基于DDS 的焦炉煤气脱硫安全技术的应用分析

陈安才

（拜城县众泰煤焦化有限公司，新疆 阿克苏 842300）

在炼焦的过程中，原煤中所含的各种硫化物将通过燃烧转换为硫化氢等硫化物并进入到焦炉煤气中，在烟道内流动的过程中不仅会对系统和设备产生严重的腐蚀，影响设备运行稳定性和安全性，而且随着尾气排放进入到空气中后会造成严重的环境污染。因此需要对焦炉煤气进行脱硫处理[1-2]。目前常用的脱硫方案主要是PDS 脱硫工艺，其属于湿法脱硫的一种，但在使用过程中存在着硫化氢脱除不彻底、稳定性差、脱硫效率低的不足，无法满足焦化生产的需求。

本文提出了一种新的基于DDS 的焦炉煤气脱硫技术，对该工艺技术原理、应用情况等进行了分析。结合所使用的脱硫设备的实际情况对再生塔进行了改造，提高了脱硫效率。将有害的硫化物转换为单质硫或者化工原料，实现了废物的再利用。根据实际监测，在采用新的焦炉煤气脱硫技术后，能够将脱硫效率提升17.9%，将焦炉煤气中的硫质量浓度降低到10 mg/m3以下，显著提升了焦化生产过程中脱硫的效率和经济性。

1 DDS 脱硫工艺技术原理

DDS（脱硫脱碳溶液活化剂）脱硫技术主要是利用乙二醇为载体，加入一定的DDS 脱硫剂组成焦化煤气脱硫液。将DDS 脱硫液喷洒在焦炉的吸收塔内，烟气在上升过程中经过这些脱硫液，脱硫液吸收焦化煤气中的二氧化硫。吸收二氧化硫后的脱硫液转换为了“富液”形态，在再生塔内再经过加热、氧化、真空再生等将二氧化硫释放出来，使脱硫液再次从“富液”转换为“贫液”，经过冷却后再次回到吸收塔内循环使用。而释放出的二氧化硫经过收集和处理后可以形成单质硫或者液体二氧化硫，作为化工原料使用[3-5]。

DDS 脱硫剂和二氧化硫的吸收反应方程可表示为式（1）：

在再生塔中，富液在120 ℃左右的高温、-40～40 kPa 的条件下，进行再生，使“富液”中的二氧化硫释放出来，此时的释放反应方程可表示为式（2）：

基于DDS 的脱硫工艺流程如图1 所示。

在利用DDS 脱硫法进行脱硫时，对整个系统的反应要求较为严格。在反应过程中，焦炉煤气需要先经过冷却塔降温，进入到脱硫塔内时温度要保持在30 ℃±5 ℃，在进行二氧化硫的吸收反应过程中其一级循环量需控制在450 m3/h，二级循环量需控制在600 m3/h。

2 DDS 脱硫工艺技术应用与优化

为了提升对焦化烟气的脱硫效果，2021 年引入了基于DDS 的焦炉煤气脱硫工艺技术，整个工程建设主要包括了DDS 的焦炉煤气脱硫系统及DDS 的焦炉煤气脱尘、脱硝系统。设备于2022 年3 月完成并于2022 年4 月进入到联调联试阶段。在联调过程中对烟道入口和出口处的二氧化硫含量进行统计并绘制了二氧化硫含量变化曲线图，如图2 所示，该数据来源于2022 年4 月15 日。

图2 优化前二氧化硫变化曲线图

由实际监测结果可知，采用新的基于DDS 的焦炉煤气脱硫工艺后，在出口处的二氧化硫质量浓度约为32 mg/m3，虽然远低于PDS 脱硫工艺情况下的二氧化硫含量，但和理论分析能够将出口处二氧化硫质量浓度降低到5 mg/m3以下仍存在一定的差距，因此计划从工艺和设备调试上进行进一步的优化。

通过分析，影响焦化烟气内二氧化硫含量的因素除了焦化烟气和DDS 脱硫原液接触是否充分外，还与再生系统的再生效果有密切关系。根据焦化烟气排放量和脱硫原液加入量的分析，脱硫原液加入量完全能够满足对焦化烟气中二氧化硫的吸收，因此将重点排查方向放到了再生系统上。

3 再生系统优化

对再生系统应用效果的分析[6]，主要是依据其脱硫液的成分来判断的，脱硫液中关键的成分指标主要包括含水质量分数在20%～30%，溶液的pH 值在4～5之间，贫溶液中二氧化硫的质量浓度小于0.15 g/L，溶液中硫酸根的质量浓度应小于4.5 g/L。

在对整个再生系统的工作情况进行分析后发现，再生系统的蒸汽从再生塔的下侧进入时，在工作过程中经常发生“液锤”现象导致再生塔内的蒸汽管道在振动下出现抖动和漏液情况，影响了再生反应的顺利进行。对此处的再生液成分进行分析，汇总如表1所示。

表1 再生液含量汇总表

根据再生液的含量分析，其中的含水量均远超允许值，而且溶液中的硫酸根质量浓度随时间的变化逐渐增加，说明了再生液的再生效果在迅速的转弱。

针对上述问题，项目组提出了对再生塔进行优化的方案，将蒸汽直接供应更改为了分段式供应，在再生塔内设置了10 层隔板，每一个隔板上均设置一个蒸汽分布器，提高蒸汽的均匀性，减少一次供应产生的“液锤”冲击现象。同时为了减少在反应过程中硫酸根离子的富集，可以将离心机的过滤机更改为板框式压滤机，并每小时抽取20 m3的脱硫液加入氧化钙进行反应，使其生成硫酸钙，从而实现对硫酸根离子的持续处理。

经过优化后，对再生液成分进行分析，汇总如表2所示。

表2 优化后再生液含量汇总表

优化后，再生液内的各种成分含量均保持在正常的参数范围内，而且硫酸根含量基本保持恒定，表明了再生液的活性始终保持在高活性的范围内。

4 优化后脱硫效果分析

目前该基于DDS 的焦炉煤气脱硫安全技术已经投入应用约3 个月，对优化后焦炉烟气入口和出口处的二氧化硫含量进行监测，将监测结果绘制成曲线图，如图3 所示。

图3 优化后二氧化硫变化曲线图

由实际测试结果可知，采用基于DDS 的焦炉煤气脱硫工艺并对再生系统优化后，能将焦炉煤气中的硫质量浓度降低到10 mg/m3以下，同时和传统的PDS脱硫工艺相比，新的脱硫技术能够将脱硫效率提升17.9%，有效地提升了焦炉煤气脱硫的效率和经济性。

5 结论

1）DDS 脱硫技术是一种全封闭、全循环式的脱硫技术，不需要传统的脱硫剂，具有运行成本低、效率高的优点；

2）将蒸汽直接供应更改为了分段式供应，再将离心机的过滤机更改为板框式压滤机，能够有效解决再生塔的“液锤”现象，提高运行可靠性。

3）新的脱硫技术能够将脱硫效率提升17.9%，将排放的焦炉煤气内的硫质量浓度降低到10 mg/m3以下。