焦化工程焦炉煤气脱硫方案比选

1 焦炉煤气脱硫技术简介

粗焦炉煤气脱硫工艺有干法和湿法脱硫两大类。干法脱硫多用于精脱硫, 对无机硫和有机硫都有较高的净化度。不同的干法脱硫剂, 在不同的温区工作, 由此可划分低温( 常温和低于100 ! ) 、中温( 100 ! ~ 400 ! ) 和高温( > 400 ! ) 脱硫剂。我国有关院所开发成功多种型号的低温、中温脱硫剂, 西北化工研究院开发成功高温脱硫剂。干法脱硫由于脱硫催化剂硫容小, 设备庞大, 一般用于小规模的煤气厂脱硫或用于湿法脱硫后的精脱硫。

湿法脱硫又分为∀湿式氧化法#和∀胺法#。湿式氧化法是溶液吸收H2S 后, 将H2S 直接转化为单质硫, 分离后溶液循环使用。目前我国已经建成( 包括引进) 采用的具有代表性的湿式氧化脱硫工艺主要有TH 法、FRC 法、ADA 法和HPF 法。胺法是将吸收的H2S 经再生系统释放出来送到克劳斯装置, 再转化为单质硫, 溶液循环使用, 主要有索尔菲班法、单乙醇胺法、AS 法和氨硫联合洗涤法。湿法脱硫多用于合成氨原料气、焦炉气、天然气中大量硫化物的脱除。当煤气量标准状态下大于3 000 m3/ h 时, 主要采用湿法脱硫。

2 焦炉煤气脱硫技术方案比较[ 1]

根据冶金焦化工程煤气成分、煤气量以及煤气用途, 本着既要治理污染又要为企业生产和经营考虑的原则, 推荐脱硫方案在ADA 法和HPF 法之间选择。此两种方法皆为目前我国焦化行业常用的脱硫方法, 各有利弊, 应视企业情况不同而采用不同方法, 现比较如下:

2. 1 ADA 法脱硫

ADA 法脱硫工艺由脱硫再生和废液处理两部分组成。脱硫部分是以钠为碱源、ADA 为催化剂的氧化法脱硫脱氰。多数焦化厂、煤气厂的ADA 脱硫装置均配置在洗苯后, 废液处理采用蒸发、结晶法制取Na2S2O3 及NaSCN 产品。改良ADA 法是湿法脱硫的一种先进方法。主

要是以改良ADA 法脱硫吸收液为脱硫剂, 脱硫效率可达98% 以上, 溶液无毒性, 处理煤气中硫化氢浓度的适应性以及温度和压力的范围均较广, 对设备的腐蚀较轻, 副产品硫磺质量较好, 被广泛用于焦炉煤气、城市煤气的脱硫, 可将净化气中H2S 降到标准状态20 mg/ m3 以下。另外, 为保证脱硫效果, 脱硫可采用新型瓷填料, 脱硫液的再生可采用塔式空气氧化再生, 硫的回收采用连续熔硫釜, 生产高质量硫磺。

改良ADA 法脱硫工艺的优点:

1) 脱硫脱氰效率高, 双塔串联后煤气中H2S 和HCN 含量可分别降至20 mg/ m3 和50 mg / m3 以下, 符合城市煤气标准。

2) 工艺流程简单, 占地少, 投资低, 可靠性强。

3) 产品硫磺质量稳定, 品质高。

改良ADA 法脱硫工艺的缺点:

1) 以钠为碱源, 碱消耗量大。

2) ADA 脱硫装置位于洗苯后即煤气净化流程末端, 不能缓解煤气净化系统的设备和管道的腐蚀。

3) 废液难处理, 必须设提盐装置, 增加了投资。

2. 2 HPF 法脱硫

HPF 脱硫是我国技术人员在总结国内外已有脱硫方法的基础上, 自行研制开发的采用HPF 新型高效复合催化剂从焦炉煤气中脱除H2S 和HCN 的新工艺。该工艺是以煤气中的氨为碱源, 在HPF 的催化作用下分解煤气中的H2S 和HCN。HPF 催化剂的主要成分为对苯二酚、PDS、FeSO4。其中, PDS起主要的催化氧化作用; 对苯二酚的配入有助于提高脱硫液的流动

