【疑問】焦爐煤氣脫硫為什么要選擇負壓脫硫工藝？

某公司焦爐煤氣凈化一開始采用HPF正壓脫硫工藝，但脫硫效率低，且正壓脫硫需將煤氣冷卻，送入脫硫塔進行脫硫、脫氰，經過脫硫后，煤氣進入硫銨單元，又需對煤氣進行預熱，煤氣經過冷卻、預熱存在較大的能源浪費，不利于節能降耗生產，對此該公司將正壓脫硫工藝改為負壓脫硫工藝，運行3年來，脫硫效率提高，節能效果顯著，具有良好的經濟效益和環保效益。

一 正、負壓脫硫工藝對比

國內外對焦爐煤氣的脫硫工藝分為正壓脫硫和負壓脫硫二種。

1正壓脫硫工藝

從鼓風機來的約55～60℃的煤氣，先進入預冷塔，用循環水冷卻至30℃左右，然后進入脫硫塔。

預冷塔用冷卻水自成循環系統，從塔底排出的熱水經循環泵送往冷卻器，用循環冷卻水換熱后進入預冷塔頂部噴灑用于冷卻煤氣，預冷循環水定期進行排污，送往機械化澄清槽，同時往循環系統中加入剩余氨水予以補充。

從預冷塔來的煤氣進入脫硫塔底部與塔頂噴淋的脫硫液逆向接觸，脫除H2S、HCN后由塔頂溢出去往硫銨單元。

從脫硫塔底排出的脫硫液經液封槽進入反應槽，再由脫硫液循環泵送出，一部分經過冷卻器冷卻后與另一部分未冷卻液體混合后經預混噴嘴送入再生塔底部，同時在再生塔底部鼓入壓縮空氣，使脫硫液在塔內得以再生，再生后的脫硫液于塔上部經液位調節器流至脫硫塔循環噴灑使用，上浮于再生塔頂部擴大部分的硫泡沫利用液位差自流入硫泡沫槽，產生的硫泡沫用泵送至離心機離心分離，濾液返回反應槽，硫膏裝袋后外銷。

脫硫所用成品氨水由蒸氨每班送至脫硫反應槽加入脫硫液循環系統。

2負壓脫硫工藝

電捕來的約25℃煤氣進入填料脫硫塔底部，與塔頂噴灑下來的再生溶液逆向接觸，吸收煤氣中的H2S和HCN(同時吸收煤氣中的NH3，以補充脫硫液中的堿源)。脫硫后煤氣進入鼓風機單元。

脫硫塔底吸收了H2S、HCN的循環液，經脫硫液泵進入再生塔底預混噴嘴(脫硫液溫度高時，部分進入板框式換熱器進行冷卻)，與壓縮空氣劇烈混合，形成微小氣泡后進入再生塔底部，沿再生塔上升過程中，在催化劑作用下氧化再生。再生后的脫硫液于再生塔上部經液位調節器進入U型管后，進入脫硫塔頂分布器，循環噴淋煤氣。

上浮于再生塔頂部擴大部分的硫磺泡沫利用液位差自流入硫泡沫槽，產生的硫泡沫用泵送至板框式壓濾機，濾液進入放空槽后，由放空槽自吸泵送至脫硫塔底繼續循環使用，硫膏裝袋后外銷。

脫硫所用成品氨水由蒸氨每班送至脫硫塔底，加入脫硫液循環系統。

3正、負壓脫硫運行指標對比

在同等煤氣發生量情況下，采用紅外氣體分析儀(防爆型)Gasboard-3500對正負壓脫硫工藝的脫硫效果進行對比監測，再綜合脫硫工藝各方面運行參數，可得出正壓脫硫與負壓脫硫運行指標如下。

由上表可知，負壓脫硫較正壓脫硫，脫硫塔入口煤氣溫度降低了6℃，脫硫液溫度降低了5.5℃，脫硫液溫度的降低，有利于揮發氨(游離氨)濃度的提高，揮發氨濃度提高了5.2g/L;副鹽濃度由300g/L以上降低至250g/L以下，降低了52.8g/L，副鹽濃度的降低有利于脫硫效率的提高，脫硫效率由86.3%提高至99.0%，提高了12.7%。

