HPF法焦炉煤气脱硫生产中几个问题的探讨
我厂的焦炉煤气脱硫装置采用的是HPF法，煤气处理量为1.5万m3/h。HPF法焦炉煤气脱硫脱氰工艺自1996年投产至2006年，已稳定运行近10年。
1、HPF法脱硫工艺及特点
1.1HPF法的工艺流程
我厂的HPF法煤气脱硫装置由脱硫和再生两部分组成。焦炉煤气依次经过串联的预冷塔、空喷塔脱硫塔、填料塔脱硫塔后进入磷铵洗氨工序。空喷脱硫塔和填料脱硫塔各自配有独立的再生系统。脱硫富液从脱硫塔塔底排出，经液封槽进入各自的反应槽，再由循环泵将富液从反应槽送入再生塔底部，压缩空气也由再生塔底部送入。HPF催化剂从反应槽上加入。再生后的脱硫液靠位差自流到对应的脱硫塔顶循环喷洒。生成的硫泡沫从再生塔顶自流入硫泡沫槽，经澄清分离后，清液返回反应槽。硫泡沫放入熔硫釜，经间歇熔硫、冷却成型后外售。
1.2HPF法的特点
HPF法脱硫工艺是以煤气中的氨为碱源，脱硫液在吸收了煤气中硫化氢后，在复合催化剂HPF的作用下氧化再生，最终将硫化氢转化为元素硫得以除去，脱硫液循环使用。HPF法具有设备简单、操作方便稳定和脱硫效率高等特点，已在许多焦化企业得到推广应用。我厂HPF法脱硫装置历年来的部分操作数据列于表1。
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表1HPF法脱硫装置历年来的操作数据
2、HPF法的问题及解决措施
经我厂多年的生产实践表明，HPF法煤气脱硫工艺虽然具有运行较稳定、脱硫效率较高等优点，但实际生产中也存在着不少问题，现分述如下。
2.1催化剂性能的影响
催化剂的性能不仅直接影响煤气的脱硫效率，而且影响到脱硫的生产成本。在1999年下半年的一段时间里，我厂的脱硫效果一直不太理想，脱硫效率从99％左右下降到95%以下。其主要原因是某一批次的催化剂存在质量问题，通过更换催化剂才恢复正常。所以，选择质量稳定和信誉好的催化剂生产厂家是很重要的。目前，催化剂生产厂家不少，而同类产品性价比更好的新产品却不多。另外，用户也缺少直接判断催化剂性能优劣的检验方法。
2.2堵塔现象的影响
一般认为，HPF法脱硫工艺不易堵塔，且具有一定自清作用，我厂脱硫装置单塔的压降＜3kPa，能正常工作，但当系统出问题时也是要堵塔的。多年操作过程中，我厂曾出现过两次较典型的堵塔现象。1999年10月，备用泡沫槽检修更换，因熔硫釜的生产未作相应调整，系统硫泡沫未能得到及时收集处理，致使大量硫磺沉积在填料塔内而造成堵塔。2003年4月，因2号初冷塔和2号电捕焦油器工作不正常，再加上初冷温度控制不严格，造成了煤气中的焦油和萘等杂质超标，又一次造成了堵塔事故。发生这两次堵塔时，单塔压降都超过5kPa，脱硫效率由98％左右下降到95％以下，严重影响了出厂煤气的质量，停塔清洗后才恢复正常。因此，严格工艺管理，初冷温度严格控制在25℃,初冷塔间的温差＜3℃，确保电捕焦油器后煤气中的焦油含量＜50mg/m3,萘含量＜500mg/m3,并选择适宜的填料，这对保持脱硫系统的正常运行、提高脱硫效率和防止堵塔事故的发生均有十分重要的意义。
2.3再生空气量的影响
再生空气有两个作用，一是参与再生反应，二是浮选硫泡沫。我厂自1997年以来，因再生塔顶的液位调节器操作不便，效果不好，一直停用至今。液位调节和硫泡沫的浮选过程全靠空气量来调节。从实际生产情况来看，只有将再生塔的空气鼓风强度控制在90～110m3/(m2·h)范围内时效果较为理想。控制再生空气量的目的是控制合理的再生反应时间，为浮选硫泡沫创造有利条件。故在实际操作中，再生空气量的波动不宜过大。
2.4氨浓度及反应温度的影响
HPF法是以氨为碱源的脱硫工艺，脱硫液中的氨含量维持在一定水平是很有必要的，我厂脱硫的氨含量一般控制在7g/L以上（不足时也可补充氨水蒸馏系统的浓氨水）。脱硫反应是放热反应，氨极易挥发，因此，生产过程中脱硫液的温度应控制在35～45℃,煤气温度应控制在25～35℃，这对系统的正常运行也是十分重要的。
2.5副产盐类及废液的影响
在HPF法脱硫过程中，不可避免地会生成(NH4)2S2O3、NH4CNS和(NH4)2S等副产盐类。一方面盐类的产生会消耗部分氨；另一方面副产盐类在脱硫液中的积累会影响脱硫效率及系统的正常运行。故一般要求将副盐总浓度控制在350g/L以下。HPF法中产生的副盐除部分在熔硫过程中流失外，大部分则积累在脱硫液中。目前的处理方法是脱硫废液提盐或焚烧。提盐因需要较大的设备投资，且实际可回收盐的总量太小，不经济。因此，我厂选择了回兑炼焦配煤（焚烧）的方法来处理副盐。2004年下半年试运行，2005年1月正式投入使用，每天从脱硫废液池中抽出3～6吨废液兑入炼焦配煤中（多余的废液冷却后返回反应槽），基本可缓解副盐对系统的不利影响。因兑入配煤的脱硫废液量不到配煤量0.5%，故对焦炭质量的影响很小。但废液兑入炼焦配煤时，氨、硫化氢等的挥发对配煤工序操作环境的影响还是很严重的。部分废液返回脱硫系统后，随着时间的推移，对系统的脱硫效率和副盐浓度的增长等的负面影响也不应忽视。
2.6再生塔尾气和熔硫的影响
在2000年，我们对再生塔顶部的尾气进行了取样分析，检测结果见表2。
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表2再生塔顶尾气的组成分析
从表2数据可看出，为满足环保要求，再生塔顶尾气最好采取碱液吸收等处理后再放散，否则会对环境造成一定污染，这是有待改进的地方。
我厂目前采用间歇熔硫釜进行熔硫操作，但从实际效果看，一是蒸汽消耗大，二是废气和废渣污染环境严重，宜改用连续熔硫或膜过滤等较先进的工艺处理硫泡沫，以进一步完善HPF法煤气脱硫工艺。
3、结束语
煤气脱硫过程是个系统问题，要使HPF法煤气脱硫工艺能能够长期稳定、高效运行，一方面，工艺管理须从煤气净化源头抓起，不断优化和完善整个脱硫工艺；另一方面，应选择使用性价比更好的催化剂，减少或降低副盐对脱硫系统的影响，进一步提高脱硫效率。
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