提高以氨为碱源焦炉煤气氧化法脱硫效率的必要条件.docx

提高以氨为碱源焦炉煤气氧化法脱硫效率的必要条件  
季广祥（安阳钢铁集团公司，安阳455004)    以氨为碱源的湿式氧化法焦炉煤气脱硫工艺，因其具有无需外购碱源的成本优势，在焦化厂获得了广泛应用。但脱硫效率大多达不到国家发改委关于焦化效降低液相表面的P硫化氢，这就需要提高液相的碱度。    进入液相的硫化氢是二元酸性化合物，故可发生两级解离，反应如下：        H2S ≒ H+  + HS－                                   (2)    上述反应在25℃下的一级解离常数K1可由下式计算：        K1 = ｛[H+][ HS－]｝/[ H2S] = ×10-7             (3)    在25℃下的二级解离反应为：        HS一＝ H+ + S2－    其解离常数K2可由下式计算：        K2 = ｛[H+][ S2－]｝/[ HS－] = 10-15                  (4)    故K2可忽略不计。即液相中的硫化氢只以HS－的形态存在，为便于理解，K1的表达可改写为：        K1/[ H+] = [HS－]/[H2S]                               (5)    为提高脱硫效率，溶液中的硫化氢应具有极高的解离度，液相中以分子状态存在的硫化氢越低越好，即解离度越高越佳，如此可降低液相表面的P硫化氢。    若液相中硫化氢已有99％解离，即只有1%的硫化氢分子没能解离，则在25℃下：        (×10-7)/ [ H+] = 0. 99/        [H+] =( ×10－7× )／ = ×10-9        pH＝－lg [H+] = 9. 04    。    以氨为碱源时，令溶液pH＝9. 0，必须提高液相中氨的浓度。而提高液相中氨的浓度可有两种措施。一是提高气相中氨的含量，借平衡关系提高液相中的氨浓度；二是降低溶液温度，改变亨利系数，借以提高液相中氨的浓度。在一定的工业条件下，提高气相中氨的含量受到条件的限制，几乎不可能；而降低溶液温度则比较现实、有效。在液相中氨的浓度较低（<5%)时，亨利定律确定的相关指标非常接近，即：         P氨  = HC                                  (6)    式中的P氨为平衡时液体表面的氨分压，×10-6mmHg（ ×10－4 Pa）；H为亨利系数，×10-6mmHg（ ×10－4 Pa）; C为单位体积溶液中氨的摩尔分数。氨的亨利系数与温度的关系如表2所示。
表2     氨的亨利系数与温度的关系
0℃
5℃
10℃
15℃
20℃
25℃
30℃







由表2可知，降低液相温度可有效降低液相表面P氨，从而提高液相中氨的浓度。当然，工业条件下的脱硫液中，化学组分受焦炉煤气组成的影响，并非如此简单。如焦炉煤气中除硫化氢和氨外，还含有酸性气体CO2  40～60g/m3（体积分