焦炉煤气脱除硫化氢技术分析

赵勇（湖南华菱节能环保科技有限公司，湖南长沙410004）

焦炉煤气脱除硫化氢技术分析

赵勇（湖南华菱节能环保科技有限公司，湖南长沙410004）

通常作为炼焦产业副产品的焦炉煤气存在一定量的硫化氢气体，且使用领域非常广泛，又特别在制甲醇、城市供气和燃烧发电等领域。因此，深度脱除硫化氢气体具有至关重要的作用，因为硫化氢不但对环境容易造成污染，对人身体健康也有很严重的影响，同时还在催化剂中毒与设备腐蚀方面具有很大负面影响，这就需要，采取湿试氧化法并以超重机为脱硫设备，对空气、CO2、和H2S模拟的焦炉煤气来有效的脱除焦炉煤气中的H2S。

焦炉煤气；硫化氢；脱除方法

当前，不但能在工业燃气与民用当中使用回收净化后的焦炉煤气，同时还能用来生产化工产品，比如尿素、二甲醚、合成氨、海绵铁、甲醇等。焦炉煤气中的H2S通过利用氨水或碳酸钠碱液进行吸收，其单质硫主要是通过离子态的硫（HS−）氧化而成，让碱液能够得到再生，这就是湿式氧化法的基本原理。笔者主要利用超重力湿式氧化法，对有效脱除的脱除焦炉煤气中的H2S进行了一定的分析。

1 实验装置及流程

工艺流程图及实验装置的具体情况如图一所示。采用空气、CO2、和H2S模拟的焦炉煤气（视CO2、H2S以外的组分为惰性组分），在这其中含有0.1～5.3g/m3质量的H2S，及0.1～5.3g/m3的CO2体积分数。经转子流量计计量后的模拟焦炉煤气进入到超重机内，经贫液泵从贫液槽送入超重机的脱硫贫液和在旋转的填料层内的相遇在高速界面、高湍动以及大气液接触面不断更新的状态下，其气液两相可以很好的实现Na2CO3溶液对H2S进行吸收的全过程。经附设的氢氧化钠吸收槽进一步吸收后，才能将脱硫后的气体放空。流入富液槽的富液经吸收H2S后的脱硫贫液而成，通过富液泵输送到再生塔底部，在其中其氧化反应主要是通过空压机将空气引入发生的，其中硫单质（S）主要是被硫离子（HS−）氧化而生成的，并经过空气浮选后而逐渐进入硫泡沫槽当中的[1]。经贫液泵引入再生的脱硫贫液在超重机进行循环使用。

图1 实验装置示意图

2 实验方法

其阀门可以在实验过程中对液量和气量进行调节，流量的大小可以用流量计来统计；变频器可以对超重机的转速进行调节。脱硫液循环量为15～120 L/h，气体处理量为15～120 L/h；本项研究是超重力场的强度是通过超重力因子来进行表征的，超重力因子范围为15～120 L/h

脱硫率E来表征H2S的脱除效果，其公式定义为：

在定义式中，超重机进、出口焦炉煤气中H2S质量含量分别由c1、c2表示mg/m3。

该实验过程中，碳酸钠浓度恒定为10g/L，将脱硫催化剂浓度恒定为15mg/Kg，就脱硫率影响规律在于对气液接触时间、液气比、原料气浓度、超重力因子等因素重点观察；其实验主要检查测量了焦煤煤气脱硫后其气体当中CO2和H2S的浓度与原料气的具体变化情况，

在实验当中，主要采用的是化学碘量法来测定气相中H2S的浓度，采用PGM-54红外线CO2检测仪器来检测气相当中的CO2的浓度情况[2]。

3 结果与讨论

3.1 影响脱硫率的超重力因子

以6 m3/h为气量恒定值，其中H2S和CO2代表原料气中浓度分别为3890 mg/m3和23465 mg/m3，观察影响脱硫率的超重力因子。当超重力因子增加且液量、气量和原料气为固定组成时，脱硫效率也会同步上升，而超重力因子需达到50～80才能实现再次增加，脱硫率此时达到95%以上，对脱硫率的增加已不明显。

3.2 脱硫率受到气液接触时间的影响

恒定原料气中CO2、H2S浓度分别为18091 mg/m3与3460mg/m3，液气比12L/m3，超重力因子55，为了有效的调节气液接触的时间，需要通过对气体流量的调整而进行，这期间液体的流量需要按气液比而调节。随着逐渐延长气液的接触时间，增加了脱硫率的能力，由于优良的超重力技术特性得到强化，使其能在很短的时间内让H2S和脱硫碱液的反应过程完成，当小于0.15 s气液接触时间时，脱硫效率依然获得高达95%，这一数据脱硫超重力设备工程化应用的设计非常重要。

3.3 脱硫率受到液气比的影响

气量恒定为2 m3/h，原料气中CO2和H2S浓度分别为13691 mg/m3和1620 mg/m3，超重力因子67，液体流量改变，脱硫率对液气的影响，随着液气的增大气液也会有着更高的接触机会，能够有效帮助气体的吸收，同时也使脱硫率得到提升。然而超重力湿式氧化法脱硫技术中，通过超重力技术能够强化气液接触与传质，脱硫液气比很大程度得以降低，脱硫液的保有量和循环量得到减少，节能降耗，减少再生负荷。

4 结语

总之，采用超重力的湿式氧化法有效的脱除焦炉煤气中H2S，其工艺具有设备体积小、操作弹性大、脱硫选择性高、脱硫液循环量小、气液接触时间短、脱硫效率高等方面的优势，能将焦炉煤气中H2S含量，经济有效的降低到50 mg/m3以下。

[1]丁子豪.超重力法脱除焦炉煤气中硫化氢气体的实验研究[D].北京化工大学，2014.

[2]祁贵生，刘有智，王焕，焦纬洲.超重力湿式氧化法脱除焦炉煤气中硫化氢[J].化工进展，2014，33(04)：1045-1049+1066.