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摘要：近年来，伴随我国焦化工业的高速发展，焦炉煤气中H2S对大气环境的污染与经济发展矛盾尤为突出，严重影响了企业的可持续发展。本论文对现行4×65 孔单热式5.5米捣固焦炉相配套的脱硫装置（煤气处理量为153200m3/h）工艺及设备进行研究。
关键词：焦化煤气净化；脱硫装置；再生；
引言：该工艺及设备具有操作简单、运行稳定、自动化程度高、作业环境好、脱硫效率及硫磺纯度较高和无三废外排等优点。其脱硫率98.33%，硫磺纯度99.5%。该工艺不仅可实现焦炉煤气有效净化目的，而且可生产质量较高的硫磺副产品，产生良好的经济效益和环保效益。
一、焦化煤气脱硫的作用
1.可以防止设备被腐蚀，减少设备维护成本，降低生产成本；
2.提高焦炉煤气的品质，有效地降低煤气燃烧后产生的二氧化硫等有害物质的污染，保护周边环境。
3.降低钢铁企业使用煤气中硫化氢的含量，可以使钢铁企业生产出优质钢材；
4.提高回收产品的质量和产量，回收后的硫磺可用于医药、化工等领域。
二、脱硫装置主要设备选择
三、焦炉煤气脱硫工艺
（一）工艺流程
1.吸收单元
来自终冷洗苯装置的煤气分两系分别进入脱硫塔，煤气自下而上与来自再生塔的贫液（碳酸钾溶液）逆流接触，煤气中的H2S、HCN等酸性气体被吸收。主要反应如下：
K2CO3+H2S→KHCO3+KHS；K2CO3+HCN→KCN+KHCO3；K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3
同时，在脱硫塔上段加入浓度5%NaOH碱液循环洗涤，进一步控制煤气中的H2S，使煤气中的H2S含量≤0.25g/m3；循环碱液中的一部分连续送至蒸氨装置，用以分解固定铵。脱硫后的煤气一部分送回焦炉和管式炉加热使用，其余送往界外用户。
吸收了酸性气体的脱硫富液自流入富液槽，富液槽为夹套结构，内槽满槽操作，通过静止分离除去富液中的少量的轻油等杂质；正常保持低液位操作，留出适当的空间作为缓冲。富液槽外槽中的富液用富液泵抽出送至解吸单元，经解吸再生后循环使用。
2.解吸單元
吸收单元送来的脱硫富液与再生塔塔底出来的热贫液换热后，进入再生塔再生。在再生塔内，富液与再生塔底上升的水蒸汽逆流接触，在真空状态下使H2S、HCN等酸性成分从富液解吸出来。主要反应如下：
KHS+KHCO3→K2CO3+H2S；KCN+KHCO3→K2CO3+HCN；2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O
解吸后的贫液一部分利用贫液泵从再生塔底抽出，送经贫富液换热器换热和贫液冷却器冷却后送至脱硫塔循环使用。利用脱硫液循环泵将再生塔底的另一部分贫液抽出，与初冷器上段的余热水进行换热。换热后脱硫液通过再生塔底部的闪蒸装置，产生蒸汽，作为再生塔富液再生的热源。
再生塔顶出来的酸性气体经冷凝冷却器冷却、分离器除水后，采用真空泵将酸性气体送至硫回收装置。酸气冷却器后的酸汽温度应维持在33C，避免HCN因温度过低而冷凝，在真空冷凝液中累积。
为确保再生塔操作稳定，设置蒸汽再沸器，使用0.4 ～ 0.6MPa蒸汽作为辅助热源。系统中因副反应而生成的少量KCNS和K4Fe（CN）6盐类溶液送至冷凝鼓风系统，与剩余氨水一并送蒸氨处理。
（二）脱硫过程影响因素
1.催化剂中毒
催化剂在使用过程中会因为各种因素失去活性。我厂洗苯工段设置在脱硫工段之前，洗苯贫油的杂质（循环洗油：粘度E25<1.7，水<1%，萘<6%，贫油含苯量≤0.4）的存在，在碱性溶液中会发生皂化反应，使脱硫液发泡变质。我厂设捕涤塔，除去煤气中的焦油雾、萘及苯族烃等物质，取得了明显效果。
2.脱硫液中副盐的增长
脱硫过程所消耗的碳酸钾、脱硫剂经溶碱槽溶解后由碱泵送至反应槽。如系统发生故障，脱硫液可由反应槽或再生塔进入事故槽。在溶液循环过程中，硫氰酸钾和硫代硫酸钾积累增多时，增加了碱消耗和降低了脱硫效率，影响正常操作。目前我厂已将脱硫液中的副盐的总浓度控制在250g/L以下。
3.脱硫废液的处理
