络合铁催化剂在焦炉煤气PDS碱法脱硫工艺中的应用及其在降低脱硫废液产生量方面的显著效 果,以及使用络合铁催化剂后存在的问题及解决办法。
近几年络合铁催化剂在焦炉煤气脱硫方面得到 了广泛应用,其主要应用场景为PDS氨法前置脱硫 (洗氨前)和PDS碱法后置脱硫(洗氨后)。络合 铁催化剂的主要优点在于能够大幅降低脱硫废液产 生量,解决了焦炉煤气脱硫废液处置难的问题。其 在PDS氨法或PDS碱法煤气脱硫工艺中可替代PDS 催化剂。在PDS碱法煤气脱硫工艺中,其能大大降 低纯碱的投加量。柳钢焦化厂采用PDS碱法后置 脱硫工艺,单塔煤气处理量为5万m3/h,为减少脱 硫废液排放量,我厂于2019年引进了络合铁催化 剂,但在使用络合铁催化剂的过程中遇到了一些 问题,经采取措施逐条应对解决后,目前系统运 行平稳。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=d601b002673fb80e0cd161df06d02ffb/f026d23f8794a4c2aaf65b1848f41bd5ac6e395e.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_4a6d217817c64a8beda2486d1e46c468)
络合铁催化剂的特点及脱硫反应机理
国内焦化企业使用PDS法进行煤气脱硫的较多,这种脱硫工艺的优点是工艺比较成熟脱硫液硫容偏低,再生速度慢,脱硫液循环量大, 设备投资大、能耗高,产生大量副盐,需要外排脱 硫废液以维持脱硫系统的正常工作。新型络合铁脱硫工艺是一种以铁离子作为催化剂的脱硫工艺,在脱硫液中直接将硫化氢转化成单质硫,催化剂通过 空气氧化再生实现循环利用[ 1] 。
络合铁催化剂脱硫的基本原理如下。
(1)纯碱(如Na2CO 3)吸收H 2S和HCN的反应机理如下:
H2S(g)←→H2S(L) H2S+Na 2CO 3→Na++HS - +NaHCO3 HCN+Na2CO 3→NaCN+NaHCO 3
(2)络合铁与HS-反应生成硫磺:
2Fe3 + (络合态)+HS-→2Fe 2+ (络合态)+S+H+
(3)在氧气或空气的作用下,F e2 + 氧化成 Fe3 + ,脱硫液得到再生:
4Fe2 + (络合态)+O2+2H 2O→4Fe3 + (络合态)+4OH-
(4)总反应式如下:
2H2 S+O 2→2S↓+2H 2O
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=ca87b011f51bb0518f24b320067bda77/f397b0003af33a878aa0bc29805c10385243b566.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_1ef2ecd60080a45203dc50e0f065c264)
络合铁催化剂使用过程中存在的问题及解决办法
脱硫塔阻力上升及堵塔问题的应对措施
目前,国内络合铁催化剂推广困难的主要原因是使用络合铁催化剂后脱硫塔的填料堵塞造成阻力上升甚至堵塔。通过分析此煤气脱硫工艺的化学反 应机理,认为此煤气脱硫工艺属于气液相的弱酸弱碱反应,脱硫的效率主要取决于脱硫液的喷淋密度 和脱硫液碱度,在循环量一定的情况下增加填料可 以加强气液相传质效果,但是过密的填料也是使用络合铁催化剂时造成堵塔的因素之一。PDS法脱硫 的喷淋密度通常按38~48 m/h设计(喷淋密度计算 方法为喷淋循环量除以脱硫塔截面积),但我厂脱 硫循环泵循环量只有1 000 m3/h左右,脱硫塔直径 为7 m,截面积为38.4 m2,喷淋密度只有26 m/h, 在空塔时远达不到标准的喷淋密度。为达到工艺要 求的脱硫效果并保持脱硫塔阻力不上升、脱硫塔不 堵塞,拆除了脱硫塔内的部分填料并将脱硫泵的循环量提升至1 600 m3/h左右(再生回流管等相关管 道经计算满足此流量要求),此时空塔喷淋密度提 高至41.6 m/h。生产试验表明,此工艺条件下塔后 硫化氢可以达到100 mg/m3以下,并且塔阻维持在 1 000 Pa以内,长期阻力不上升、不堵塔。
![](http://tiebapic.baidu.com/forum/w%3D580/sign=e4deebd3b103918fd7d13dc2613c264b/9ea07dec54e736d1a8d7303bdd504fc2d462696f.jpg?tbpicau=2024-09-19-05_7835dc16d332c69d1accfc56fb346d03)
