HPF脱硫工艺流程图

HPF法脱硫第一节HPF法脱硫HPF法脱硫属液相催化氧化法脱硫，HPF催化剂在脱硫和再生全过程中均有催化作用，是利用焦炉煤气中的氨作吸收剂，以HPF为催化剂的湿式氧化脱硫，煤气中的H2S等酸性组分由气相进入液相与氨反应，转化为硫氢化铵等酸性铵盐，再在空气中氧的氧化下转化为元素硫。

HPF法脱硫选择使用HPF(醌钻铁类)复合型催化剂，可使焦炉煤气的脱硫效率达到99％左右。

一、HPF法脱硫的基本反应1、脱硫反应NH3+H2O NH4OHNH4OH +H2S NH4HS + H2ONH4OH + HCNNH4CN+H2ONH4OH+CO2 NH4HCO3NH4OH+NH4HCO3(NH4)2CO3+H2ONH4OH+ NH4HS +( x-1)SX(NH4)2 SX + H2O2NH4HS+(NH4)2CO3 +2( x-1)S2 (NH4)2 SX+ CO2+ H2ONH4++ NH4HCO3NH4HOO-+H2ONH4HS + NH4HCO3+( x-1)S(NH4)2SX+CO2+H2ONH4CN+(NH4)2 SX NH4CNS+ (NH4)2S(X-1)(NH4)2S(X-1) +S(NH4)2SX2、再生反应NH4HS+1/2O2 S↓+ NH4OH(NH4)2SX+1/2O2+H2O SX↓+2 NH4OHNH4CNS H2N-CS-NH2 H2N-CHS=NHH2N-CS-NH2+1/2O2 H2N-CO-NH2+S↓H2N-CO-NH2 +2H2O (NH4)2CO3 2 NH4OH + CO23、副反应2NH4HS+2O2 (NH4)2 S2O3+H2O2(NH4)2 S2O3+O2 (NH4)2 SO4+2S↓HPF脱硫的催化剂是由对苯二酚（H）、PDS(双环酞氰酤六磺酸铵)、硫酸亚铁（F）组成的水溶液其中还含有少量的ADA，硫酸锰，水杨酸等助催化剂，关于HPF脱硫催化剂的催化作用机理目前尚在进一步研究之中，各组分在脱硫溶液的参考浓度为：H(对苯二酚) 0.1～0.2g/l；PDS (4～10)×10-6(质量分数)；F(硫酸亚铁) 0.1～0.2g/l ；ADA0.3～0.4g/l，其它组分的最佳含量仍在探索中。

1 设计概述1.1 设计目的和意义工程设计是工程建设中一个重要的环节，是工程项目实施的依据。

没有一个成熟的工程设计，就不可能有一个良好的实施结果，甚至会导致工程项目的失败。

作为过控专业的学生，除了要有坚实的理论基础外，还必须掌握一些工程方面的知识，才能成为合格的自动化工程技术人员。

通过此次的工程设计，让我们能建立起过程控制工程设计的概念，对过程控制工程设计有一整体的了解。

特别是在老师的指导下，进行自控工程设计的训练，使我们在毕业后走上工作岗位，如果在自控工程领域工作，可大大缩短熟悉的过程。

可以说自控工程设计是我们过控专业学生的一项基本功，今后无论从事本学科领域的哪方面工作，都是极为有用的。

自控工程设计是为了实现生产过程的自动化，用图纸资料和文字资料的形式表达出来全部工作。

也是我们工科专业学生加强工程实际观念，进行专业知识全面综合运用的一个极好的过程。

自控工程设计是运用过程控制工程的知识，针对某生产工艺流程，实施自控方案的具体体现。

完成自控工程设计，既要掌握控制理论及控制工程的基本理论，又要熟悉自动化技术工具的使用方法及型号、规格、价格等信息，而且要学习本专业的有关工程实际知识，如项目概念及项目运作方式、招标及投标、工程设计的程序和方法、仪表安装方式及常用设备材料的规格、型号等。

