法脱硫技术综述
1.—JDS脱硫催化剂简介
脱硫催化剂是长春东狮公司研究开发的无毒高效，属一元催化法脱硫催化剂产品。由于其特殊的化学结构，而具有极强的吸氧载氧能力，催化活性强。在脱硫过程中不断释放出具有很强活性的原子态氧，能迅速将系统中的H2S和部分有机硫氧化成单质硫，从而大大提高了气体净化度。在酸或碱介质中不分解，水溶性，热稳定性好，析硫浮选出的硫结晶颗粒大，溶液粘度低，悬浮硫减少，硫黄易分离，有利于提升贫液质量，推动脱硫反应快速进行，副反应率低，不堵塔。配制溶液活化简单，易于操作。
由于焦炉气中含有苯、萘、酚、焦油以及HCN等有害物质，在脱硫前无法完全被清除掉，因此对脱硫带来严重影响，尤其对催化剂有一定的毒副作用，致使很多催化剂难以适应这种工艺条件，或造成脱硫效率低、副盐高、溶液外排量非常大，造成环境污染等严重问题。我公司针对以上各种状况，组织工程技术专家和教授专题攻关，从选料配方筛选及制配工艺技术创新，并添加微量元素和活性组份，在原基础上进行研究开发出新一代产品：-JDS焦炉气专用脱硫脱氰催化剂
1.2催化机理
脱硫过程的主要反应为：
H2S(g)=H2S(L)----------------------（1）
H2S(L)+Na2CO3=NaHS+NaHCO3----------（2）
HS-+OH-+(x-1)S=Sx-+H2O------------（3）
形成多硫离子是酞菁钴类化合物催化剂的一大特点，由于溶液中硫离子在催化下多硫离子大量形成，从而提高了硫容，降低了溶液中悬浮硫含量，对清洗系统内的积硫具有一定的作用。以上反应式中（1）是反映的控制步骤。
再生过程的主要反应可简单的表示为:
HS-+1/2O2=OH-+S↓------------------（4）
Sx2-+1/2O2=OH-+Sx-+CO2--------------（5）
式中（4）和（5）在催化下反映速度极快，可在短时间内完成再生、脱附，使溶液再生较完全，催化剂使用率高。
1.3物理化学性质
是以钴为中心的高分子酞菁钴磺酸铵金属有机化合物，性能稳定。在酸碱介质中不分解，化学稳定性好；热稳定性好；水溶性好。外观为蓝灰色粉末；密度0.96g/cm3；水不溶物≤3%；催化氧化活性可达0.12mlO2/ml.min；在清水中呈天蓝色，纯碱液中呈浅蓝色，在氨水中呈浅绿蓝色。自身无毒、不腐蚀，具有很强的吸氧载氧能力，催化活性很强，其催化反应为自由基反应。
1.4性能特点
（1）催化活性强：在不同碱源条件下，其溶液的电位值在0.2～0.3v。在浓度30ppm，20℃条件下，催化剂溶液15min吸氧量为1.6mL/mL，优于其它催化剂。
（2）操作弹性大：在实际操作条件下，硫容可达0.25～0.4g/L，比同类催化剂高10%。应用浓度20～30mg/L。
（3）化学稳定性好：在酸或碱性介质中不分解。水溶好（不溶物＜3%），热稳定性好，在＜℃不分解。故在熔硫釜操作条件下，仍能保持稳定。
（4）抗干扰能力强：活性高且稳定，不会因氰化物引起催化剂中毒现象。只要不被俘获和流失，高频运作寿命长久而自身无毒，不腐蚀，利于环保。
（5）适应范围广：用氨水或Na2CO3作吸收剂都能获得较高转化率，既可以高效的脱除无机硫H2S，还可以脱除部分有机硫。气体净化度高，粗脱装置可将出口降至50mg/m3以下;有机硫脱除率30～50%；脱除HCN效率可达90%。
（6）吸收H2S的选择性好，在脱硫过程中副反应率低，硫黄回收率高。
（7）脱硫过程中析出的硫结晶颗粒大，易分离回收，悬浮硫低，溶液清亮不堵塔。
（8）本产品活性强，用量少，运行经济，使用方便，配制活化时间短，兼容性好，既可以单独使用，也可以混用。
1.5主要工艺条件及要求
