高效催化剂在HPF法脱硫中的应用

2022-09-12

ZL催化剂虽属于第二类催化剂, 还具有第一类催化剂的优点, 是新型的复合型催化剂, 可以单独在煤气脱硫工艺中应用已成功地应用十多家焦化厂。生产实践表明, 对氨法HPF煤气脱硫工艺, ZL催化剂更显示了其优异性能。

1 ZL催化剂的性能和催化原理

1.1 ZL催化剂的性能

在H P F法脱硫工艺中的应用实践表明, ZL催化剂具有以下优点。

(1) 适用于不同含硫量的焦炉煤气脱硫, 不仅脱硫、脱氰速度快, 而且脱硫效率可高达98%以上, 脱氰效率也可达90%以上。

(2) 可同时脱除煤气中无机硫和有机硫。

(3) 与其他催化剂相比, ZL催化剂具有硫泡沫颗粒大、易分离、不堵塞设备、用量少和操作成木低等优点。

(4) ZL催化剂在生成硫磺时具有较好的选择性, 所以脱硫液中的副盐生长速度缓慢, 外排废液量小, 处理费用低, 对环境的污染轻。

1.2 ZL催化剂的催化原理

ZL催化剂为蓝黑色粉末, 粒度小于20目, 水不溶物3.00。ZL催化剂具有特殊的携氧能力, 其催化活性为0.06/min。在脱硫过程中, ZL催化剂吸附活化碱性溶液中的溶解氧, 形成高活性大离子。当遇到煤气中的硫化氢时, 可将其吸附在高活性大离子的表面, 将硫化氢中的硫离子氧化成元素硫或多硫化物, 并从ZL催化剂表面解吸。失活后的ZL催化剂经空气再生后, 重新恢复其携氧能力。脱硫过程中的主要副反应是硫代硫酸铵和硫氰酸铵的生成反应。

2 ZL催化剂的应用

一些焦化厂的生产实践表明, ZL催化剂既可单独用于以Na2CO3为碱源的改良ADA法, 也可与苦味酸混合使用。现将以氨为碱源的HPF法焦炉煤气脱硫土艺使用ZL催化剂的情祝介绍于后。

2.1 工艺流程

焦炉煤气采用氨法HPF脱硫土艺, 煤气处理量5.7万m3/h, 脱硫塔前煤气中H2S含量5g/m3～6g/m3, 塔后煤气中H2S含量0.5g/m3。

鼓风机后的煤气经预冷塔冷却后进入两台并联的脱硫塔, 富液经循环泵进入各自的再生系统, 再生后的贫液自流入脱硫塔循环喷洒。再生空气从再生塔底部鼓入, 为提高煤气中的氨硫比, 故将蒸氨塔顶的氨汽引入预冷塔。

往脱硫液中投加ZL催化剂时, 可采用冲击性投加或连续滴加方式, 可将溶解后的ZL催化剂直接加入反应槽或贫液槽。在脱硫装置的开工初期, 第一次的投放量可控制在30mg/m3～50mg/m3, 系统运行稳定后, 每天定时补加, 使脱硫液中催化剂浓度始终保持在30ppm～50ppm。每脱除1t硫化氢大约消耗ZL催化剂0.7kg～0.8kg。

2.2 应用情况

根据ZL催化剂的性能和使用要求, 我们在ZL催化剂中配了对苯二酚, 脱硫效率基木可达到设计要求。生产实践表明, ZL催化剂具有适用范围广、脱硫效率高、硫泡沫颗粒大、悬浮硫易分离、不堵塞设备、操作成本低等优点, 另外, ZL催化剂对硫磺生成的选择性好、副盐增长慢, 因而外排废液量也少。

2.3 副盐的增长与控制

湿式氧化脱硫工艺都存在副盐增长快和外排废液多的问题, 采用了脱硫废液回兑配煤的方法, 较好地解决了脱硫废液的外排问题。虽然此法对焦炭质量没有影响, 但对配煤工段设备的污染和腐蚀较为严重。为控制硫代硫酸铵的生成速度, 我们采取了下列措施。

(1) 控制脱硫液温度。在脱硫和再生操作中, 前者是放热反应, 降低温度可提高脱硫效率和减少副反应, 但温度太低并不利于再生操作。经综合考虑, 我们将煤气温度控制在, 脱硫液温度控制在。

(2) 控制脱硫液碱度。因ZL催化剂必须在碱性溶液中进行脱硫反应, 所以, 应将脱硫溶液的pH值控制得高一些。但碱度应视煤气中的硫含量而变。实践表明, 对于氨法脱硫, pH值宜控制在8.2～8.7, 脱硫液中游离氨含量控制在4.0g/m3～4.5g/m3。以碳酸钠为碱源时, pH值可控制在8.2～8.7, 碱度控制在0.2N～0.3N。还应根据脱硫塔前后煤气中的H2S含量和脱硫效率调整脱硫液碱度。

(3) 控制鼓风强度。充足的氧是ZL催化剂再生的必要条件, 因此, 鼓风强度应根据脱硫液的再生效果来确定。在满足再生的前提下, 适当降低鼓风强度可减少副反应的发生和节省动力。我们将鼓风强度控制在。

另外, 硫氰酸铵的生成速度与煤气中的HCN的量和元素硫能否及时分离有关。使用ZL催化剂后, 能及时分离元素硫, 从而减缓了硫氰酸铵的增长速度, 减少了外排废液量。

3 结语

ZL催化剂在氨法HPF脱硫工艺中的应用表明, 各项指标可达到设计要求, 不仅具有脱硫效率高、硫磺颗粒大、硫泡沫易分离和操作费用低等优点, 而且可有效控制副产盐类的生成速度和减少外排废液量。

摘要：目前, 我国焦炉煤气湿式氧化法脱硫土艺中使用的催化剂有十余种, 大致可分为两类, 一类是酚-醒转化 (活性基团转化) , 用变价离子催化, 如ADA、对苯二酚、栲胶、苦味酸和1, 4-茶醒-2-磺酸钠等。这些催化剂存在不能脱除有机硫、总脱硫效率低、硫泡沫不易分离、易堵塞设备、H2S适应范围小和脱硫成木较高等缺点。另一类是磺化酞菁钻和金属离子类脱硫催化剂, 这类催化剂是通过本身携带的原子氧完成氧化和再生反应。

关键词：HPF,脱硫,催化