在经过一次自控工程设计的全面训练后，能使我们深深体会到各专业课程所学知识的有机结合和综合应用的重要性。

课程设计密切结合过程工业实际的实践环节之一，是学习完《过程控制工程》课程和下厂实习后进行的一次全面的综合练习。

其目的在于加深对过程控制工程设计思想的理解，掌握过程控制领域常用和有效的控制方案和控制系统，掌握过程工业典型操作单元的控制方案和系统特点；并接受严格和系统的实验操作训练，从而为以后的毕业环节工作和担负实际工程任务打下良好和坚实的基础。

1.2 课程设计任务1.2.1工程设计的任务自控工程设计的基本任务是负责工艺生产装置于公用工程、辅助工程系统的控制，检测仪表、在线分析仪表和控制及管理用计算机等系统的设计以及有关的顺序控制、信号报警和联锁系统、安全仪表系统（SIS）和紧急停车系统（ESI）的设计。

焦炉煤气HPF脱硫工艺废液处理新技术焦炉煤气HPF脱硫工艺废液处理新技术焦炉煤气脱硫脱氰的工艺众多,近年来被国内行业广泛采用的是由我国自行开发的以氨为碱源的HPF法脱硫工艺。

该工艺中的HPF 催化剂（由对苯二酚、双核钛氰钴磺酸盐PDS、硫酸亚铁组成的醌钴铁类复合型催化剂)具有脱硫和再生全过程中催化活性高以及流动性好等优点，但在脱除煤气中的H2S和HCN时，将产生大的HPF工艺脱硫废液（以下简称脱硫废液），这种废液中主要包含SCN-、NH4+、S2-、S2O3-等离子。

脱硫废液的毒性虽然H2S和HCN要小,但是由于浓度很高，对环境依然能造成很严重的污染，也需进行相应的处理。

1、HPF脱硫工艺简介。

HPF脱硫工艺是以氨为碱源、HPF为催化剂的湿式液相催化氧化脱硫脱氰工艺。

与其他催化剂相比，HPF催化剂不仅对脱硫脱氰过程起催化作用，而且对再生过程也有催化作用，其工艺流程示意图见图1。

焦炉煤气经鼓风机加压后进入预冷塔被冷却至30-35℃后进入脱硫塔，塔内含冇HPF催化剂的脱硫液循环吸收H2S和HCN,同时也吸收氨，生成NH4SCN;脱硫液自塔底流出，经反应槽进入再生塔中，同时从再生塔底部鼓入空气，使脱硫液氧化再生，再生的脱硫液循环使用。

再生塔塔顶的硫磺泡沫则进入熔炉釜，生成硫磺产品，废液自再生系统中排出进入废液槽。

脱硫液进入再生塔之前，向液体中补充一定量的HPF催化剂，以保证再生过程的正常进行。

2、HPF脱硫工艺的优缺点分析。

2.1HPF脱硫工艺特点。

2.1.1HPF脱硫工艺不需要外加碱源，该工艺中碱源主要来源于自身的氨。

这一点优于需要外加碱源的工艺如ADA法、真空碳酸盐法、乙醇胺法等。

2.1.2HPF脱硫工艺简单、设备较少、操作维护也相对容易。

另外,催化剂HPF的活性较高、消耗量少、运行成本较低、综合经济效益较好。

2.1.3HPF法的脱硫脱氰效率较高，脱硫效率为98%左右，脱氰效率在80%左右,可达到行业要求。

H P F脱硫工艺(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除HPF脱硫工艺该工艺是改进的PDS脱硫工艺，两者的区别在于所使用的催化剂：前者使用的苯二酚加PDS及硫酸亚铁的复合催化剂（HPF）,后者使用PDS催化剂。