(1)脱硫溶液成份控制:pH值8.0～9.0；总碱度(以Na2CO3计),20～32g/L或0.35～0.6mol/L,其中Na2CO35～10g/L；氨法脱硫液中氨浓度保持在8～12g/L;-JDS浓度15～25mg/L。
(2)操作温度：吸收30～40℃，再生35～42℃，≯45℃，氨法控制25～35℃。要求液温比气温高3～5℃,防止水蒸气冷凝。
(3)液气比：12L/m3（与煤气中的H2S有关，一般控制在20～30L/m3)，脱硫塔气速0.5～0.9m/s,喷淋密度40～50m3/㎡·h；溶液在再生槽停留时间12～15分钟，溶液在再生塔停留时间30～45分钟。
(4)再生槽吹风强度60～80m3/㎡·h；高塔再生鼓风强度80～m3/㎡·h,再生率≥80%。
(5)悬浮硫≤1.2g/L;Na2S2O3+NaCNS≤g/L。
(6)入塔煤气中焦油雾含量≤30mg/m3，萘含量≤mg/m3；后脱硫洗油含量≤50mg/m3。
1.6使用方法
1.6.1使用量的确定
（1）原始提浓量：首先计算出全系统溶液总量，按一定比例计算所需JDS的投加量，逐日提浓，使脱硫溶液中JDS浓度控制在20～30ppm。
（2）每天补充量：根据生产负荷和气体中的H2S含量及出口净化度要求，先计算出最高日析硫量，按比例计算日补充量，分班均量补充。可先按此参考值补充，依据出口H2S含量酌情增减，摸索出该装置适宜量，即每天补充量，或按分析数据调控。
1.6.2使用方法程序
（1）准备一个容积约0.2～0.3m3的活化槽，配齐进液管、放液管、空气管及阀门。
（2）加软水至活化槽2/3处，开空气，以不外溅为宜。
（3）将所需的倒入槽内搅拌溶解，开空气吹搅活化3～4小时。（最好做两个槽，一开一备，分班均量活化）
（4）活化完毕后，即可细流量缓慢补入循环槽中，槽式再生补入液位调节器处，最好是细水长流连续滴加。
1.6.3注意事项
（1）注意进出口H2S和生产负荷变化，溶液中碱度、浓度、操作温度以及再生塔硫泡沫浮选分离情况，加强熔硫回收。
（2）确保配制活化时间，按时定量，均匀补充。保持在溶液中的浓度指标，防止间隔时间过长影响脱硫效率（每班滴加时间≥6小时，若接班未放完应迅速加入循环槽中，再加水制作备用）。
（3）脱硫溶液组份、pH值、总碱度、浓度，最好每班分析一次；悬浮硫每天应分析一次；副盐每周分析二至三次。以便分析比较，总结优化。因在溶液中浓度极低，可用分光光度计或火焰原子光谱仪测定。
（4）活化槽底部未全溶的不要乱倒，可以倒入循环槽中继续溶解使用。
（5）可以单独使用也可混用。若有特殊要求（如脱高硫、清塔降阻、脱有机硫等），需在公司技术人员指导下进行。
（6）以自产氨为碱源，塔前需设置预冷塔，使进塔温度小于30℃，并具有补氨手段。(补充蒸氨塔浓氨水中氨含量要求高于15～18g/L，否则氨、水不平衡，影响生产稳定。)
（7）前流程要注意煤气中焦油和萘含量的控制，后流程则要注意洗油带入脱硫系统（洗油含量50mg/m3）。
（8）脱硫催化剂每包净重0.5kg，若一次用不完，要包装好注意防潮避光保管。
2工艺操作条件的优化及注意事项
正常生产操作，务必要明确脱硫的意义和生产目标。首先要详细了解熟悉生产工艺流程，设备构造，反应原理，干扰因素和工作重点，以达到出系统气体净化度要求及安全，经济运行指标（先达标再优化降耗）。因此必须严格按工艺指标规定精心操作，不断优化工艺操作条件,控制要点如下：（以纯碱法、喷射再生为例）
2.1勤观察勤调节
操作人员应随时注意观察脱硫工艺条件的变化，如煤气流量、溶液循环量，脱硫塔阻力、机泵电流温度、煤气温度、压力、槽、塔液位及再生槽硫泡沫浮选溢流状况，定期(30min)按工艺指标要求,巡回检查,每小时如实填写一次操作记录.
