HPF
HPFHPF
法脱硫法脱硫
法脱硫
HPF法脱硫属液相催化氧化法脱硫，HPF催化剂在脱硫和再生全过程中均由
催化作用，是利用焦炉煤气中的氨做吸收剂，以HPF为催化剂的湿式氧化脱硫，
煤气中的H2S等酸性组分由气相进入液相与氨反应，转化为硫氢化铵等酸性铵盐，
再在空气中氧的氧化下转化为元素硫。HPF法脱硫选择使用HPF（醌钴铁类）复
合型催化剂，可使焦炉煤气的脱硫效率达到99%左右。
一
一一
一、
、、
、HPF
HPFHPF
HPF法脱硫的基本反应
法脱硫的基本反应法脱硫的基本反应
法脱硫的基本反应
1.脱硫反应
NH3+H2O
NH3·H2O
NH3·H2O +H2S
NH4HS+H2O
NH3·H2O +HCN
NH4CN+H2O
NH3·H2O +CO2
NH4HCO3
NH3·H2O +NH4HCO3
(NH4)2CO3+H2O
NH3·H2O +NH4HS+(x+1)Sx
(NH4)2Sx+H2O
2NH4HS+(NH4)2CO3+2(x-1)S
2(NH4)2Sx+CO2+H2O
NH
+NH4HCO3
NH4HOO-+H2O
NH4HS+NH4HCO3+(x-1)S
(NH4)2Sx+CO2+H2O
NH4CN+(NH4)2Sx
NH4CNS+(NH4)2S(x-1)
(NH4)2S(x-1+S)
(NH4)2Sx
2.再生反应
NH4HS+1/2O2→S↓+NH4OH
(NH4)2Sx+1/2O2+H2O→Sx↓+2NH4OH NH4CNS
H2N-CS-NH2H2N-CHS=NH
H2N-CS-NH2+1/2O2→H2N-CO-NH2=S↓
H2N-CO-NH2+2H2O
(NH4)2CO32
NH4OH+CO2 3.副反应
2NH4HS+2O2→(NH4)2S2O3+H2O 2(NH4)2S2O3+O2→(NH4)2SO4+2S↓ HPF脱硫的催化剂是由对苯二酚（H）、PDS（双环酞氰酤六磺酸铵）、硫酸亚 铁（F）组成的水溶液其中还含有少量的ADA、硫酸锰、水杨酸等助催化剂，关
于HPF脱硫催化剂的催化作用机理目前尚在进一步研究之中，各组分在脱硫溶液
的参考含量为：H（对苯二酚）0.1～0.2g/L;PDS（4～10）×10-6（质量分数）；F
（硫酸亚铁）0.1～0.2g/L;ADA0.3～0.4g/L，其它组分的最佳含量仍在探索中。
二
二二
二、
、、
、HPF
HPFHPF
法脱硫工艺流程法脱硫工艺流程
法脱硫工艺流程
1.HPF法脱硫工艺流程如图5-5所示，从鼓风冷凝工段来的煤气，温度约55℃，
首先进入直冷式预冷塔6与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至30～35℃；
然后进入脱硫塔8。
预冷塔自成循环系统，循环冷却水从塔下部用预冷塔循环泵7抽出送至循环
水冷却器3，用低温水冷却至20～25℃后进入塔顶循环喷洒。采取部分剩余氨水
更新循环冷却水，多余的循环水返回鼓风冷凝工段，或送往酚氰污水处理站。 图5-5 HPF法脱硫工艺流程
2—氨水冷却器；3—预冷塔循环水冷却器；4—水封槽；5—事故槽；6—预冷塔；7预冷塔循环泵；8—脱
硫塔；9—反应槽；10—再生塔；11—脱硫液循环泵；12—放空槽；13—放空槽液下泵；14—泡沫槽；15
—泡沫
泵；16—板框压滤机；17—废
液槽；18—清液泵；19—清液冷却器 预冷后的煤气进入脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆向接触以吸收煤气中
的硫化氢、氰化氢（同时吸收煤气中的氨，以补充脱硫液中的碱源）。脱硫后煤
气含硫化氢降至50mg/m3左右，送入硫酸铵工段。
吸收了H2S、HCN的脱硫液从塔底流出，经水封槽4进入反应槽9，然后用脱硫液循环泵11送入再生塔10，同时自再生塔底部通入压缩空气，使溶液在塔内