HPF法脱硫工艺就是将催化剂HPF配入脱硫液（氨水）中，利用煤气中的氨作为碱源来脱除煤气中的H2S。

这项工艺具有国内自主知识产权，是由鞍山焦化耐火材料设计院和无锡焦化厂共同研制开发的。

一、工艺原理粗煤气首先进入预冷塔，被循环冷却氨水直接喷洒冷却至28℃以下，以达到吸收H2S所需的较低温度。

循环冷却氨水经间接式冷却器用低温水冷却后循环使用。

为防止预冷循环氨水中杂质的积累和可能出现的奈沉积，向预冷循环氨水系统注入适量经冷却的剩余氨水，同时将等量的排污水送往循环氨水系统。

预冷后的煤气随后进入脱硫塔，在塔内自下而上流动并与自上而下的洗涤液逆流接触，从脱硫塔顶部逸出，送往后续的脱氨工序。

在脱硫塔中，煤气被再生塔来的脱硫循环液喷淋洗涤，从而脱除煤气中的H2S、HCN。

基本反应如下：H2S+NH4OH→NH4HS+H2O2NH4OH+H2S→(NH4)2S+2H2ONH4OH+HCN→NH4CN+H2ONH4OH+CO2→NH4HCO3NH4OH+NH4HCO3→(NH4)2CO3+H2O 从脱硫塔底排出来的脱硫循环也经液封槽满流入反应槽，在此可依据脱硫循环液中催化剂浓度和净化后煤气H2S含量向反应槽内投放催化剂（如PDS、HPF\888等）。

槽内的脱硫循环液由脱硫循环液泵抽出后送入再生塔底部，再生塔底部鼓入压缩空气使脱硫循环液得以再生，再生空气在再生塔顶放散。

再生塔内发生的基本反应如下：NH4HS+1/2O2→NH4OH+S(NH4)2S+1/2O2+H2O→2NH4OH+S(NH4)2SX+1/2O2+H2O→2NH4OH+SX除以上反应外，还进行以下副反应：2NH4HS+2O2→(NH4)2S2O3+H2O2(NH4)2S2O3+O2→2(NH4)2SO4+2S 脱硫循环液从再生塔顶部的液位调节器溢出自流到脱硫塔循环使用，浮于再生塔顶部扩大段的硫泡沫溢出自流至硫泡沫槽，硫泡沫槽内设有加热蒸汽盘管，硫泡沫槽内加热澄清分离，分离后的清液送回脱硫液系统的反应槽，硫泡沫经泡沫泵送至溶硫釜，在釜内经加热脱水分离出的残余脱硫液送入反应槽（或澄清槽）。

粗焦炉煤气脱硫工艺有干法和湿法脱硫两大类.干法脱硫多用于精脱硫,对无机硫和有机硫都有较高的净化度。

不同的干法脱硫剂，在不同的温区工作，由此可划分低温（常温和低于100 ℃) 、中温（100 ℃～400 ℃）和高温（> 400 ℃) 脱硫剂。

干法脱硫由于脱硫催化剂硫容小,设备庞大，一般用于小规模的煤气厂脱硫或用于湿法脱硫后的精脱硫。

湿法脱硫又分为“湿式氧化法"和“胺法”。

湿式氧化法是溶液吸收H2S后，将H2S直接转化为单质硫，分离后溶液循环使用。

目前我国已经建成(包括引进）采用的具有代表性的湿式氧化脱硫工艺主要有TH法、FRC法、ADA法和H PF法。

胺法是将吸收的H2S 经再生系统释放出来送到克劳斯装置，再转化为单质硫,溶液循环使用,主要有索尔菲班法、单乙醇胺法、AS法和氨硫联合洗涤法。

湿法脱硫多用于合成氨原料气、焦炉气、天然气中大量硫化物的脱除.当煤气量标准状态下大于3000m3/h 时，主要采用湿法脱硫。

HPF法脱硫工艺流程:来自煤气鼓风机后的煤气首先进入预冷塔，与塔顶喷洒的循环冷却液逆向接触，被冷却至25℃～30℃;循环冷却液从塔下部用泵抽出送至循环液冷却器，用低温水冷却至23℃~28℃后进入塔顶循环喷洒。

来自冷凝工段的部分剩余氨水进行补充更新循环液。

多余的循环液返回冷凝工段.预冷塔后煤气并联进入脱硫塔A、脱硫塔B，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，以吸收煤气中的硫化氢(同时吸收煤气中的氨,以补充脱硫液中的碱源）。