二 正、負脫硫工藝特點對比

1溫度變化

正壓脫硫位于鼓風機后，進入脫硫工段的煤氣溫度約55～60℃，而脫硫反應適宜溫度為25～35℃左右，脫硫工段后為硫銨工段，而硫銨工段適宜吸收反應溫度為50～55℃，因此煤氣經正壓脫硫進入硫銨工段需對煤氣現冷卻再加熱，存在較大的能源浪費。

負壓脫硫位于電捕后，鼓風機前，進入脫硫工段的煤氣約25℃，滿足脫硫吸收、再生要求，而經過風機后的煤氣直接進入硫銨工段，避免了對煤氣冷卻和預熱，溫度變化梯度更加合理，節約了冷能和熱能，降低了系統能耗。

2游離氨濃度

HPF法脫硫是以氨為堿源的濕法氧化脫硫，吸收過程為化學反應，即通過吸收煤氣中的氨(或外加氨水)，增加氨的濃度提高對硫化氫、氰化氫等物質吸收效率，脫硫液中游離氨的濃度越高越有利于脫硫反應。

正壓脫硫經過預冷后煤氣溫度一般在30℃左右，負壓脫硫煤氣溫度為25℃左右，其脫硫液溫度較正壓降低5℃左右，脫硫液溫度低有利于氨的吸收、溶解，同時避免了正壓條件下預冷噴灑液的直接接觸吸收煤氣中的氨。因此，負壓脫硫工藝有效提高了游離氨(揮發氨)濃度，游離氨濃度由正壓脫硫的4～6g/L提高至負壓脫硫的10～12g/L，達到較高的吸收效率，進而提高了脫硫效率。

3設備投資

負壓脫硫與正壓脫硫設備上相比，脫硫工段不再用預冷塔及其配套的循環噴灑泵、換熱器等設備，硫銨工段不再用預熱器，節約大量設備投資，占地面積減少近80m2。

負壓脫硫根據工藝特點，不用反應槽，節省兩個約150m3的反應槽，占地面積減少約120m2。

4環保效益

負壓脫硫再生尾氣回收至煤氣系統內，減輕對大氣污染的同時，尾氣中的氧氣、氨氣等有效組分進入脫硫吸收塔內，參與脫硫吸收、解離反應，進一步增強了脫硫效率。

三 負壓脫硫經濟經濟效益

負壓脫硫較正壓脫硫減少預冷塔、預冷噴灑泵、預冷換熱器、反應槽等設備;減少煤氣冷卻消耗循環冷卻水量150m3/h;節省硫銨預熱器蒸汽量1t/h(冬季)。因此負壓脫硫較正壓脫硫節省成本為：

1)降低循環消耗成本：節約循環水量為150m3/h，按0.5元/m3、年運行360天計，則年節約循環冷卻水成本為150×24×360×0.5=64.8萬元。

2)降低蒸汽消耗：節約蒸汽量為1t/h，蒸汽按150元/t、冬季按120天計，則年節約蒸汽消耗成本為1×24×120×150=43.2萬元。

3)降低設備投資成本：減少預冷塔、循環泵、換熱器、反應槽等設備及工程投資費用約500萬元。按設備折舊費用計，年降低投資費用50萬元。

則年降低成本為：64.8+43.2+50=158萬元。另外，脫硫效率的提高，降低了脫硫后煤氣中硫化氫含量，進一步降低燃燒時二氧化硫排放量，環保效益顯著。

四 結論

1)負壓脫硫較正壓脫硫減少預冷系統、反應槽等設備，投資費用低，占地面積小，操作簡便。

2)負壓脫硫較正壓脫硫較好地利用了煤氣溫度變化梯度，避免煤氣經過冷卻再加熱，降低了循環冷卻水及蒸汽消耗成本，經濟效益顯著。

3)負壓脫硫入口煤氣溫度、脫硫液溫度較正壓脫硫降低約5℃，揮發氨濃度提高至10g/L以上，提高了對硫化氫的吸收，進而提高了脫硫效率。

4)負壓脫硫再生尾氣全部并入煤氣負壓系統，實現了脫硫尾氣“零”排放，改善了工作環境，降低了大氣污染。

5)負壓脫硫較正壓脫硫效率顯著提高，降低了煤氣中硫化氫含量，進而減少燃燒時二氧化硫的排放量，具有顯著的環保效益。

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