PDS濕法脫硫的影響因素

何秀風

(上海電氣集團國控環球工程有限公司，山西 太原 030024)

1 PDS濕法脫硫簡介

PDS濕法脫硫是指以酞氰鈷磺酸鹽系化合物為催化劑的濕法脫硫工藝，因其硫容高，反應速率快，脫硫效率高，而廣泛被采用。

在焦爐煤氣脫硫中，因硫雜質在整個煤氣凈化過程中被脫除的順序不同，又分為前脫硫和后脫硫兩種，其中前脫硫是以焦爐煤氣中的氨為堿源，后脫硫需要外加Na2CO3作為堿源。

2 PDS脫硫的影響因素

2.1 脫硫液中的堿含量

PDS脫硫屬于酸堿中和反應，脫硫液中的堿含量直接決定了反應可以進行的程度，而脫硫液中的堿含量也不能太高，太高容易造成副鹽含量的增加，故一般要求脫硫液的堿度在0.4 N為宜。

2.2 反應溫度

脫硫反應屬放熱反應，升高溫度不利于脫硫反應的進行。另外，對于前脫硫工藝，當脫硫液溫度較高時，會增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中氨含量降低，脫硫效率隨之下降。但脫硫液的溫度太低，則生成的硫泡沫聚集難以排出再生槽，也不利于再生反應的進行。因此，在生產過程中前脫硫工藝宜將煤氣溫度控制在28 ℃～30 ℃，后脫硫工藝宜將煤氣溫度控制在30 ℃～35 ℃，脫硫液溫度應控制要比煤氣溫度高3 ℃～5 ℃，這主要是使煤氣中多余的水分被煤氣帶走，以保證系統的水平衡[1]。

2.3 煤氣中的雜質含量

煤氣中的焦油、萘等雜質會在催化劑表面形成保護層，從而降低催化劑的催化活性，影響脫硫液再生效果，最終影響脫硫效果，故一般要求進入脫硫塔的煤氣中的煤焦油含量小于20 mg/m3，萘含量小于500 mg/m3[2]。

所謂限制煤氣中油、萘的含量，其實應該限制脫硫液中油、萘等雜質的含量。雜質的存在，會影響硫泡沫的成泡，不生成硫泡沫，又會使油、萘等在溶液中積累，從而進一步影響硫泡沫的生成，形成惡性循環。因此，當再生槽中成泡不好時，應及時加入對苯二酚等有助于成泡的物質，使雜質隨著生成的硫泡沫排入后序硫泡沫處理系統，而不會在溶液中積累造成更壞的影響。

2.4 脫硫液中的鹽類積累量

在脫硫、再生反應過程中同時伴隨著副反應的發生，副反應生成的鹽類物質難以再生成反應物回到系統中，當副鹽含量太高時，會影響反應平衡，從而要求脫硫液中的副鹽含量在250 mg/L以下為宜[3]。

副鹽的生成是不可避免的，從副反應產生的機理看，主要是由于溶液中的HS-離子與O2接觸而發生的不完全氧化形成的產物，以及原料氣中HCN的存在而反應形成的產物，故在生產過程中可以通過控制系統溫度、控制再生空氣量等方式來適當降低副鹽的生成速度。

2.5 再生空氣量

再生空氣有兩大作用，一是為再生反應提供物質條件，二是浮選硫泡沫。再生空氣量大時可以使再生反應的平衡向右移動，再生反應完全，同時也會使副反應產物增加，故再生空氣量也不宜過大，但也不能僅提供再生反應需要的氣量，硫泡沫無法浮選時也會造成再生、脫硫系統的惡化。一般情況下再生空氣量取反應量的2倍～3倍。

2.6 反應時間

脫硫反應后，再生反應前，脫硫富液應留有10 min～20 min的反應時間，在這個反應過程中主要是使富液中的HS-繼續催化氧化生成較穩定的硫物質。

3 PDS濕法脫硫設計優化

1) 塔堵是令生產企業頭疼的一大問題，堵塔后使生產系統無法運行；且對塔進行清理又需要耗時、耗力、耗財。經大量了解生產企業堵塔時各填料層填料的堵塞狀態發現：下層填料的堵塞情況更加嚴重。這主要是因為煤氣中含有一定的氧，在脫硫塔中，脫硫液自上而下與煤氣接觸進行脫硫反應，當行至脫硫塔下段時，已吸收了煤氣中的H2S的脫硫液與煤氣中的O2即發生了再生反應，生成的硫附著于填料層表面，形成結晶點，日積月累即造成堵塔事故的發生。

針對這種現象，在脫硫初期，可以采用不存在使硫可以附著的脫硫塔設備，如空塔，這樣即可減少堵塔事故的發生。

2) 在脫硫初期，硫含量高時，需要脫除的硫的總量高，而凈化率不高，脫硫反應的進程主要和硫容有關，而在精脫硫階段，硫含量低時，需要脫除的總硫含量不高，但凈化率卻較大，此時反應進程就主要是和傳質面積相關。

該理論也支持在反應初期時可以采用空塔，大循環量脫硫，在反應后期時，則從節能角度考慮則可以減小循環量，但需要提供足夠的氣液接觸面積。

3) 硫泡沫處理系統采用板框過濾機、離心機等為宜。采用連續熔硫時，硫泡沫液中的水會全部被加熱，這樣清液直接返回系統，會造成系統溫度升高，尤其是高硫煤氣脫硫時，這方面的影響更甚；清液經降溫后返回系統，從節能的角度考慮不甚合理。故采用板框過濾機或離心機，減少需要加熱的物質數量，對硫泡沫進行處理效果較好。