2.2强化溶液管理
加强脱硫溶液质量管理并根据分析化验数据及时调节，总碱度和浓度等及溶液循环量。（正常生产三要素）确保净化煤气中H2S含量达标（一级标准＜50mg/m；二级标准＜mg/m；三级标准＜mg/m）。
2.3脱硫溶液中碱度的控制
总碱度控制在20～30g/L，其中碳酸钠控制在5～8g/l；HCO3-与CO32-的比值4～6；pH值8.2～9.0。要特别注意提高碱的利用率。理论消耗为kg/tH2S，因煤气中还有氰化氢和二氧化碳也消耗碱，故脱硫液中碱硫比应该在0.7左右。增加碱度能增强吸收推动力，提高脱硫溶液质量和气体净化度，要根据生产实际情况作适量均衡补充。一般总碱度降至0.3mol/L以下，不易恢复且不可突击加碱（增加量应小于补充量的两倍）。若pH值偏低或NaHCO3含量高，还应调整HCO3-与CO32-的比值，适当补充NaOH和氨水，有利pH和总碱度的上升。若进口H2S含量较高或不稳定，总碱度最好控制在22～26g/L。使用pH值最好控制在8.2～8.6之间，因8.2产生的多硫化物明显减少，而的许多优势性能都源于多硫化物，这也是酞菁钴类催化剂的一个特点。
2.4催化剂在溶液中的浓度
一般控制在15～25mg/L即可。若进口煤气中H2S，HCN焦油、杂质等含量高，溶液活性差则应调整至20～30mg/L方可。催化活性强，性能优良，能改善脱硫溶液的工作硫容，提高溶液活性。有利于元素硫的解析和碱度恢复及抑制副反应产率。配制催化剂要确保空气吹搅活化3小时以上并按时定量均匀补充（最好连续滴加）目的是维持其在溶液中的浓度要求，要有预见性调控，从再生槽液位调节器或贫液槽人孔处补入贫液中循环为佳。
2.5溶液循环量的控制
依据生产负荷、设备配置和煤气中H2S含量高低及净化度要求而定。单位时间内吸收剂的数量是溶液循环量与浓度的乘积，增加循环量能提高脱硫效率，但要兼顾好脱硫塔溶液喷淋密度（一般要求在40～50m3/m2·h预防堵塔）液气比（20～30L/m3确保脱硫效率）和循环液在再生槽内停留时间（10～15分钟、保证再生效率）；要根据生产实际情况有效调控，但循环量宜大不宜小，（空塔喷淋要求液相压力控制在0.4～0.5MPa，进塔溶液需开启循环管四层以上）。循环量影响消耗和系统阻力，不宜频繁调节。
2.6再生操作是重点
再生工艺操作管理至关重要，其作用：①在空气的搅动下将元素硫浮选出来进而分离出去；②催化剂吸氧再生,恢复活性；③进一步析硫再生并在空气的气提作用下将CO2等废弃解析释放。以提高pH值，碱度，减少悬浮硫，增强脱硫液活性，提高贫液质量，它是湿式氧化法的核心。要特别注意再生空气和硫泡沫的浮选分离回收及再生槽的液位控制。再生空气量（理论量为1.57m3/H2S·kg，实际是理论量8～15倍；鼓风强度为60～80m3/m2·h）是再生浮选的必备条件，非常重要。尤其是吹风强度，若太低溶液不湍动，则浮选不出硫来，液面翻腾跳跃强度太大又容易将聚合的硫泡沫打碎，造成返混影响贫液质量。槽式再生空气量是由喷射器的气液比决定的。即喷射器构造和液相压力（通过喷嘴液速要求在18～25m/s，压力要求控制在0.4～0.5MPa）及喷射器工作状况。一般调节主要是吹风强度与再生槽容积相匹配，即主要针对硫泡沫浮选。
