ZL系列脫硫催化劑在焦?fàn)t煤氣脫硫生產(chǎn)中的應(yīng)用

王海英，張平存

摘要：改良ADA法焦?fàn)t煤氣脫硫成本高，必須配有副鹽提取系統(tǒng)，ZL系列焦?fàn)t煤氣脫硫催化劑，不僅脫硫效率高，成本低，而且能抑制副鹽的生成，本文通過理論分析和實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)了它的可靠性。

關(guān)鍵詞：煤氣脫硫；副鹽；催化劑

中圖分類號(hào)：TO546·5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-5008（2000）06-0044-02

APPLICATION OF ZL SERIES OF DESULPHURIZATION CATALYST IN DESULPHURIZATION PRODUCTION OF COKE-OVEN GAS

WANG Hai-ying, ZHANG Ping-cun

Abstract: For desulphurization of the coke-oven gas, the ZL series of desulphurization catalyst has the advantages of high efficiency, low cost and being able to restrain the growing of secondary salt, in contrast with ADA process which should be fitted with secondary salt extraction system and has a high cost. Its reliability has been confirmed with theoretical analysis and practical application.

Key Words: desulphurization of gas; secondary salt; catalyst

1 問題提出

某廠焦?fàn)t煤氣脫硫原設(shè)計(jì)采用的是濕式氧化法，以改良ADA為催化劑，處理能力46萬m³/日，設(shè)有副鹽提取裝置，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，1995年3月焦?fàn)t投產(chǎn)及焦?fàn)t采用高爐煤氣加熱，煤氣量增加到84萬m³/日，雖然增建了一座脫硫塔，操作中也曾采取兩塔并聯(lián)或串聯(lián)的方式，但煤氣脫硫效果一直不好，塔后煤氣H₂S含量在500mg/m³左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出城市煤氣標(biāo)準(zhǔn)中的硫化氫含量。分析原因，煤氣量大，脫硫處理能力不足是一方面，另一個(gè)原因是，脫硫副鹽沒有提取，脫硫母液中副鹽含量高，造成設(shè)備、管道不同程度的堵塞，影響了脫硫塔的液氣比和脫硫液的再生。由于脫硫副產(chǎn)品加工系統(tǒng)難以恢復(fù)，副產(chǎn)品市場(chǎng)前景不好，因此尋找一種新型脫硫催化劑，來有效的抑制脫硫液中的副鹽量，提高脫硫效果，已是大勢(shì)所趨。

2 ZL系列脫硫脫氰催化劑的反應(yīng)機(jī)理

2.1 對(duì)新型脫硫催化劑的技術(shù)要求

選擇的新型脫硫催化劑，應(yīng)滿足以下條件：它不僅對(duì)脫硫有催化作用，還應(yīng)對(duì)再生過程具有催化效果，抑制副鹽的生成或完成其轉(zhuǎn)化。此外，考慮工藝特點(diǎn)，還應(yīng)避免大的工藝改變。通過對(duì)國內(nèi)幾家焦化工的考察，在對(duì)各種類型的脫硫劑進(jìn)行認(rèn)真研究分析后，認(rèn)為ZL系列脫硫脫氰催化劑原理是成熟的，脫硫工藝與改良ADA法基本相同，適合本廠的生產(chǎn)條件。

2.2 脫硫液組成

脫硫液是在稀碳酸鈉溶液中添加一定量的復(fù)合型磺化酞菁鈷類化合物，溶液PH值維持在8.0-9.0之間，控制總堿度0.2-0.6N。

2.3 反應(yīng)機(jī)理

脫硫反應(yīng)：

H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃

脫HCN反應(yīng)：

HCN++Na₂CO₃=NaCN+NaHCO₃

NaCN+S=NaSCN

NaSCN+NH₃.H₂O=NH₄SCN+NaOH

NH₄SCN—^ZL→H₂N-CS-NH₂

再生反應(yīng)：

NaHS+1/2O₂—^ZL→NaOH+S

NaOH+NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O

NaHS+2O₂=Na₂S₂O₃+H₂O

H₂N-CS-NH₂+1/2O₂=H₂N-CO-NH₂+S

H₂N-CO-NH₂+H₂O=(NH₄)CO₃

(NH₄)CO₃—^堿性條件→NH₃+CO₂

ZL系列脫硫脫氰催化劑的特點(diǎn)體現(xiàn)在：

其一：對(duì)脫硫過程具有高效選擇性，由于它的選擇催化作用，使反應(yīng)（6）瞬時(shí)完成，大大降低了脫硫系統(tǒng)中NaHS濃度，抑制了（8）的反應(yīng)發(fā)生，降低了Na₂S₂O₃的生成速度。當(dāng)反應(yīng)條件不改變時(shí)，反應(yīng)（8）達(dá)到平衡，Na₂S₂O₃的量穩(wěn)定在一數(shù)值上。

