提高氨作碱源焦炉煤气氧化法脱硫效率的必要条件

日期：2016-06-12 来源：搜狐网

2016

06/12

13:58

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关键词：煤气

以氨作碱源的湿式氧化法焦炉煤气脱硫工艺，因其无需外购碱源的成本优势，在焦化厂已获得广泛应用。但脱硫效率大多达不到国家发改委关于焦化市场准入的标准和其他的相关标准，已成为当前焦化厂市场准入和环保验收的一大难题。因此，及时分析氨作碱源时影响脱硫效率的关键因素，并在此基础上提出对策，已刻不容缓。以氨作碱源时令溶液pH=9.0，必须提高液相中氨的浓度。而提高液相中氨的浓度可有两种措施：①提高气相中氨的含量，借平衡关系提高液相中的氨浓度;②降低溶液温度，改变亨利系数，借以提高液相中氨的浓度。在一定的工业条件下，提高气相中氨的含量受到条件的限制，几乎不可能。而降低溶液温度则比较现实、有效。在液相中氨的浓度较低(<5%)时，亨利定律确定的相关指标非常接近，即：

　　PNH3=HC

　　式中PNH3—平衡时液体表面NH3的分压，×10-6mmHg

　　H—亨利系数，×10-6mmHg

　　C—单位体积溶液中NH3的摩尔分数

　　氨的亨利系数与温度的关系如下：

　　温度：

　　0 5 10 15

　　20 25 30

　　亨利系数:×10-6mmHg

　　0.00156 0.00168 0.0018 0.00193 0.00208 0.00223 0.0241

　　可见，降低液相温度可以有效降低液相表面PNH3，从而提高液相中NH3的浓度。

　　当然，在工业条件下的脱硫液中，化学组分受焦炉煤气组成的影响，并非如此简单。如COG中除H2S和NH3外，还含有酸性气体CO240-60g/Nm3(2-3%V);HCN 0.8-1.2g/Nm3。这些酸性气体同时进入液相，与氨化合，生成NH4HCO3、NH4CN等化合物，降低了溶液的碱度。同时副反应导致溶液碱度进一步下降，最终对脱硫效率形成负面影响。这些影响通过控制操作指标虽可有一定程度的缓解，但无法从根本上消除。

　　由于实际运行的脱硫液是一NH3—CO2—H2S—H2O物系，PH2S可近似按下式求取：

　　式中：C—溶液中CO2的浓度，kg-mo1/m3

　　S—溶液中H2S的浓度，kg-mo1/m3

　　H—氨的亨利系数

　　K—反应：NH3+H2S

　　NH4++HS-的平衡常数，由LgK=a+mS+nC确定。常数a、m、n之值如下：

　　温度℃： a m n

　　20 -1.10 0.089 0.089

　　40 -1.70 0.089 0.21

　　由公式可见：C、S的提高以及温度升高均会导致PH2S上升而降低脱硫效率。

　　影响溶液表面PH2S的另一个重要因素就是脱硫催化剂的性能。性能良好的脱硫催化剂能有效降低[HS-]，从而使H2S的解离反应向右快速进行，而使溶液中的[H2S]降低，对提高H2S的吸收推动力并最终提高脱硫效率至关重要。

　　综上所述，为提高氨作碱源氧化法COG脱硫效率，降低过程温度是最最有效的措施。由于过去在设计上沿用了ADA法COG脱硫的工艺，未能考虑氨作碱源时的工艺特点，或有的设计虽已考虑，但采用直接式煤气预冷设备，不仅冷却效果大打折扣，还导致了氨的流失，以致得难偿失。