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[摘 要]在焦炉煤气脱硫系统中，出口煤气中的硫化氢含量能否达到指标，不仅与脱硫装置的生产操作有关，同时还受到脱硫生产工艺控制的影响。如工艺控制不当不仅无法保证脱硫后指标而且增加运行成本。本文主要依据公司多年的脱硫生产实践，就影响脱硫效率的几点主要因素进行了分析。
[关键词]脱硫效率；溶液组分；温度控制
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0043-01
1.脱硫循环液中副盐总浓度
在PDS脱硫技术中，脱硫循环液中硫氰酸钠和硫代硫酸钠的量受Na2CO3的浓度、温度的影响较大。溶液温度是项重要指标，温度低吸收H2S及析硫反应速度减小，但在一般温度范围内影响不明显。温度对再生效率及副产物生成影响较大，温度高析硫速度和再生效率升高。但温度超出45℃由于氧的溶解度降低，再生和脱硫过程速度减小，再生槽硫泡沫层变薄，副产物增加。溶液温度≤45℃内，Na2S2O3生成率没有明显变化，温度超高，生成速率增加较大。
温度的控制主要是以再生的需要而定，以30～45℃为宜。为抑制副盐的增长，我们采取的方法是：均匀加碱制度，将脱硫液温度控制在35～45℃。Na2S2O3、Na2SO4及NaCNS是副反应产物，Na2S2O3主要来源于2NaHS+2O2→Na2S2O3+H2O反应，是富液槽剩余HS-进入喷射器与空气中氧的反应物。Na2S2O3组分高，危害十分严重：
①增加碱耗，Na2S2O3与NaHCO3同是脱硫耗碱的主要副产物。
②增加溶液的密度和粘度，使喷射器抽气能力下降，NaHCO3升高，再生和脱硫效率下降。
③相应降低了单质硫的生成，硫回收率下降，浓度的递增是引发堵塔的重要因素。
④Na2S2O3的增加伴随 Na2SO4组分的升高，Na2SO4组分往往是Na2S2O4的数倍，是构成对设备强烈腐蚀的主要因素。一般而论，凡是脱硫运行不正常时，Na2S2O4和Na2SO4均偏高。
催化剂的氧化再生效率低，使反应槽中HS-转化为单质硫速度转小，更多的HS-进入再生槽氧化为Na2S2O3，Na2S2O3增多的主要原因是富液槽容积偏小所致。NaSO4的来源由SCN-和HS-氧化而来，但主要影响是Na2S2O3继续氧化所致，随Na2S2O3的增加而升高。脱硫液中Na2SO4含量远大于Na2S2O3，而溶解度却小得多，在温度变化时极易结晶沉淀造成盐堵。
2.再生系統空气供给量
再生系统空气供给量对稳定脱硫效率、保证煤气中硫化氢指标起着关键的作用， 且极为敏感。因此，在脱硫操作中只有保证足够的再生空气量，才能保持较高的脱硫效率，我们将再生空气量控制在580～620m3/h。我公司使用的是自吸空气喷射再生槽。富液以一定压力进入喷嘴形成液体高速射流，喷嘴周围的吸气室产生负压，将空气吸入喷射器管内。空气呈细微气泡扩散于液相中，气液得到充分的接触，形成高速涡流状态，反应极为快速。再生效率在混合管中可达70%以上。喷射器的设计比较专业，喷嘴流速要求达20m/s，混合管长是管径的20倍。喷射器的制作要求精度高，尤其喷嘴内侧加工精度应达到▽6精度以上。喷射器的安装要求严谨，喷嘴、吸气管、收缩管及混合管中心轴线要一致，同心度≤1.0mm。
自吸喷射器是再生槽的心脏，若设计加工和安装达不到技术标准，影响再生效率的提高，甚至会出现抽气不力和倒液现象。常见再生槽液面不起硫沫或硫沫不起气泡，浮选溢流差、溶液悬浮硫高，导致再生和脱硫效率低均为喷射器吸气强度不足引起。
