸性混合气体进行处理。宣钢焦化厂H2S的最终产品是78%的稀硫酸，HCN的最终产品是黄血盐，NH3的最终产品是硫铵。

为了确保煤气中H2S的洗涤效果，在设计时，采取了一些特殊方法。

(1)在H2S洗涤塔引入2个循环段，通过洗涤液的循环洗涤以增强洗涤效果。

(2)将剩余氨水加入1#洗氨塔内，在塔内使剩余氨水与洗涤液混合增加洗涤液的碱值，然后进入H2S洗涤塔洗H2S。

(3)在2#洗氨塔内引入碱液段，用NaOH溶液将其中H2S成分进一步降低，从2#洗氨塔碱液段出来的碱液直接进入H2S洗涤塔洗H2S。通过以上措施将煤气中的H2S含量尽可能降低。具体流程见图1。

3 AS法脱硫工艺的影响因素分析

AS脱硫过程既有物理过程又有化学过程，物理过程表现为气体进入液体的扩散过程，化学过程表现为煤气中氨、硫等的化学反应过程。其主要影响因素有：吸收温度、洗涤液质量、喷洒量及吸收表面积、煤气中的氨硫比、二氧化碳反应速率等。

3.1 吸收温度

氨水吸收硫化氢的反应是放热反应，提高吸收温度，扩散速度加快，但洗涤液中硫化氢分压增高，促使脱硫反应的平衡向左移动，不利于氨吸收硫化氢，所以吸收温度尽可能控制低些。

3.2 洗涤液质量

在洗涤液中硫化氢和二氧化碳浓度越高，硫化氢气相分压越大，煤气的脱硫效率越低，增加洗涤液中氨的浓度，有利于脱硫反应，提高脱硫效率。

3.3 氨硫比

影响脱硫效率的主要因素是脱硫过程中的氨硫比，原则上氨硫比越大，对煤气脱硫越有利。若要获得较高的脱硫效率，氨硫比一般应在7以上。

3.4 二氧化碳

在脱硫过程中，随着氨水对二氧化碳的吸收，洗涤液中游离氨含量降低，生成的铵盐数量增多。铵盐浓度增高，硫化氢平衡分压增大，煤气中硫化氢含量增大，会降低脱硫效率。氨水吸收硫化氢时，硫化氢进入水中迅速与氨反应被氨吸收。

氨水吸收硫化氢和二氧化碳的反应速度不同，缩短气液接触时间，提高气速，降低气膜阻力，有利于选择吸收硫化氢，气液接触时间控制在5s以内。延长接触时间则增加了二氧化碳的吸收。

4 操作参数优化

4.1 降低吸收温度

AS法脱硫吸收温度取决于煤气集合温度和入塔洗涤液的温度，通过定期清洗初冷器和洗涤液的冷却器，提高换热效果。控制集合温度在22℃以下，入塔各洗涤液温度在24℃以

下。

4.2 增加洗涤液流量

利用宣钢焦化厂现有工艺设备，在贫液含氨处于18～20g/L的情况下，进行了洗涤系统的脱硫工艺优化试验，具体数据见表1～4。

通过脱硫优化试验，并根据设备的输送能力、各槽的容量和化工原辅料的消耗，最终确定，贫液量40～50m3/h、废水28～40m3/h、洗H2S塔循环段洗涤量180～200m3/h、加碱量0.20～0.22g/L工艺参数。

4.3 提高脱酸贫液挥发氨含量，降低脱酸贫液二氧化碳、固定氨含量

通过蒸氨脱酸系统的优化试验，主要找出合适的脱酸贫液挥发氨含量，使其洗H2S效果最佳。在蒸氨脱酸系统的优化试验过程中，洗涤系统保持贫液量40m3/h、废水28m3/h、洗H2S塔循环段洗涤量180m3/h、加碱量0.20g/L基本不变，具体数据见表5。

通过优化试验，最终确定蒸氨塔顶温控制在96～97℃，脱酸塔顶温度保持在88～90℃，脱酸贫液挥发氨含量22～24mg/L。此时，氨硫比达到7.5。

4.4 降低脱硫富液中二氧化碳含量

通过降低洗涤液入口，以缩短煤气与洗涤液的接触时间。贫液进入洗H2S塔有3个入口，根据多方位调试，最终确定，贫液1/3进洗H2S塔上部入口、2/3进中部入口，效果最佳。

4.5 提高硫酸系统的开工率和转化率

通过硫酸系统设备维护，精细操作和增设硫酸尾气处理系统进行系统优化，以达到降低SO2排放总量，提高煤气质量，增加硫酸收率。通过硫酸系统优化开工率提高到95%，硫酸收率提高到0.5%，达到了宣钢焦化厂硫酸系统投运以来最佳水平。

5 结语

宣钢焦化厂通过煤气脱硫系统优化试验，总结出最佳操作方案，净煤气量大幅提高，净煤气H2S含量得到较大幅度的降低，2012年5月份降低到0.3g/m3以下，比2011年同期降低了90%；2012年6月份硫酸收率达到0.5%，比优化前提高100%；硫酸尾气系统开启后，硫酸尾气中SO2含量明显降低，远远低于国家标准。