刘 洋, 张福亭

    (1.奎屯锦疆化工有限责任公司 新疆奎屯 833200;2.伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆伊宁 835000)

    国内某煤化工项目气化装置选用水煤浆气化工艺,净化采用耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗工艺,净化后的合成气送至氨合成装置。 在生产过程中,低温甲醇洗产生的酸性气通过生物脱硫技术进行处理。 与传统的硫回收工艺相比,生物脱硫工艺酸性气中硫化氢脱除率高,工艺流程简单,建设费用、维护费用低,日常消耗少,操作弹性大,产生的硫黄亲水性好,不易堵塞设备和管道,装置运行可靠度高,无需增设尾气处理装置,而且酸性气处理过程中无二次污染。 本文主要对生物脱硫技术在煤化工行业中的应用进行阐述和探讨。

    1 酸性气的产生及来源

    煤中的硫在水煤浆气化炉内高温燃烧形成H2S,并随粗煤气进入低温甲醇洗单元。 因H2S与甲醇同为极性分子,易形成氢键,因此H2S 在甲醇中有很好的溶解度。 粗煤气经甲醇洗涤塔内的甲醇洗涤后,CO2、H2S 等气体均溶解在甲醇中。 洗涤后的甲醇经减压闪蒸、低压解析、N2气提除去甲醇中大部分的CO2后,富含H2S 的甲醇经热再生塔加热气提再生,甲醇与H2S 之间的氢键断裂。 从热再生塔顶部出来的富含H2S 的酸性气体流量约1 870 m3/h(标态),其中H2S 为25.38%(体积分数,下同)、COS 为0.02%、CO2为72.35%,经冷却分离后送至硫回收装置。

    2 生物脱硫的原理

    生物脱硫技术主要是采用硫黄杆菌来处理酸性气中的H2S,而硫黄杆菌是在自然界中产生,通过遗传培育或改良而来。 硫黄杆菌的繁殖生长很快,4 h 就可以翻倍且成对数增长,而且对工艺条件、生产环境等都有很强的适应性,其生长过程中所需的能量主要来源于硫化物的氧化过程,碳源则来自于酸性气中的CO2。

    来自低温甲醇洗单元的酸性气进入H2S 吸收塔内与碱性溶液逆向接触,酸性气中的H2S 和CO2被碱液吸收分别生成

    吸收了酸性气中H2S 和CO2的溶液进入生物反应器底部与空气混合,溶液中的HS-与O2反应生成硫和OH-(2HS-+O2=2S+2OH-,8SxHS-+4O2=S8+8Sx+8OH-),溶液中的分解释放出OH-和碱液得到再生后循环使用。生物反应器内若O2过量,会发生副反应生成硫酸盐和硫代硫酸盐(在高浓度硫化物的作用下,生物菌的活性会降低,产生的硫酸盐和硫代硫酸盐增多 ......