再生槽职责不仅是自吸空气促使溶液催化剂氧化再生，兼有对溶液的气提释放CO2及硫泡沫的浮选作用。按照湿式氧化法脱硫总反应式 H2S+1/2O2→H2O+S↓核算，每吸收1kgH2S需要1.75m3空气即可，而实际用量为氧化再生的10倍以上，才能起到上述作用。所以确保再生槽的实用效果应达到一定的吸气强度。
溶液于再生槽停留的时间，即再生槽有效容积是一项重要设计参数。若催化剂的氧化再生速度较快，溶液停留时间5～7min，即可完成，但再生槽硫沫的浮选溢流需用较长的时间，其时间因催化剂的不同略有差别，大致以12～17min为宜。
再生槽的有效高度即溶液的实际深度应根据喷射器人口液压及再生槽径而定，若选用再生泵扬程高、槽径大，可适当增加有效高度。为降低再生泵的动力消耗，宜选用扬程较小的为宜。喷射器人口液压0.35～0.45MPa，再生槽有效深度4.0～5.0m即可。
再生槽内应设2～3块孔板，孔板的作用使气液混合物通过孔板时再经混合搅动，以利再生效率的提高。为防止孔板硫沫堵塞，将孔径扩大是不妥的，孔径过大，混合搅动作用减弱，孔径要求≤φ12～14mm。
3.稳定脱硫液组分
脱硫液的组成决定了脱硫效率的高低，可根据入塔煤气量控制脱硫液组成，pH控制在8.60～8.80，Na2CO3含量控制在3～6g/L，脱硫富液中的PDS浓度控制在0.05—0.1g/L。
总碱度由NaHCO3和Na2CO3组成，脱硫过程中真正参加反应的Na2CO3，Na2CO3组分的高低决定着pH值大小。脱硫液应尽量提高Na2CO3的含量，降低NaHCO3/Na2CO3，半脱液NaHCO3/Na2CO3≤5比较容易做到。NaHCO3增加的主要原因是因Na2CO3+ CO2+H2O→2NaHCO3反应所致，降低 NaHCO3含量则要抑制吸收CO2的反应。具体做法：方法一是提高再生槽自吸喷射器的抽气能力，促使空气将溶液中CO2气提出来。生产中喷射器逐渐会被堵塞，影响抽气能力，NaHCO3含量逐渐上升。一般而论，变脱中当NaHCO3含量≥40g/L，脱硫效率会受到明显影响。方法二是提高溶液温度，促使溶液中CO2释放出来，NaHCO3分解为Na2CO3。当溶液中NaHCO3含量过高时，将部分贫液分流出来，单独进行蒸汽加热和空气汽提，以降低NaHCO3含量。这种方法暂时有效，但代价太高，容易反复，不是根本方法。要根本控制好NaHCO3、Na2CO3之比，要使再生槽自吸喷射器达到应有的吸气强度，控制较高的脱硫再生温度。pH值是脱硫液的基本组分值。随总碱度的增加而上升，严格的讲主要是受NaHCO3/Na2CO3的影响，pH与比值呈反比关系。pH值高利于吸收H2S的反应，气体净化度提高。pH值升高却不利于HS-转化为单质硫，生产上对 pH值的控制一般仅考虑气体净化的要求，pH难以达到影响HS-析硫的高限值。
提高pH值不宜单纯增加总碱度，而应以降低NaHCO3/Na2CO3为主要手段。提高总碱度，pH值升高效果不明显，反而产生耗碱高，副产物组分增加的负作用。变换气脱硫由于气体中CO2影响，pH值难以提高，提高总碱度反而造成NaHCO3组分升高，不及以低pH值、低NaHCO3组分进行脱硫反应，以适当增加喷淋密度来提高气体净化度
4.结语
脱硫效率的高低直接影响脱硫后指标是否合格，溶液温度高时，脱硫液中的副盐积累难以控制，严格控制溶液温度后，副反应能得到一定缓解，生产实践证明， 在保证脱硫效率的同时，质量稳定的PDS催化剂，可使生产成本大幅度降低。因此，应根据工艺状况、煤气处理量、脱硫效率来及时调节溶液组分，才能有效地达到降低脱硫成本、节能降耗的目的。
参考文献
[1] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册（上册）[M].化工工业出版社，2003.