脱硫后煤气进入下道工序进行脱氨脱苯。

脱硫基本反应如下：H2S+NH4OH→NH4HS+H2O 2NH4OH+H2S→（NH4)2S+2H2O NH4OH+HCN→NH4CN+H2O NH4OH+CO2→NH4HCO3NH4OH+NH4HCO3→(NH4)2CO3+ H2O吸收了H2S、HCN的脱硫液从脱硫塔A、B下部自流至反应槽，然后用脱硫液循环泵抽送进入再生塔再生。

HPF氨法脱硫工艺的开发*方蔚朱学初(无锡市焦化厂，无锡214026)关键词HPF脱硫工艺催化剂硫容中图分类号TU996.61 TQ546.5我厂长期进行了氨法脱硫的试验及生产，曾采用H法氨法脱硫工艺，但脱硫效率低，煤气质量差。

在这种情况下，我们开发了HPF氨法脱硫新工艺并取得成功。

二年来在满足工艺要求的条件下，脱硫效率可保持在99 %以上，显示了该工艺良好的发展前景。

1 HPF脱硫工艺介绍HPF脱硫工艺是利用焦炉煤气中的氨作吸收剂，以HPF为催化剂的湿法氧化脱硫，首先把煤气中的H2S转化成硫氢铵盐，在空气的氧化下转化成元素硫，吸收液得到再生。

反应式如下：(1) 吸收反应NH3+H2ONH4OHNH4OH+CO2HPFNH4HCO3NH4OH+H2S HPFNH4HS+H2O2NH4OH+CO2(NH4)2CO+H2ONH4OH+HCN NH4CN+H2ONH4CN+S NH4SCN(2) 再生反应(3) 付反应2NH4HS+2O2(NH4)2S2O3+H2O2(NH4)2S2O3+O22(NH4)2SO4+2S↓HPF在脱硫和再生全过程中均有催化作用。

工艺流程示意见图1。

1-1号脱硫塔; 2-2号脱硫塔; 3-1号再生塔; 4-2号再生塔;5-1号水封槽;6-2号水封槽; 7-1号反应槽; 8-2号反应槽;9-循环泵; 10-循环泵;11、12-液位调节器; 13-泡沫槽;14-熔硫釜; 15-中间槽; 16-冷却盘图1 HPF脱硫工艺流程图此工艺流程基本与ADA脱硫相同。

进入脱硫工段的煤气依次进入串联的空喷脱硫塔和填料脱硫塔，与脱硫液逆向接触，煤气脱除了H2S和HCN去脱氨；1号和2号脱硫塔有自己独立的再生系统，吸收了H2S和HCN 的脱硫液分别送入各自对应的再生系统，在空气作用下溶液得到再生，循环使用；硫泡沫自流入泡沫槽，经搅拌澄清分层，进一步熔融生成硫磺产品。

我厂脱硫主要工艺指标见表1。

李法柱田文香王瑞忠（江苏沙钢集团焦化厂)近年来，各焦化厂的煤气净化系统中普遍采用了流程短、投资省的HPF法脱硫工艺，但熔硫装置普遍运行不正常，甚至被迫改用板框压滤机生产硫膏。

