某公司焦?fàn)t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(jìn)行脫硫、脫氰，經(jīng)過脫硫后，煤氣進(jìn)入硫銨單元，又需對煤氣進(jìn)行預(yù)熱，煤氣經(jīng)過冷卻、預(yù)熱存在較大的能源浪費(fèi)，不利于節(jié)能降耗生產(chǎn)，對此該公司將正壓脫硫工藝改為負(fù)壓脫硫工藝，運(yùn)行3年來，脫硫效率提高，節(jié)能效果顯著，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
一正、負(fù)壓脫硫工藝對比
國內(nèi)外對焦?fàn)t煤氣的脫硫工藝分為正壓脫硫和負(fù)壓脫硫二種。
1正壓脫硫工藝
從鼓風(fēng)機(jī)來的約55～60℃的煤氣，先進(jìn)入預(yù)冷塔，用循環(huán)水冷卻至30℃左右，然后進(jìn)入脫硫塔。
預(yù)冷塔用冷卻水自成循環(huán)系統(tǒng)，從塔底排出的熱水經(jīng)循環(huán)泵送往冷卻器，用循環(huán)冷卻水換熱后進(jìn)入預(yù)冷塔頂部噴灑用于冷卻煤氣，預(yù)冷循環(huán)水定期進(jìn)行排污，送往機(jī)械化澄清槽，同時往循環(huán)系統(tǒng)中加入剩余氨水予以補(bǔ)充。
從預(yù)冷塔來的煤氣進(jìn)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(jīng)液封槽進(jìn)入反應(yīng)槽，再由脫硫液循環(huán)泵送出，一部分經(jīng)過冷卻器冷卻后與另一部分未冷卻液體混合后經(jīng)預(yù)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(nèi)得以再生，再生后的脫硫液于塔上部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器流至脫硫塔循環(huán)噴灑使用，上浮于再生塔頂部擴(kuò)大部分的硫泡沫利用液位差自流入硫泡沫槽，產(chǎn)生的硫泡沫用泵送至離心機(jī)離心分離，濾液返回反應(yīng)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(yīng)槽加入脫硫液循環(huán)系統(tǒng)。
2負(fù)壓脫硫工藝
電捕來的約25℃煤氣進(jìn)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(bǔ)充脫硫液中的堿源）。脫硫后煤氣進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)單元。
脫硫塔底吸收了H2S、HCN的循環(huán)液，經(jīng)脫硫液泵進(jìn)入再生塔底預(yù)混噴嘴（脫硫液溫度高時，部分進(jìn)入板框式換熱器進(jìn)行冷卻），與壓縮空氣劇烈混合，形成微小氣泡后進(jìn)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(jīng)液位調(diào)節(jié)器進(jìn)入U型管后，進(jìn)入脫硫塔頂分布器，循環(huán)噴淋煤氣。
上浮于再生塔頂部擴(kuò)大部分的硫磺泡沫利用液位差自流入硫泡沫槽，產(chǎn)生的硫泡沫用泵送至板框式壓濾機(jī)，濾液進(jìn)入放空槽后，由放空槽自吸泵送至脫硫塔底繼續(xù)循環(huán)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(huán)系統(tǒng)。
3正、負(fù)壓脫硫運(yùn)行指標(biāo)對比
在同等煤氣發(fā)生量情況下，采用紅外氣體分析儀（防爆型）Gasboard-3500對正負(fù)壓脫硫工藝的脫硫效果進(jìn)行對比監(jiān)測，再綜合脫硫工藝各方面運(yùn)行參數(shù)，可得出正壓脫硫與負(fù)壓脫硫運(yùn)行指標(biāo)如下。
由上表可知，負(fù)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(fā)氨（游離氨）濃度的提高，揮發(fā)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(fù)脫硫工藝特點(diǎn)對比
1溫度變化
正壓脫硫位于鼓風(fēng)機(jī)后，進(jìn)入脫硫工段的煤氣溫度約55～60℃，而脫硫反應(yīng)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(yīng)溫度為50～55℃，因此煤氣經(jīng)正壓脫硫進(jìn)入硫銨工段需對煤氣現(xiàn)冷卻再加熱，存在較大的能源浪費(fèi)。
