焦炉气脱硫技术现状及发展分析

焦炉气脱硫以前不被企业所重视，许多焦化厂没有脱硫装置，随着国家环保政策的出台和加强，焦化厂纷纷开始增设脱硫系统，尤其是焦炉气做为城市煤气民用或生产甲醇或二甲醚，其脱硫精度要求比较高，山口H2S指标要求达到20mg/m3以下，纵观现在运行中的焦化厂湿法脱硫系统很难到达此指标，笔者曾在山西、山东、河北等数个焦化厂做催化剂的应用和考察，认为造成焦炉气脱硫达标困难的主要原因有以下几点：

一、脱硫塔需串联操作

脱硫塔是脱硫生产的主要设备，大部分焦化厂脱硫塔均为填料塔，且两塔可并也可串的操作工艺，实践中发现，两塔并联操作工艺，焦炉气空塔速度达0.4m/s以上时，出口H2S很难达标，如果两塔串联操作，塔系统阻力虽有所增高，但增幅不大，出口H2S很有希望一次性达标。所以，焦化厂在设备不做变动的情况下最好采用两塔串联操作工艺。

二、脱硫前应设置有煤气预冷塔

焦炉气脱硫主要有两种设置方法，一为前置脱硫，即脱硫在鼓风机加压后脱苯，硫铵前设置，另一种为后置脱硫，即脱硫在脱苯，硫铵后置，还有一种较少见的鼓风机前负压脱硫设置，脱硫前设置煤气预冷塔主要是指前置脱硫，因煤气鼓风机加压后焦炉气温度一般升高至35—40℃，夏天气温高时可升高达45℃以上，温度高可导致脱硫液中的NH3含量下降，一些焦化厂分析脱硫液中的NH3含量只有4—6g/L，结果脱硫效率不足80%。煤气温度高不仅影响溶液中的NH3含量，而且也可使脱硫过程中副反应速度增快，溶液中副反应产物（NH4）2S2O3和NH4CHS的增高，另外还可使煤气中焦油等杂质在电捕焦油器中脱除效率降低，导致煤气中焦油含量高于30mg/m3以上，影响脱硫效率和脱硫液中硫泡沫的生成。

为了适应脱硫过程中对温度的要求，必须在脱硫前设置煤气预冷塔，以便把煤气温度降至30℃。当前焦化厂大部分应用的都是直接式预冷塔，这样在煤气中NH3含量相对不足的情况下致使NH3流失严重，难以满足脱硫液中NH3浓度的需求，所以建议煤气预冷塔冷却工艺为间接式冷却为佳。

三、脱硫液应选用Na2CO3为碱源

焦炉气中NH3含量一般为4—6g/m3，对于煤气中H2S含量小于5g/ m3，以NH3为碱源可满足脱硫反应过程中所需求的氨量，这里面包括蒸氨系统向脱硫液中或煤气中补充的NH3。脱硫液中的NH3含量一般可保持在10—12g /L。如果焦炉气中H2S含量大于5g/ m3以上，以NH3为碱源满足不了脱硫反应过程中所需求的NH3量。如欲达到较高的脱硫效率，则煤气中的NH3/H2S至少应达到1.3，例如煤气中H2S含量为6g/ m3以上时，其NH3含量应达到7.8g/m3以上，焦化厂即使通过蒸氨装置，也难长期平衡到此含量，所以对于煤气中H2S含量大于5g/m3以上时，最好采用Na2CO3为碱源的脱硫工艺，有些焦化厂使用NH3为碱源时为达到较高的脱硫效率，在脱硫液中补加入一定量的Na2CO3或NaOH也能达到很好的脱硫效果。

四、控制好脱硫液中的副盐含量

脱硫液以NH3为碱源时生成的副盐为（NH4）2S2O3、（NH4）2SO4和NH4CNS，以Na2CO3为碱源时生成的副盐为Na2S2O3、Na2SO4、NaCNS。生成副盐的速率与脱硫工艺和催化剂的选择有关，更与焦炉气中HCN的含量有关，一般焦炉气中HCN为1.0—2.5g/m3。脱硫液中副盐含量相对脱硫工艺影响比较大，一是增加了碱源的消耗，使脱硫成本增大。二是增加了脱硫液的黏度，降低了脱硫液的硫容，使脱硫效率降低。三是脱硫液中副盐Na2SO4增设至40g/L以上时将会严重腐蚀设备。四是脱硫液中副盐高时易产生脱硫塔堵塞现象。五是降低了硫磺的回收率。

关于副盐影响硫磺回收率的典型事例，笔者曾在山西某焦化厂遇到。该厂年产焦碳60万吨，因煤限产，仅过焦炉气量5000m3/h，主要设备有两台，φ3800，H43000mm再生塔和两台φ5000，H27000mm脱硫塔，因气量小，一台脱硫塔过焦炉气，为防冻两台再生塔和两台脱硫塔溶液正常循环。焦炉气入口H2S含量2140—8855mg/m3，平均含量5394mg/m3，出口H2S含量6.8—185.6mg/m3，平均含量38.9mg/m3，（大部分时间开了一些近路阀过煤气，否则出口H2S含量将会更低）脱硫效率达99.3%。脱硫系统2007年12月8日原始开车至笔者到该厂2008年2月29号共运行了83天，但脱硫泡沫始终没有，该厂担心长期运行下去会出现问题，笔者也感到不可思议，经反复调节也未出硫泡沫，发现焦炉气中的硫大部分转化为副盐了。经统计83天脱硫系统就产硫磺（5394—38.9）×32/34×5000m3/h×24h×83天=50198.4公斤，脱硫液中副盐分析Na2S2O3含量38.5g/L，Na2SO4含量11.9g/L，Na2CNS含量未做分析，但根据各焦化厂的溶液分析数据推测，Na2CNS含量至少是Na2S2O3的一倍应在77g/L以上，脱硫溶液总量约1000m3，以此推算副盐中硫含量约为48697kg（其中Na2S2O3含硫量15595kg，Na2SO4含硫量2682kg，NaCNS含硫量30420kg）。理论推算83天应产硫约50198.4kg，分析副盐中硫含量约48697kg，故以为脱硫液中也不可能有多少硫泡沫，脱硫液分析悬浮硫仅有0.3g/L，硫均转化为副盐了。

脱硫液中副盐长期积累，达到250g/L以上将严重影响脱硫工艺，以前有个别厂为了解决脱硫液中副盐高的问题，增设了提盐工艺，但绝大部分焦化厂仍然采用排液来解决脱硫液中副盐高的问题，据观察10000m3/h焦炉气每天排液4—5 m3即可维持脱硫液中副盐不再增长。

五、维持较大的溶液循环量

填料脱硫塔溶液循环量根据塔喷林密度和液气比要求，即喷林密度40—50 m3/ m2·h，液气比一般20—30L/ m2·h。当然设备条件允许溶液循环量应大一些为好，溶液循环量大可以更好的冲刷填料表面的积硫，防止堵塔，也能提高脱硫效率，因为循环量大即是增加了单位时间内脱硫的总碱量。