溶液中的元素硫是在空气的吹搅下，硫结晶增大，首先集结成小硫团，粘附在空气泡表膜上，受浮力、阻力、磨擦力、聚合力的共同作用下聚集成泡沫层，再从液相中分离转移出去。因而，泡沫层的控制也非常重要。溢流量太大，不易形成泡沫层且泡沫发虚，应适当保留部分泡沫层（有依托）粘硫更多，回收更有成效。若溢流量太小，泡沫层太厚，则表面得不到更新容易造成悬浮硫含量高（温度高、空气量不足悬浮硫也高）。一般控制在10cm左右为宜，溢流面能占一半以上即可。不要以增减循环量去调节硫泡沫溢流量，这样会破坏赖以浮选的工艺条件，对形成硫泡沫层不利。应以液体调节器调控并做到心中有数。
硫泡沫的优劣是再生好坏的最重要标志，而调泡沫是一项很细致的工作，要学会观察判断硫泡沫质量和颜色（泡沫大小适中均匀有质感，溶液清亮有活性）。要稳定，优化溶液组分及再生条件。若脱硫液各组分浓度、温度波动太大，会导致溶液的密度、粘度、表面张力都发生很大变化，硫泡沫不易形成。或是大量补碱和加催化剂，滤清液及气体中夹带一些对浮选不利的物质，如焦油、杂质、油污或溶液中混入一些影响硫聚集或诱导硫颗粒分离变细物质及消泡剂等，都会使硫浮选困难。还有空气量（应吸收新鲜空气并可调可控）、操作温度（适宜的再生温度为38℃）和溶液在再生槽停留时间（停留时间过长，空气量太大会催生副盐）控制不宜，也会使硫泡沫层形成不好。因此要时刻监控，发现异常要迅速查找原因，果断处理（原因复杂，潜伏期长，调优艰难）切不可掉以轻心。若发现再生液或硫泡沫发黑或乳化，表明溶液受到污染中毒，需要置换部分再调整。
溶液再生好是使脱硫系统形成良性循环最重要环节，能提高脱硫液质量．活性（电位、硫熔、粘度等），改善硫容量，增强吸收能力，提高气体净化度，还会直接影响生产消耗和副产品硫黄产量以及维护工艺设备自身净化清洁（系统唯一出口、脏物是随泡沫带出），发挥设备生产力和系统阻力的控制。因此，要强化再生操作和溶液管理，加强氧化再生、浮选、分离、回收，使再生完全，浮选回收彻底，提高吸收溶液质量。形成生产环节良性循环，维护生产正常稳定运行。
2.7操作温度的控制
纯碱法可控制在30～42℃不大于45℃；特别是脱硫塔进气温度不能超过35℃，吸收30-38℃，再生35-42℃，一般冬季执行指标上限（可用蒸汽提温）夏季执行指标下限（以深井水或空气降温）。吸收温度太低，硫容太小反应不完全且易从液相析出。溶液温度太高，析硫快硫颗粒小溶液粘度增大浮选分离困难。操作温度的调控优化十分重要，直接影响化学反应平衡以及传质浮选等物理过程及各种物质溶解度。故温度的合理控制既利于吸收再生反应，又可以降低副反应产生及元素硫的浮选分离。此外液温应比气温度高2～5℃为宜，防止因煤气被冷却而出现蒸汽冷凝造成涨液漫槽事故并导致溶液组分波动，影响良性循环。
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