負(fù)壓脫硫位于電捕后，鼓風(fēng)機(jī)前，進(jìn)入脫硫工段的煤氣約25℃，滿足脫硫吸收、再生要求，而經(jīng)過風(fēng)機(jī)后的煤氣直接進(jìn)入硫銨工段，避免了對煤氣冷卻和預(yù)熱，溫度變化梯度更加合理，節(jié)約了冷能和熱能，降低了系統(tǒng)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(xué)反應(yīng)，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(zhì)吸收效率，脫硫液中游離氨的濃度越高越有利于脫硫反應(yīng)。
正壓脫硫經(jīng)過預(yù)冷后煤氣溫度一般在30℃左右，負(fù)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(yù)冷噴灑液的直接接觸吸收煤氣中的氨。因此，負(fù)壓脫硫工藝有效提高了游離氨（揮發(fā)氨）濃度，游離氨濃度由正壓脫硫的4～6g/L提高至負(fù)壓脫硫的10～12g/L，達(dá)到較高的吸收效率，進(jìn)而提高了脫硫效率。
3設(shè)備投資
負(fù)壓脫硫與正壓脫硫設(shè)備上相比，脫硫工段不再用預(yù)冷塔及其配套的循環(huán)噴灑泵、換熱器等設(shè)備，硫銨工段不再用預(yù)熱器，節(jié)約大量設(shè)備投資，占地面積減少近80m2。
負(fù)壓脫硫根據(jù)工藝特點(diǎn)，不用反應(yīng)槽，節(jié)省兩個約150m3的反應(yīng)槽，占地面積減少約120m2。
4環(huán)保效益
負(fù)壓脫硫再生尾氣回收至煤氣系統(tǒng)內(nèi)，減輕對大氣污染的同時，尾氣中的氧氣、氨氣等有效組分進(jìn)入脫硫吸收塔內(nèi)，參與脫硫吸收、解離反應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了脫硫效率。
三負(fù)壓脫硫經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)效益
負(fù)壓脫硫較正壓脫硫減少預(yù)冷塔、預(yù)冷噴灑泵、預(yù)冷換熱器、反應(yīng)槽等設(shè)備；減少煤氣冷卻消耗循環(huán)冷卻水量150m3/h；節(jié)省硫銨預(yù)熱器蒸汽量1t/h（冬季）。因此負(fù)壓脫硫較正壓脫硫節(jié)省成本為：
1）降低循環(huán)消耗成本：節(jié)約循環(huán)水量為150m3/h，按0.5元/m3、年運(yùn)行360天計，則年節(jié)約循環(huán)冷卻水成本為150×24×360×0.5=64.8萬元。
2）降低蒸汽消耗：節(jié)約蒸汽量為1t/h，蒸汽按150元/t、冬季按120天計，則年節(jié)約蒸汽消耗成本為1×24×120×150=43.2萬元。
3）降低設(shè)備投資成本：減少預(yù)冷塔、循環(huán)泵、換熱器、反應(yīng)槽等設(shè)備及工程投資費(fèi)用約500萬元。按設(shè)備折舊費(fèi)用計，年降低投資費(fèi)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(jìn)一步降低燃燒時二氧化硫排放量，環(huán)保效益顯著。
四結(jié)論
1）負(fù)壓脫硫較正壓脫硫減少預(yù)冷系統(tǒng)、反應(yīng)槽等設(shè)備，投資費(fèi)用低，占地面積小，操作簡便。
2）負(fù)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(jīng)過冷卻再加熱，降低了循環(huán)冷卻水及蒸汽消耗成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
3）負(fù)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(fā)氨濃度提高至10g/L以上，提高了對硫化氫的吸收，進(jìn)而提高了脫硫效率。
4）負(fù)壓脫硫再生尾氣全部并入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)，實現(xiàn)了脫硫尾氣“零”排放，改善了工作環(huán)境，降低了大氣污染。
5）負(fù)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(jìn)而減少燃燒時二氧化硫的排放量，具有顯著的環(huán)保效益。
來源:工業(yè)過程氣體監(jiān)測技術(shù)
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