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提高以氨为碱源焦炉煤气氧化法脱硫效率的必要条件.docx


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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] = 0.91×10-7             (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:        (0.91×10-7)/ [ H+] = 0. 99/0.01        [H+] =( 0.91×10-7×0.01 )/0.99 = 0.919×10-9        pH=-lg [H+] = 9. 04    即此时溶液的pH值应为9.0以上。    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(1.33 ×10-4 Pa);H为亨利系数,×10-6mmHg(1.33 ×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℃
0.00156
0.00168
0.00180
0.00193
0.00208
0.00223
0.0241
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

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  • 时间2022-01-23