[2]化工设备设计全书编辑委员会.塔设备设计[M].上海科学技术出版社，1988.
[3] 王国胜主编.化工原理课程设计[M]. 大连理工大学出版社，2005.
[关键词]脱硫效率；溶液组分；温度控制
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0043-01
1.脱硫循环液中副盐总浓度
在PDS脱硫技术中，脱硫循环液中硫氰酸钠和硫代硫酸钠的量受Na2CO3的浓度、温度的影响较大。溶液温度是项重要指标，温度低吸收H2S及析硫反应速度减小，但在一般温度范围内影响不明显。温度对再生效率及副产物生成影响较大，温度高析硫速度和再生效率升高。但温度超出45℃由于氧的溶解度降低，再生和脱硫过程速度减小，再生槽硫泡沫层变薄，副产物增加。溶液温度≤45℃内，Na2S2O3生成率没有明显变化，温度超高，生成速率增加较大。
温度的控制主要是以再生的需要而定，以30～45℃为宜。为抑制副盐的增长，我们采取的方法是：均匀加碱制度，将脱硫液温度控制在35～45℃。Na2S2O3、Na2SO4及NaCNS是副反应产物，Na2S2O3主要来源于2NaHS+2O2→Na2S2O3+H2O反应，是富液槽剩余HS-进入喷射器与空气中氧的反应物。Na2S2O3组分高，危害十分严重：
①增加碱耗，Na2S2O3与NaHCO3同是脱硫耗碱的主要副产物。
②增加溶液的密度和粘度，使喷射器抽气能力下降，NaHCO3升高，再生和脱硫效率下降。
③相应降低了单质硫的生成，硫回收率下降，浓度的递增是引发堵塔的重要因素。
④Na2S2O3的增加伴随 Na2SO4组分的升高，Na2SO4组分往往是Na2S2O4的数倍，是构成对设备强烈腐蚀的主要因素。一般而论，凡是脱硫运行不正常时，Na2S2O4和Na2SO4均偏高。
催化剂的氧化再生效率低，使反应槽中HS-转化为单质硫速度转小，更多的HS-进入再生槽氧化为Na2S2O3，Na2S2O3增多的主要原因是富液槽容积偏小所致。NaSO4的来源由SCN-和HS-氧化而来，但主要影响是Na2S2O3继续氧化所致，随Na2S2O3的增加而升高。脱硫液中Na2SO4含量远大于Na2S2O3，而溶解度却小得多，在温度变化时极易结晶沉淀造成盐堵。
2.再生系統空气供给量
再生系统空气供给量对稳定脱硫效率、保证煤气中硫化氢指标起着关键的作用， 且极为敏感。因此，在脱硫操作中只有保证足够的再生空气量，才能保持较高的脱硫效率，我们将再生空气量控制在580～620m3/h。我公司使用的是自吸空气喷射再生槽。富液以一定压力进入喷嘴形成液体高速射流，喷嘴周围的吸气室产生负压，将空气吸入喷射器管内。空气呈细微气泡扩散于液相中，气液得到充分的接触，形成高速涡流状态，反应极为快速。再生效率在混合管中可达70%以上。喷射器的设计比较专业，喷嘴流速要求达20m/s，混合管长是管径的20倍。喷射器的制作要求精度高，尤其喷嘴内侧加工精度应达到▽6精度以上。喷射器的安装要求严谨，喷嘴、吸气管、收缩管及混合管中心轴线要一致，同心度≤1.0mm。
自吸喷射器是再生槽的心脏，若设计加工和安装达不到技术标准，影响再生效率的提高，甚至会出现抽气不力和倒液现象。常见再生槽液面不起硫沫或硫沫不起气泡，浮选溢流差、溶液悬浮硫高，导致再生和脱硫效率低均为喷射器吸气强度不足引起。
再生槽职责不仅是自吸空气促使溶液催化剂氧化再生，兼有对溶液的气提释放CO2及硫泡沫的浮选作用。按照湿式氧化法脱硫总反应式 H2S+1/2O2→H2O+S↓核算，每吸收1kgH2S需要1.75m3空气即可，而实际用量为氧化再生的10倍以上，才能起到上述作用。所以确保再生槽的实用效果应达到一定的吸气强度。
