PDS湿法脱硫在煤气净化实际生产中的控制和应用

韦伟

摘  要  介绍某公司煤气净化装置，湿法脱硫采用PDS工艺，分析脱硫系统关键控制要点。结果表明：通过控制脱硫液温度、总碱度、气液比、脱硫液组分、循环量、在再生时间等措施，该装置可以达到处理煤气的效果，保障为后续提供洁净的焦炉煤气。

关键词：碱含量  气液比  PDS  循环量  再生时间

华丰公司燃气循环发电项目，设计两台GE 2500+机组配备一套煤气净化装置，采用PDS湿法脱硫工艺。该装置于2018年12月30日投产，脱硫系统处理煤气能力最大为80000m3/h，为甲醇生产和2台2500+燃机提供洁净的焦炉煤气。脱硫液为碳酸钠溶液，同时添加PDS催化剂。从开工至今连续生产运行，效果良好。

1、湿法脱硫工艺流程和PDS脱硫原理

焦炉煤气经过提压后进入脱硫塔，与脱硫液逆向接触，在PDS脱硫催化剂的作用下，利用碱行水溶液中Na2CO3与硫化物H2S、COS等进行反应生成不稳定的中间硫化物，再利用空气和生成的中间硫化物反应生成单质硫和碱性物，再分离掉单质硫，使脱硫液再生，从而达到脱出H2S等硫化物使脱硫液再生循环使用目的。其反应式如下：

主要吸收反应式：

Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS

COS+2NaOH=Na2CO2S+H2O

CS2+2NaOH=Na2COS2+H2O

NaHS+NaHCO3+(X-1)S=Na2SX+CO2+H2O

RSH+Na2CO3=RSNa+NaHCO3

副反应：

2NaHS+2O2=Na2S2O3+H2O

Na2CO3+CO2+H2O=NaHCO3

再生反应式：

2NaHS+O2=2S↓+2NaOH

2Na2SX+O2+2H2O=4NaOH+2Sx

NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O

4RSNa+O2+2H2O=2RSSR+4NaOH

2Na2CO2S+O2=2Na2CO3+2S↓

NaCOS2+O2=Na2CO3+2S↓

脱硫贫液从贫液槽（V612003）由贫液泵（P612001A~C）送至脱硫塔顶部，脱硫塔底部吸收H2S后的脱硫富液进入富液槽（V612005），再由富液泵（P612003A~C）升压后经喷射器进入再生槽（V612004），与喷射器引入的空气混合、再生；再生后的脱硫贫液经液位调节器（XV612001）进入贫液槽（V612003）循环使用。再生产生的硫泡沫流入硫泡沫槽（V612006），再用硫泡沫泵（P612004AB）加压送入离心沉降机（X612002AB）分离出硫膏及脱硫清液，硫膏进入硫膏储槽，之后硫膏进入熔硫釜（E612003）熔硫；硫磺从熔硫釜（E612003）下部排出；脱硫清液由离心沉降机（X612002AB）返回富液槽（V612005）回收循环使用。

由于生产中的各种损耗，需要定时补充催化剂。将PDS溶解于脱盐水后滴加到液位调节器（XV612001）里并最终进入贫液槽。

净化工艺流程图：

2、湿法脱硫影响因素和控制措施

PDS碱法脱硫包括气体进入液体的扩散过程，也包括化学反应过程。扩散因素有温度、液气比、脱硫液循环量、脱硫碱液浓度、PDS浓度等；化学因素包括溶液成份、温度、化学反应种类、反应进行程度等。为保证脱硫系统的正常生产，在脱硫过程中必须控制好以下工艺条件。 

1）煤气以及脱硫贫液的温度控制。煤气在脱硫塔内脱除硫化氢的反应是属于放热反应，当脱硫液温度控制较高（≥40℃）时，加速复盐成长，脱硫效率反而减低。所以我厂实际控制煤气入塔温度在25-30℃，再生温度控制在35-38℃。控制措施为夏季采用贫液冷却器降温，调节循环水上回水阀门开度即可控制；冬季煤气温度低时，通过调整贫液槽蒸汽盘管加热器进行控制。

2）脱硫液的碱含量控制。PDS湿法脱硫属于酸碱中和反应，脱硫贫液中的碱含量直接影响脱硫效率，由于脱硫反应伴随着副反应发生，故需定期向脱硫贫液补充纯碱，理论上每脱除1.0g的H2S需要Na2CO3约3.12g，以溶液的硫容量0.2g/L计，则Na2CO3的浓度应为0.624g/L。为了提高脱硫效率，Na2CO3的含量远高于理论值，总碱度以20-35g/L控制。

3）气液比对脱硫效率的影响。湿法脱硫一般液气控制＞16L/m3，增加液气比，同时可使传质面迅速更新，降低脱硫液中的H2S分压，提高吸收H2S速率。但是如果液气比过大会增加循环泵的动力消耗，当液气比达到一定程度时，再提高液气比，脱硫效果增加不明显。我厂湿法脱硫系统采用双塔、双泵并联操作，单塔脱硫液循环量850m3/h，气液比控制在21.2L/m3。

4）脱硫液组分控制。脱硫液组分决定了脱硫效率的高低，我厂根据实际入塔煤气量，控制碳酸钠在8.0-9.0，碳酸氢钠在30-35，PH在8.3-9，总碱度在0.4N，PDS在25-40ppm。

5）脱硫液循环量与再生时间控制。理论上氧化

1kg的H2S需要的空气量为2m3。在生产过程中，控制再生槽喷头个数为34-35个，空气量在7480-7700m3/h。为了保证再生反应充分进行，可以控制再生时间在15min左右。

6）二氧化碳对脱硫的影响。一般焦炉煤气中都含有部分CO2，含量在3-5%左右。气液逆向接触时脱硫吸收H2S同时吸收CO2的反应，由于吸收H2S速度比吸收CO2快的多，所以缩短气液接触时间有利于提高脱硫效率，一般控制气液接触时间≤5s。

7）悬浮硫和副盐的控制。定期（每周）更换喷头开闭位置顺序，将再生槽底部沉淀的单质硫吹起浮选出来，悬浮硫控制在0.2g/L，副盐（硫氢化钠+硫代硫酸钠+硫酸钠）控制＜200g/L。

3  结束语

  煤气净化系统自投运以来，生产稳定，脱硫效果良好，湿法脱硫出口可以控制在20mg/m3以内（实际：N.D.），为后续甲醇、合成氨生产和燃气轮机运行提供了保障，同时降低了发电燃烧后的硫化物排放，达到了超低排放限值以内，减少了环境污染。

参考文献

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