淺談終冷堿洗脫硫工藝

李桂華（中冶焦耐（大連）工程技術有限公司，遼寧 大連 116000）

以煤為原料，在制造煤氣的工藝過程中，約30%的硫從煤轉移到煤氣中，并主要以H2S形式存在。焦爐煤氣中一般含有6～8g/m3H2S，燃燒時生成硫氧化物，嚴重污染大氣。以氨為堿源、HPF為催化劑的脫硫新工藝，脫硫效率不低于99%，同時脫氰效率達到80%。脫硫后煤氣中H2S含量可達60～100mg/m3，結合蒸氨加堿分解固定銨工藝，終冷堿洗脫硫工藝的脫硫效率達到了60～80%，可使脫硫后的煤氣含硫指標達到城市煤氣的標準，從而節(jié)省了再次脫硫的費用。

1 流程簡述

從硫銨飽和器來的～55℃的煤氣，首先進入終冷塔分二段冷卻（詳見圖1）。36℃的下段循環(huán)冷卻水從塔中部進入終冷塔下段，與煤氣逆向接觸，將煤氣冷到～38℃后，煤氣進入終冷塔上段。而循環(huán)冷卻水經(jīng)下段循環(huán)冷卻水冷卻器，用循環(huán)水冷卻到36℃進入終冷塔下段循環(huán)使用。25℃的上段循環(huán)冷卻水從塔頂部進入終冷塔上段，將煤氣冷到27℃后，煤氣去洗苯塔。而上段循環(huán)冷卻水經(jīng)上段循環(huán)冷卻水冷卻器，用低溫水冷卻到25℃進入終冷塔上段循環(huán)使用。同時，在終冷塔上段加入一定堿液，用以脫除煤氣中的H2S，保證煤氣中的H2S含量＜20mg/m3。下段排出的冷凝液送至酚氰廢水處理站；上段排出的含堿冷凝液送至蒸氨塔頂，用于分解剩余氨水中的固定銨。

2 反應機理

H2S、HCN和CO2與NaOH反應式如下：

終冷塔排出的含堿冷凝液在蒸氨塔中分解固定銨反應（以NH4Cl為例）：

3 工藝特點

終冷堿洗工藝，是利用分解剩余氨水中固定銨所需的一定量堿液，將這部分堿液可先加到終冷塔上段對煤氣進一步脫硫，然后從上段含堿冷凝液中抽出一部分加到蒸氨塔去分解固定銨，這樣達到綜合利用堿液的目的。

煤氣中含有大量的CO2，它和H2S、HCN同屬酸性，當堿吸收H2S、HCN的同時，也必然會吸收CO2。CO2吸收越多，所耗的堿越多，而堿的耗量是與剩余氨水中固定銨的含量相對應的，同時也導致操作費用過大。因此，希望盡可能的選擇性吸收H2S和HCN。

用堿（NaOH）作吸收劑時，CO2、H2S和HCN的吸收反應如下：

反應（d）（e）（f）是離子反應，瞬間即能完成。反應（a）是水合反應，反應（b）（c）是電離反應，據(jù)資料介紹反應（b）（c）要比反應（a）快很多。根據(jù)相際傳質的雙膜模型理論，用堿液吸收H2S、HCN時液膜阻力很小，與H2S、HCN溶解的氣膜阻力相比，小的可以忽略不計，為氣膜阻力控制型；而吸收CO2時，液膜阻力較大，即吸收受CO2溶解的氣膜阻力和液膜阻力共同控制，為雙膜阻力聯(lián)合控制型。由此可見，用堿液吸收H2S、HCN時要比吸收CO2時速度快的多，這就給堿液選擇性吸收H2S、HCN奠定了基礎。

堿液選擇吸收H2S、HCN的關鍵是氣液接觸時間，由于H2S、HCN吸收速度快，在吸收時首先被吸收下來，因此選擇恰當?shù)奈諘r間就可以使H2S、HCN盡可能的被吸收下來，而CO2少被吸收下來，即選擇性吸收H2S、HCN。

堿洗段堿液堿度主要是由蒸氨塔分解固定銨的堿液需要量決定的。蒸氨塔分解固定銨的堿液需要量遠大于堿洗段吸收H2S、HCN的堿液需要量，故在堿洗段不存在堿液需要量不足的問題。并且由于堿液的過量，在考慮適當?shù)膰娏苊芏认拢瑝A洗段的脫硫效率完全可以達到60～80%，即可使脫硫后的煤氣含硫指標達到＜20mg/m3的城市煤氣標準。

4 結語

加入終冷塔的堿的堿性沒有改變，并不影響其在蒸氨塔中分解固定銨的功能。在蒸氨過程中回收的酸汽（H2S、HCN等）隨氨汽返回煤氣系統(tǒng)。

在終冷塔上段加入一定量堿液，可進一步脫除煤氣中的H2S，確保煤氣中的H2S含量＜20mg/m3。這樣在冷卻煤氣的同時還脫除煤氣中的H2S，達到了雙重的目的。