通过对各厂生产实际的分析，在沙钢的设计中作了许多改进，通过1年的生产实践，成功地实现了连续熔硫。

1 HPF法煤气脱硫的现状已投产的4×55孔6m焦炉，年产焦炭220万t，煤气处理量10万m3/h，由2套5万m3/h的HPF法脱硫装置并联操作，备用设备共用。

第1套设备投产已1年，生产正常，可以连续熔硫，脱硫塔前煤气含硫量为8g/m3，脱硫塔后煤气含硫量＜300mg/m3，硫磺纯度＞80%，销路很好。

第2套设备已生产近半年，也很正常。

其工艺流程如图1所示。

图1 HPF法脱硫工艺流程图2 工艺改进及效果(1) 初冷器分上下两段喷洒，以除煤气中的焦油和萘，有效避免了预冷塔的堵塞。

(2) 增设了剩余氨水除焦油器，保证了蒸氨塔的正常运行，确保氨汽能连续进入预冷塔，使脱硫液碱度适宜。

(3) 增加了预冷塔，保证脱硫塔入口温度在30～40℃，系统温度稳定。

(4) 增加清液回送冷却器，避免了由熔硫釜排出的温度较高的清液进入脱硫液系统。

(5) 终冷塔上段加碱，进一步净化煤气，使塔后煤气含硫量＜200mg /m3。

(6) 增加泡沫槽回流管，有效防止了泡沫至熔硫釜的管道堵塞。

(7) 熔硫釜硫磺出口管改为直管段，避免了堵塞，且易操作。

(8) 脱硫塔底加1个直径133mm的清扫排液口，防止塔底沉积。

(9) 脱硫液泵出口加1个直径50mm的管道至废液槽底部，一则防止废液槽堵塞，二则可冷却和稀释熔硫釜排出的清液。

3 注意事项(1) 液气比（脱硫液与压缩空气的比例）对脱硫效率的影响。

增加液气比可使传质面迅速更新，同时可降低脱硫液中硫化氢的分压差，有利于提高吸收推动力。

但液气比不宜过大，否则，脱硫效率的增加不明显，还有可能造成脱硫液进入煤气管道。

(2) 再生空气量。

以氨为碱源的HPF法焦炉煤气脱硫工艺开发成功时间：2012-1-11　|　点击：5　|　字体：大小钟锦明（无锡市焦化厂）董天和 杜占文（鞍山焦耐设计研究院）1 对苯二酚法的脱硫现状无锡焦化厂的JN43-80型（42孔）新焦炉在1991年1月投产时，焦炉煤气脱硫选用了以氨为碱源的对苯二酚法，回收工序采用了如下流程：焦炉煤气→初冷器→鼓风机→电捕→预冷塔→脱硫塔→洗氨塔→终冷塔→洗苯塔→煤气柜几年来的生产实践表明，其脱硫效率并不理想，见表1。

分析其原因是生产操作中未达到最佳操作条件及对苯二酚的催化性能欠佳。

为提高脱硫效率，就必须保持足够的氨硫比和严格执行操作制度。

另外，脱硫塔的堵塔现象也直接影响其脱硫效率的提高。

表1 对苯二酚法煤气脱硫的生产数据（1993年）2 以氨为碱源的HPF法脱硫新工艺为提高脱硫效率和消除脱硫塔的堵塞，我们在总结无锡焦化厂对苯二酚法脱硫生产数据的基础上，筛选了几种类型的催化剂，最后选用了HPF（醌钴铁类）复合型催化剂。

经几个月的探索，可使焦炉煤气的脱硫效率提高到99％以上，见表2。

表2 HPF法煤气脱硫的生产数据（1995年）2.1 工艺流程无锡市焦化厂的焦炉煤气脱硫工艺流程见图1。

图1 以氨为碱源的HPF法焦炉煤气脱硫工艺流程图1、2－脱硫塔；3、4－再生塔；5,、6－水封槽；7、8－反应槽；9、10－循环泵；11、12－液位调节器；13－泡沫槽；14－熔硫釜；15－中间槽；16－冷却盘。

如图1所示，焦炉煤气依次经两台串联的脱硫塔后去氨回收装置。

两台脱硫塔各自配有再生系统，脱硫富液从塔底流出经液封槽进入各自的反应槽，再由循环泵送入再生塔。

压缩空气从再生塔底部送入，再生后的脱硫液经液位调节器返回脱硫塔循环使用。

再生塔中生成的硫泡沫自流入硫泡沫槽，经搅拌澄清后，清液返回反应槽，硫泡沫放入熔硫釜，熔融硫冷却成型后装袋外运。

2. 2 HPF法脱硫的反应机理HPF法属液相催化氧化法，且HPF催化剂在脱硫和再生全过程中均有催化作用，但脱硫反应为全过程的律速反应。