得以氧化再生，再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环吸收。
浮于再生塔顶部扩大部分的硫磺泡沫，利用位差自流入泡沫槽14，经澄清 分层后，清液返回反应槽，泡沫用泡沫泵15送入熔硫釜16，经数次加热、脱水，
再进一步加热熔融，最后排出熔融硫磺，经冷却后装袋外销。系统中不凝性气体
经尾气洗净塔洗涤后放空。
为避免脱硫液盐累积影响脱硫效果，排出少量废液送往配煤。
自鼓风冷凝送来的剩余氨水，经氨水过滤器除去夹带的煤焦油等杂质，进入
换热器与 蒸氨塔底排出的蒸氨废水换热后进入蒸氨塔，用直接蒸汽将氨蒸出。
同时将蒸氨塔上部加一些稀碱液以分解剩余氨水中的固定铵盐。蒸氨塔顶部的氨
气经分凝器和冷凝冷却器冷凝成含氨大于10%的氨水送入反应槽，增加脱硫液中
的碱源。
2.HPF法脱硫工艺特点
①以氨为碱源、HPF为催化剂的焦炉煤气脱硫脱氰新工艺，具有较高的脱硫
脱氰效率（脱硫率99%，脱氰效率80%），而且流程短，不需外加碱，催化剂用量
少，脱硫废液处理简单，操作费用低。一次性投资省。
②脱硫塔中可填充聚丙烯填料（或波纹钢板网填料），不易堵塞，脱硫塔操
作阻力较小。
③脱硫塔、再生塔、反应槽、泡沫槽、废液槽、事故槽等易腐蚀设备材质可
用碳钢，内壁涂防腐涂料；输送脱硫液的泵类、管道、管件及阀门为耐腐蚀不锈
钢。
④脱硫废液送往配煤，工艺简单，对周边环境无污染。
⑤再生塔采用空气与脱硫液预混再生，节省压缩空气，从而使再生过程排放
的尾气量少，排放的尾气含氮量远远低于国家有关标准。
3.主要工艺操作控制指标
①入脱硫塔煤气温度/℃ 30～35
②入脱硫塔溶液温度/℃ 30～35
③脱硫塔阻力/kPa ＜1.5
④预冷塔阻力/kPa ＜1.5
⑤进再生塔溶液流量/[m3/h（单塔）]约1000
⑥进再生塔空气压力/MPa ≥0.4
⑦熔硫釜内压力/MPa ≤0.41 ⑧釜内外压差/MPa ≤0.2
⑨外排清液温度/℃ 60～90
⑩脱硫溶液组成：
pH 8～9
游离氨/(g/L) ＞5
PDS含量/(mg/kg) 8～10
对苯二酚/（g/L） 0.15～0.2
悬浮硫/（g/L） ＜1.5
NH4CNS和（NH4
）
2S2O3总含量/(g/L) ＜250
三
三三
三、
、、
、HPF
HPFHPF
HPF法脱硫条件讨论
法脱硫条件讨论法脱硫条件讨论
法脱硫条件讨论
对HPF脱硫操作的影响因素很多，有气-液两相的物理因素、化学因素，两
相间的热量、质量传递和各种化学反应的动力学因素以及设备因素等，情况十分
复杂，而且各种因素间往往制约着，很难逐个一一个说清楚。线面提到的诸点只
是初步认识。
1.脱硫液中盐类的积累
从反应过程可看出，脱硫过程中生成的脱硫溶液中（NH4）2Sx/NH4HS，再催化
再生过程中与氧发生反应生成NH3·H2O后又重新参与脱硫反应，因此能降低脱硫过程中氨的消耗量。由于再生反应可控制NH4CNS的生成，故脱硫液中NH4CNS的增长速度较为缓慢。
2.煤气及脱硫液温度
当脱硫液温度较高时，会增大溶液表面上的氨气分压，使脱硫液中的氨含量
降低，脱硫效率随之下降。但脱硫液的温度太低也不利于再生反应的进行，因此，
在生产过程中宜将煤气温度控制在≤28℃，脱硫液温度应控制在30～35℃。
3.脱硫液和煤气中的含氨量
脱硫液中所含的氨由煤气供给，煤气中的含氨量对氨法HPF脱硫工艺操作的
影响很大，当氨硫物质的量之比不小于7、煤气中焦油含量不大于50mg/m3、含
萘小于0.5g/m3时，操作温度适宜，即使一塔操作，其脱硫效率也可达90%左右，脱氰效率大于80%。当氨硫物质的量之比小于4时，即使采用双塔脱硫工艺，也