硫氰酸钾是硫脱除过程中的一种副产品，它的产生不仅加大了碱液的用量，且富集于脱硫液中，会导致系统装置阻力加大，但另一方面，它却是一种宝贵的化工原料。硫氰酸钾一种无色潮解性晶体或白色粉末，有毒，能溶于水、酒精，可用于染料、医药和试剂等工业，并可用作聚丙烯腈（腈纶）的溶剂。因此，在煤气脱硫过程中要回收硫氰酸钾。
此外，KSCN和K2S203大量沉积于吸收液中，会导致体系溶液的黏度大增，使H2S、HCN的吸收和反应变得困难，脱硫效率降低；所以脱硫过程中的副产物必须在阶段性地从系统之中排出。我厂采用蒸馏、过滤、提盐工艺，得到副盐晶体。
4.配碱及PDS添加方法
PDS法脱硫过程必须在碱性溶液中进行，其脱硫效率与PH值成正比。但过高的PH值会加速副反应的速度，碱耗增大，不利于溶液的再生，且硫的析出速度加快，造成设备管道堵塞。KHC03与K2C03相比较，其溶解度要小得多，当PH值=8-9时KHC03晶体就会有析出。当吸收过程中和解吸过程中的C02达到平衡时，脱硫液中的KHC03与K2C03之比达到3：1左右。在其它的脱硫方法中，KHC03不会进一步反应，但K2Sx再生后生成为KOH，在脱硫反应中循环转化。所以，当PDS最初投入运行的时候，PH值不断上升，在一定的条件下，PH值较低时，K2S203可代替KHC03参加反应。这也是PDS法碱耗较低的原因所在。在反应过程中，尽管脱硫液中较高的碱度可以推动H2S的吸收，但为了缓解KHC03的结晶和控制副反应的速度，碱度也不宜太高。
5.煤气夹带脱硫液
煤气从脱硫塔后流出时会有一部分脱硫液夹带其中，这样会使脱硫液的利用率降低，生产成本加大。煤气的流速越快，脱硫液的带出量就越大，正常情况下的夹带量约5%左右，为降低夹带量，煤气经捕雾器进入下道工序。
四、结语
用催化活性较强的PDS作为催化剂的煤气脱硫技术，脱硫效果稳定（H2S达99%左右，HCN达97%左右），同时可降低脱硫液中副盐的总浓度。如何更好地发挥催化剂的催化活性、降低脱硫液中的悬浮硫、选择合适的脱硫塔填料、延长脱硫塔的清扫周期、提供足量的再生空气和降低生产成本等方面，还有待进一步研究探讨。
参考文献：
[1]季广祥.氨作碱源氧化法焦炉煤气脱硫设计改进[J].煤化工.化学工业出版社，2010年第二期
[2]王永林、杨建华.焦炉煤气净化工艺的选择[J].冶金动力.冶金工业出版社，2011年第2期
关键词：焦化煤气净化；脱硫装置；再生；
引言：该工艺及设备具有操作简单、运行稳定、自动化程度高、作业环境好、脱硫效率及硫磺纯度较高和无三废外排等优点。其脱硫率98.33%，硫磺纯度99.5%。该工艺不仅可实现焦炉煤气有效净化目的，而且可生产质量较高的硫磺副产品，产生良好的经济效益和环保效益。
一、焦化煤气脱硫的作用
1.可以防止设备被腐蚀，减少设备维护成本，降低生产成本；
2.提高焦炉煤气的品质，有效地降低煤气燃烧后产生的二氧化硫等有害物质的污染，保护周边环境。
3.降低钢铁企业使用煤气中硫化氢的含量，可以使钢铁企业生产出优质钢材；
4.提高回收产品的质量和产量，回收后的硫磺可用于医药、化工等领域。
二、脱硫装置主要设备选择
三、焦炉煤气脱硫工艺
（一）工艺流程
1.吸收单元
来自终冷洗苯装置的煤气分两系分别进入脱硫塔，煤气自下而上与来自再生塔的贫液（碳酸钾溶液）逆流接触，煤气中的H2S、HCN等酸性气体被吸收。主要反应如下：
K2CO3+H2S→KHCO3+KHS；K2CO3+HCN→KCN+KHCO3；K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3
同时，在脱硫塔上段加入浓度5%NaOH碱液循环洗涤，进一步控制煤气中的H2S，使煤气中的H2S含量≤0.25g/m3；循环碱液中的一部分连续送至蒸氨装置，用以分解固定铵。脱硫后的煤气一部分送回焦炉和管式炉加热使用，其余送往界外用户。
吸收了酸性气体的脱硫富液自流入富液槽，富液槽为夹套结构，内槽满槽操作，通过静止分离除去富液中的少量的轻油等杂质；正常保持低液位操作，留出适当的空间作为缓冲。富液槽外槽中的富液用富液泵抽出送至解吸单元，经解吸再生后循环使用。
2.解吸單元
吸收单元送来的脱硫富液与再生塔塔底出来的热贫液换热后，进入再生塔再生。在再生塔内，富液与再生塔底上升的水蒸汽逆流接触，在真空状态下使H2S、HCN等酸性成分从富液解吸出来。主要反应如下：