溶液于再生槽停留的时间，即再生槽有效容积是一项重要设计参数。若催化剂的氧化再生速度较快，溶液停留时间5～7min，即可完成，但再生槽硫沫的浮选溢流需用较长的时间，其时间因催化剂的不同略有差别，大致以12～17min为宜。
再生槽的有效高度即溶液的实际深度应根据喷射器人口液压及再生槽径而定，若选用再生泵扬程高、槽径大，可适当增加有效高度。为降低再生泵的动力消耗，宜选用扬程较小的为宜。喷射器人口液压0.35～0.45MPa，再生槽有效深度4.0～5.0m即可。
再生槽内应设2～3块孔板，孔板的作用使气液混合物通过孔板时再经混合搅动，以利再生效率的提高。为防止孔板硫沫堵塞，将孔径扩大是不妥的，孔径过大，混合搅动作用减弱，孔径要求≤φ12～14mm。
3.稳定脱硫液组分
脱硫液的组成决定了脱硫效率的高低，可根据入塔煤气量控制脱硫液组成，pH控制在8.60～8.80，Na2CO3含量控制在3～6g/L，脱硫富液中的PDS浓度控制在0.05—0.1g/L。
总碱度由NaHCO3和Na2CO3组成，脱硫过程中真正参加反应的Na2CO3，Na2CO3组分的高低决定着pH值大小。脱硫液应尽量提高Na2CO3的含量，降低NaHCO3/Na2CO3，半脱液NaHCO3/Na2CO3≤5比较容易做到。NaHCO3增加的主要原因是因Na2CO3+ CO2+H2O→2NaHCO3反应所致，降低 NaHCO3含量则要抑制吸收CO2的反应。具体做法：方法一是提高再生槽自吸喷射器的抽气能力，促使空气将溶液中CO2气提出来。生产中喷射器逐渐会被堵塞，影响抽气能力，NaHCO3含量逐渐上升。一般而论，变脱中当NaHCO3含量≥40g/L，脱硫效率会受到明显影响。方法二是提高溶液温度，促使溶液中CO2释放出来，NaHCO3分解为Na2CO3。当溶液中NaHCO3含量过高时，将部分贫液分流出来，单独进行蒸汽加热和空气汽提，以降低NaHCO3含量。这种方法暂时有效，但代价太高，容易反复，不是根本方法。要根本控制好NaHCO3、Na2CO3之比，要使再生槽自吸喷射器达到应有的吸气强度，控制较高的脱硫再生温度。pH值是脱硫液的基本组分值。随总碱度的增加而上升，严格的讲主要是受NaHCO3/Na2CO3的影响，pH与比值呈反比关系。pH值高利于吸收H2S的反应，气体净化度提高。pH值升高却不利于HS-转化为单质硫，生产上对 pH值的控制一般仅考虑气体净化的要求，pH难以达到影响HS-析硫的高限值。
提高pH值不宜单纯增加总碱度，而应以降低NaHCO3/Na2CO3为主要手段。提高总碱度，pH值升高效果不明显，反而产生耗碱高，副产物组分增加的负作用。变换气脱硫由于气体中CO2影响，pH值难以提高，提高总碱度反而造成NaHCO3组分升高，不及以低pH值、低NaHCO3组分进行脱硫反应，以适当增加喷淋密度来提高气体净化度
4.结语
脱硫效率的高低直接影响脱硫后指标是否合格，溶液温度高时，脱硫液中的副盐积累难以控制，严格控制溶液温度后，副反应能得到一定缓解，生产实践证明， 在保证脱硫效率的同时，质量稳定的PDS催化剂，可使生产成本大幅度降低。因此，应根据工艺状况、煤气处理量、脱硫效率来及时调节溶液组分，才能有效地达到降低脱硫成本、节能降耗的目的。
参考文献
[1] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册（上册）[M].化工工业出版社，2003.
[2]化工设备设计全书编辑委员会.塔设备设计[M].上海科学技术出版社，1988.
[3] 王国胜主编.化工原理课程设计[M]. 大连理工大学出版社，2005.