必须对操作参数适当调整后才能保证脱硫效率。当煤气含氮量小于3g/m3时，脱 硫效率就会明显下降。
4.液气比对脱硫效率的影响
增加液气比可使传质面迅速更新，以提高其吸收推动力，有利于脱硫效率的
提高。因液气比达到一定程度后，脱硫效率的增加量并不明显，反而会增加循环
泵的动力消耗，故液气比也不应太大。
5.再生空气量与再生时间
氧化1kg硫化氢的理论空气用量不足2m3，在实际再生生产中，考虑到浮选
硫泡沫的需要，再生塔的鼓风强度一般控制在100m3/（m2·h）。由于HPF催化剂在脱硫和再生过程中均由催化作用，故可适当降低再生空气量。但是，减少再生
空气量后会影响硫泡沫的漂浮效果，因此在实际生产中不降低再生空气量，而是
适当减少再生停留时间，再生生产操作控制在20min左右。
6.煤气中杂质对脱硫效率的影响
生产实践表明，煤气中煤焦油和萘等杂质不仅对煤气的脱硫效率有较大影响，
还会使硫磺颜发黑。因此，氨法HPF脱硫工艺与其脱硫工
艺一样要求进入脱硫
塔的煤气中煤焦油含量小于50mg/m3。
7.再生空气尾气
脱硫液用空气氧化再生时，
其再生空气尾气含氨达2.46mg/m3，如直接排往
大气不但损失了氨，而且还会污染环境，故尾气必须进一步净化处理。系统中的
不凝性气体可经尾气洗净塔洗涤后放空。
8.硫渣
再生塔顶部硫泡沫进入熔硫工序，在熔硫过程中产生的硫渣，可送回熔硫釜
中熔硫，这样还可减轻硫渣对环境的污染。但是目前HPF法生产中一些熔硫釜的
运行操作情况不理想，硫渣和硫膏分离不好，而操作费用又高，现在一些厂均使
用了一些板框压滤机替代熔硫釜，分离硫泡沫成清液和硫膏，硫膏含硫70%～75%。
板框压滤机操作，设备费用和操作费低，但劳动强度大，操作环境差，生成的硫
膏价值低，这只是一暂行办法。
9硫磺产率及质量
氨法HPF脱硫工艺的硫磺收率为50%～60%，与ADA法的收率基本相同，硫
磺纯度平均为96.40%。 10.废液
从硫的物料平衡计算得出，硫损失约为27%～40%，这部分硫主要生成硫氰
酸铵和硫代硫酸铵随废液流失，其废液量约为300～500kg/（1000m3·h），当蒸
氨装置蒸出的氨以气态进入预冷塔时，其废液量要少，但这种气态加氨方式煤气
脱硫效果较液态加氨方式差，现新建焦化厂采用剩余氨水中蒸出的氨以液态（含
氨10%～12%的氨水）形式进入反应槽，可以降低煤气脱硫的温度，提高脱硫效
果。废液收集后可回兑至配煤中。对脱硫废液回兑入配煤的研究表明，配煤水分
仅增加0.4%～0.6%，焦炭硫含量仅增加0.03%～0.05%，对焦炭的质量影响不大。
11.氨耗量
在脱硫过程中，因氨生成（NH4）2S2O3和NH4CNS等铵盐以及再生尾气带出而
损失一部分。煤气入口平均含氨在5.48mg/m3时，出口煤气含氨在4.59mg/m3，折合硫磺耗氨314kg/t，氨的损失率约为16.24%。
四
四四
四、
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、HPF
HPFHPF
HPF法脱硫工艺的评价
法脱硫工艺的评价法脱硫工艺的评价
法脱硫工艺的评价
①HPF法脱硫工艺，以焦炉煤气中的NH3作为脱除H2S的碱源，同时可脱除
HCN，在理论上比较完善的方法。
②HPF法脱硫工艺，在年产焦炭30万吨规模焦化厂（煤气量15000m3/h左右）
配备有无水氨工艺的煤气净化系统获得成功，脱硫后煤气含H2S在50～60mg/m3左右，HCN脱除率在80%左右。 ③HPF法脱硫不仅涉及气液相间及液相内部的传热传质过程，而且涉及催化
反应过程，从而使放大设计问题变得十分复杂。在对于传递过程、化学反应过程
及其相互影响的规律进行详细研究的基础上，再经过逐级放大，是解决化学工程
问题的重要方法。对HPF法脱硫工艺的各项工艺条件、设备结构等有待于进入深
入细致的研究。
