氨水脱硫液质量对硫化氢吸收的影响

氨水脱硫液质量对硫化氢吸收的影响

张超群（安徽工业大学)

从20世纪80年代以来，随着新工艺、新技术的不断引进，国内焦化企业的装备水平有了质的飞跃，工艺种类也得到丰富。氨水脱硫工艺已在国内多家焦化厂得到应用。然而，大多数装置未能达到原设计的脱硫效率，有的在开工初期尚好，以后却逐渐降低。为此，我们从1995年至1998年对煤气处理量12.9万m3/h的氨水脱硫装置进行了连续测试，以后又进行了跟踪检测，并对硫化氢在不同液相组成体系中进行了相平衡试验。研究了在平衡状态下吸收液组成和杂质对硫化氢在液相和气相中的分配关系。

1 试验方法

(1) 试液的配制。分别配制了NH3-H2S-H2O三元体系、NH3-H2S-CO2-H2O四元体系和NH3-

H2S-SCN－-H2O四元体系。并调整了各体系中的组成比例，作为试验溶液。采用工业生产中

的实际脱硫氨水作为试验的多元体系。

(2) 试验方法。采用气提法，在25℃下恒温，测定体系的硫化氢相平衡浓度。气提载气采用氮气。平衡体系的气液浓度用化学分析方法分析。

2 理论依据

硫化氢的吸收经历两个过程，即硫化氢从气相向液相移动的溶解过程和硫化氢分子在溶液中的离解过程。随着硫化氢的离解，溶液中的硫化氢随之减少，并降

低界面上硫化氢的分压，从而使气相中的硫化氢继续向液相移动。过程的终点是离解达到平衡，即液相中的硫化氢在界面上的分压与气相中硫化氢的分压达到平衡。

当溶液中存在游离态氨时，将加速硫化氢的离解，使界面处液面上的硫化氢分压降低，促进了硫化氢从气相向液相的溶解。直到液相中的NH3全部转化成铵离子NH4+。

当溶液中有酸性比HS－强的HCO3－、SCN－ 、HSO3－等离子存在时。它们与铵离子的结

合能力要强于HS－与NH4+的结合，从而使硫化氢的离解反应向逆向移动。使溶液中分子态硫

化氢浓度增加，提高了液相界面上的分压，增加了硫化氢的吸收阻力。现以Xi表示HCO3－、

SCN－、HSO3－等酸性离子，氨水中硫化氢的离解平衡关系可由下式表示：

K＝［NH4+］[HS－]／[NH3][H2S］

式中：

K － 离解系数

［NH4+］－ 铵离子浓度，其值为等酸根浓度／摩尔分率

［HS－］－ HS－浓度／摩尔分率

［NH3］－ 游离氨浓度／摩尔分率

［H2S］－ H2S浓度／摩尔分率

根据亨利定律，[ H2S ]＝P硫化氢*/ H硫化氢。当系统压力P和温度t皆为定值时，气相中

硫化氢的平衡浓度可由式（1）求得：

G*硫化氢＝(P硫化氢

*/P)(1000/22.4) (mol/m3) (1)

则达到相平衡时气相中的硫化氢浓度为：

G*硫化氢＝(NH4+)( HS－)／(NH3) (H硫化氢/K) (1000/22.4) (2)

令(H硫化氢/K) (1000/22.4)＝K'

G*硫化氢＝(NH4+)( HS－)／(NH3)

K' (3)

以S表示硫化氢总浓度(mol/L), 即(H2S) +(HS－) =S，由于溶液中的HS－离子要比硫化氢