循环液腐蚀速率上升的应对措施 因为络合铁催化剂的主体成分含有三价铁离 子,所以整体腐蚀速度比PDS催化剂要高一些,一 般要在脱硫循环液中加入缓蚀剂以减缓络合铁催化 剂中三价铁离子对塔体的腐蚀,但此种方法是治标 不治本的,长期使用该催化剂,塔体还是会因为脱 硫循环液的腐蚀而出现穿孔。其实,在长期使用 PDS脱硫催化剂后碳钢的脱硫塔塔体一样会出现变 薄穿孔的现象,这无疑需要停塔检修,增加了检修 作业的风险。彻底的解决办法是在脱硫塔大修期间 将碳钢的脱硫塔改为不锈钢塔,这样可大大降低塔 体腐蚀穿孔的风险,而且生产过程中不用再添加缓蚀剂,可以降低生产运行成本,降低煤气设备检修 带来的安全风险。
近几年络合铁催化剂在焦炉煤气脱硫方面得到 了广泛应用,其主要应用场景为PDS氨法前置脱硫 (洗氨前)和PDS碱法后置脱硫(洗氨后)。络合 铁催化剂的主要优点在于能够大幅降低脱硫废液产 生量,解决了焦炉煤气脱硫废液处置难的问题。其 在PDS氨法或PDS碱法煤气脱硫工艺中可替代PDS 催化剂。在PDS碱法煤气脱硫工艺中,其能大大降 低纯碱的投加量。柳钢焦化厂采用PDS碱法后置 脱硫工艺,单塔煤气处理量为5万m3/h,为减少脱 硫废液排放量,我厂于2019年引进了络合铁催化 剂,但在使用络合铁催化剂的过程中遇到了一些 问题,经采取措施逐条应对解决后,目前系统运 行平稳。
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络合铁催化剂的特点及脱硫反应机理
国内焦化企业使用PDS法进行煤气脱硫的较多,这种脱硫工艺的优点是工艺比较成熟脱硫液硫容偏低,再生速度慢,脱硫液循环量大, 设备投资大、能耗高,产生大量副盐,需要外排脱 硫废液以维持脱硫系统的正常工作。新型络合铁脱硫工艺是一种以铁离子作为催化剂的脱硫工艺,在脱硫液中直接将硫化氢转化成单质硫,催化剂通过 空气氧化再生实现循环利用[ 1] 。
络合铁催化剂脱硫的基本原理如下。
(1)纯碱(如Na2CO 3)吸收H 2S和HCN的反应机理如下:
H2S(g)←→H2S(L) H2S+Na 2CO 3→Na++HS - +NaHCO3 HCN+Na2CO 3→NaCN+NaHCO 3
(2)络合铁与HS-反应生成硫磺:
2Fe3 + (络合态)+HS-→2Fe 2+ (络合态)+S+H+
(3)在氧气或空气的作用下,F e2 + 氧化成 Fe3 + ,脱硫液得到再生:
4Fe2 + (络合态)+O2+2H 2O→4Fe3 + (络合态)+4OH-
(4)总反应式如下:
2H2 S+O 2→2S↓+2H 2O
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络合铁催化剂使用过程中存在的问题及解决办法
脱硫塔阻力上升及堵塔问题的应对措施
目前,国内络合铁催化剂推广困难的主要原因是使用络合铁催化剂后脱硫塔的填料堵塞造成阻力上升甚至堵塔。通过分析此煤气脱硫工艺的化学反 应机理,认为此煤气脱硫工艺属于气液相的弱酸弱碱反应,脱硫的效率主要取决于脱硫液的喷淋密度 和脱硫液碱度,在循环量一定的情况下增加填料可 以加强气液相传质效果,但是过密的填料也是使用络合铁催化剂时造成堵塔的因素之一。PDS法脱硫 的喷淋密度通常按38~48 m/h设计(喷淋密度计算 方法为喷淋循环量除以脱硫塔截面积),但我厂脱 硫循环泵循环量只有1 000 m3/h左右,脱硫塔直径 为7 m,截面积为38.4 m2,喷淋密度只有26 m/h, 在空塔时远达不到标准的喷淋密度。为达到工艺要 求的脱硫效果并保持脱硫塔阻力不上升、脱硫塔不 堵塞,拆除了脱硫塔内的部分填料并将脱硫泵的循环量提升至1 600 m3/h左右(再生回流管等相关管 道经计算满足此流量要求),此时空塔喷淋密度提 高至41.6 m/h。生产试验表明,此工艺条件下塔后 硫化氢可以达到100 mg/m3以下,并且塔阻维持在 1 000 Pa以内,长期阻力不上升、不堵塔。
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循环液腐蚀速率上升的应对措施 因为络合铁催化剂的主体成分含有三价铁离 子,所以整体腐蚀速度比PDS催化剂要高一些,一 般要在脱硫循环液中加入缓蚀剂以减缓络合铁催化 剂中三价铁离子对塔体的腐蚀,但此种方法是治标 不治本的,长期使用该催化剂,塔体还是会因为脱 硫循环液的腐蚀而出现穿孔。其实,在长期使用 PDS脱硫催化剂后碳钢的脱硫塔塔体一样会出现变 薄穿孔的现象,这无疑需要停塔检修,增加了检修 作业的风险。彻底的解决办法是在脱硫塔大修期间 将碳钢的脱硫塔改为不锈钢塔,这样可大大降低塔 体腐蚀穿孔的风险,而且生产过程中不用再添加缓蚀剂,可以降低生产运行成本,降低煤气设备检修 带来的安全风险。