KHS+KHCO3→K2CO3+H2S；KCN+KHCO3→K2CO3+HCN；2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O
解吸后的贫液一部分利用贫液泵从再生塔底抽出，送经贫富液换热器换热和贫液冷却器冷却后送至脱硫塔循环使用。利用脱硫液循环泵将再生塔底的另一部分贫液抽出，与初冷器上段的余热水进行换热。换热后脱硫液通过再生塔底部的闪蒸装置，产生蒸汽，作为再生塔富液再生的热源。
再生塔顶出来的酸性气体经冷凝冷却器冷却、分离器除水后，采用真空泵将酸性气体送至硫回收装置。酸气冷却器后的酸汽温度应维持在33C，避免HCN因温度过低而冷凝，在真空冷凝液中累积。
为确保再生塔操作稳定，设置蒸汽再沸器，使用0.4 ～ 0.6MPa蒸汽作为辅助热源。系统中因副反应而生成的少量KCNS和K4Fe（CN）6盐类溶液送至冷凝鼓风系统，与剩余氨水一并送蒸氨处理。
（二）脱硫过程影响因素
1.催化剂中毒
催化剂在使用过程中会因为各种因素失去活性。我厂洗苯工段设置在脱硫工段之前，洗苯贫油的杂质（循环洗油：粘度E25<1.7，水<1%，萘<6%，贫油含苯量≤0.4）的存在，在碱性溶液中会发生皂化反应，使脱硫液发泡变质。我厂设捕涤塔，除去煤气中的焦油雾、萘及苯族烃等物质，取得了明显效果。
2.脱硫液中副盐的增长
脱硫过程所消耗的碳酸钾、脱硫剂经溶碱槽溶解后由碱泵送至反应槽。如系统发生故障，脱硫液可由反应槽或再生塔进入事故槽。在溶液循环过程中，硫氰酸钾和硫代硫酸钾积累增多时，增加了碱消耗和降低了脱硫效率，影响正常操作。目前我厂已将脱硫液中的副盐的总浓度控制在250g/L以下。
3.脱硫废液的处理
硫氰酸钾是硫脱除过程中的一种副产品，它的产生不仅加大了碱液的用量，且富集于脱硫液中，会导致系统装置阻力加大，但另一方面，它却是一种宝贵的化工原料。硫氰酸钾一种无色潮解性晶体或白色粉末，有毒，能溶于水、酒精，可用于染料、医药和试剂等工业，并可用作聚丙烯腈（腈纶）的溶剂。因此，在煤气脱硫过程中要回收硫氰酸钾。
此外，KSCN和K2S203大量沉积于吸收液中，会导致体系溶液的黏度大增，使H2S、HCN的吸收和反应变得困难，脱硫效率降低；所以脱硫过程中的副产物必须在阶段性地从系统之中排出。我厂采用蒸馏、过滤、提盐工艺，得到副盐晶体。
4.配碱及PDS添加方法
PDS法脱硫过程必须在碱性溶液中进行，其脱硫效率与PH值成正比。但过高的PH值会加速副反应的速度，碱耗增大，不利于溶液的再生，且硫的析出速度加快，造成设备管道堵塞。KHC03与K2C03相比较，其溶解度要小得多，当PH值=8-9时KHC03晶体就会有析出。当吸收过程中和解吸过程中的C02达到平衡时，脱硫液中的KHC03与K2C03之比达到3：1左右。在其它的脱硫方法中，KHC03不会进一步反应，但K2Sx再生后生成为KOH，在脱硫反应中循环转化。所以，当PDS最初投入运行的时候，PH值不断上升，在一定的条件下，PH值较低时，K2S203可代替KHC03参加反应。这也是PDS法碱耗较低的原因所在。在反应过程中，尽管脱硫液中较高的碱度可以推动H2S的吸收，但为了缓解KHC03的结晶和控制副反应的速度，碱度也不宜太高。
5.煤气夹带脱硫液
煤气从脱硫塔后流出时会有一部分脱硫液夹带其中，这样会使脱硫液的利用率降低，生产成本加大。煤气的流速越快，脱硫液的带出量就越大，正常情况下的夹带量约5%左右，为降低夹带量，煤气经捕雾器进入下道工序。
四、结语
用催化活性较强的PDS作为催化剂的煤气脱硫技术，脱硫效果稳定（H2S达99%左右，HCN达97%左右），同时可降低脱硫液中副盐的总浓度。如何更好地发挥催化剂的催化活性、降低脱硫液中的悬浮硫、选择合适的脱硫塔填料、延长脱硫塔的清扫周期、提供足量的再生空气和降低生产成本等方面，还有待进一步研究探讨。
参考文献：
[1]季广祥.氨作碱源氧化法焦炉煤气脱硫设计改进[J].煤化工.化学工业出版社，2010年第二期
[2]王永林、杨建华.焦炉煤气净化工艺的选择[J].冶金动力.冶金工业出版社，2011年第2期