性, 预防堵塞; FeSO4 主要用于消泡。煤气中的CO2 与NH3 在水溶液中生成NH4HCO3 和( NH4) 2CO3, 向溶液中提供了较为稳定的碱源。

HPF 脱硫工艺采用的HPF 复合催化剂对脱硫

和再生过程均有催化作用( 脱硫过程为全过程控制) , 因此与其他催化剂相比, HPF 催化剂具有较高的活性。

HPF 法脱硫工艺的优点:

1) 脱硫脱氰效率高, 塔后煤气中H2S 和HCN含量可分别降至200 mg / m3 和300 mg/ m3 以下。

2) 与ADA 法相比, 循环脱硫液中盐类增长缓慢, 因而废液量相对较少。

3) 废液回兑配煤简单经济。

4) 以煤气中氨为碱源, 资源利用合理, 原材料、动力消耗低。

HPF 法脱硫工艺的缺点:

1) 塔后煤气的H2S 含量尚不能达到城市煤气标准要求, 需进行尾部脱硫。

2) 硫磺质量及产率低。

3) 相对于ADA 法, 投资大, 工艺复杂, 对工艺操作要求高, 运行稳定性相对较低。

2. 3 ADA 法和HPF 法脱硫工艺的比较

两种工艺的比较基准为: 1) 按工程设计条件;

2) 未计废液提盐或废液配煤等;

3) HPF 脱硫工艺包括预冷, ADA 脱硫工艺布置在洗苯后, 不需预冷;

4) ADA 脱硫工艺布置在洗苯后, 导致粗苯系统腐蚀加剧而增加的费用未包含在内; 5) 未包括其他专业投资。比较结果见第71 页表4。从表4 可以看出,HPF 脱硫工艺的原料动力消耗费用低、生产费用成本较低。但基建投资大, 设备折旧费和维修费高, 运行稳定性相对较低, 电耗、水耗高。ADA 法投资低, 电耗、水耗低, 尤其是煤气脱硫效率较高, 但生产费用较高。两种方法各有利弊, 较为接近。

3 结论

古县煤气化有限公司为古县煤气气源厂, 承担着古县县城全部居民的煤气供应任务, 其焦炉煤气产生量的7%, 作为外供城市煤气。HPF 法不能实现外供煤气含硫量的达标, 需尾部配套干法脱硫, 且氨法脱硫工艺复杂, 技术要求高, 一旦出现事故, 会直接影响到县城居民生活用气, 关系重大。而改良ADA 法双塔串联即可实现达标脱硫,也可采用尾部配套干法脱硫, 较为灵活, 且工艺成熟, 运行稳定, 可靠性强。综合考虑, 本次环评推荐采用改良ADA 法用 于焦炉煤气脱硫。

参考文献:

[ 1] 环保工作者实用手册编写组. 环保工作者实用手册

[M] . 北京: 冶金工业出版社, 1984.

[ 2] 苏宜春. 炼焦工艺学[ M] . 北京: 冶金工业出版社,

1994.

Analysis of comparison and selection of coal gas

desulfurization plan of coke oven of carbonization project of 6 105 t/ a

WANG Xiao bing

( Shanxi Institute of Environment Science, Taiyuan Shanxi 030027, China)

Abstract:The comparison and selectio n method of the desulfurization technical plan of the coal gas of metallur gic coke in the appraisal

w ere introduced. We seek the best reasonable and feasible desurization method of the coal g as of coke ov en from the investment, pro

cess pr inciple, mater ial product, operation cost and stability , pow er and labor cost. Key words: coal gas of coke oven; desulfurizat ion; plan; comparison and selection