其二：對(duì)SCN^-的轉(zhuǎn)化具有催化效果。脫硫液中含有一定濃度的NH₃、H₂O，在ZL系列催化劑的作用下，可使SCN^-轉(zhuǎn)化為H₂N-CS-NH₂，即而被氧化成(NH₄)CO₃，在堿性條件下(NH₄)CO₃又被分解為NH₃和CO₂，回到煤氣系統(tǒng)中，因此，有效地降低了脫硫液中的NaSCN量。

其三：對(duì)再生過程具有催化作用，單質(zhì)硫的顆粒大，易于分離。

3 使用效果

由于ZL系列脫硫催化劑用于煤氣脫硫的工藝條件與改良ADA法大致相同，只要改變藥品投入量，即可實(shí)現(xiàn)兩種脫硫劑的替換。ZL系列脫硫脫氰催化劑的操作條件為：堿度：0.2-0.6N, PH: 8.0-9.0, 溫度：30-40°C，催化劑濃度：(20-40)×10^-6。1997年7月份投入使用，經(jīng)過三個(gè)月實(shí)驗(yàn)調(diào)試，收到了明顯效果，與改良ADA法脫硫相比，脫硫液副鹽含量降低，脫硫效率以及純堿消耗得到明顯改善。表1是兩種脫硫催化劑使用情況對(duì)比。

表1 兩種催化劑效果對(duì)比

催化劑	時(shí)間	H2S含量（mg/m3）		脫硫效果%	副鹽含量（g/l）	堿耗噸/日
		塔前	塔后
改良ADA	1997.1	4310	747	82.7	346	3.8
	1997.2	4230	530	87.5	376	2.6
	1997.3	3920	267	93.2	296	2.8
	1997.4	3986	274	93.1	340	2.6
	1997.5	4200	732	82.6	321	3.0
	1997.6	3955	2165	45.3	275	1.9
ZL系列	1997.7	4160	264	93.6	135	1.5
	1997.8	4230	163	96.1	157	1.5
	1997.9	4055	73	98.2	164	1.8
	1997.10	4210	16	99.6	173	2.0
	1997.11	3950	11	99.7	186	2.0
	1997.12	4220	14	99.6	191	2.0

注：7、8、9月試驗(yàn)調(diào)試階段

從表1看出，ZL系列脫硫脫氰催化劑，不僅具有高效的脫硫效果，而且能控制副鹽的生長，因此完全可以省去副鹽提取系統(tǒng)。純堿以及ZL系列脫硫脫氰催化劑消耗低，與改良ADA比較，使用該脫硫劑每年可節(jié)約資金近70萬元。

使用中發(fā)現(xiàn)，脫硫液的堿度與副鹽生成量有直接關(guān)系。堿度高，副鹽含量隨之升高，堿度一定時(shí)，副鹽也穩(wěn)定在某一數(shù)值。脫硫生產(chǎn)中，適當(dāng)提高堿度，有利于提高脫硫效果，但堿度過高，不僅使脫硫成本增加，還會(huì)加快副鹽的生成，氣溫低的季節(jié)，還會(huì)使副鹽結(jié)晶反而影響脫硫效果。經(jīng)過幾年的摸索和不斷實(shí)踐，總結(jié)了適合某廠的脫硫生產(chǎn)最佳操作指標(biāo)：脫硫液堿度：0.2-0.3N, PH: 8.2-8.7, 溫度：30-40°C，催化劑濃度：(10-15)×10^-6。

4 結(jié)論

ZL系列脫硫脫氰催化劑用于焦?fàn)t煤氣脫硫，脫硫效率高。由于它對(duì)脫硫液中副鹽的生成具有抑制或使其轉(zhuǎn)化的作用，脫硫成本低，并且可不設(shè)脫硫副產(chǎn)品提取裝置。在焦?fàn)t煤氣脫硫生產(chǎn)中具有很好的應(yīng)用價(jià)值。