焦炉煤气脱硫脱氰方法
第34卷第6期2011年6月
HEBEIHUAGONG
Vol.34,No.6June2011
煤化工
焦炉煤气脱硫脱氰方法
杨
丽,张丽颖
(唐山科技职业技术学院冶金系,河北唐山063001)
摘要:介绍了焦炉煤气脱硫脱氰的几种常见工艺。重点说明了湿法中具有代表性的几种方法,并将这些方法从脱硫脱氰效果、工艺及操作费用等几个方面进行了分析和比较。关键词:焦炉煤气;脱硫;脱氰中图分类号:TQ542
文献标识码:A
文章编号:1003-5095(2011)06-0005-03
CokeOvenGasDesulphurizationandDecyanationMethods
YANGLi,ZHANGLi-ying
(MetallurgicalDepartment,TangshanVocationalCollegeofScienceandTechnology,Tangshan063001,China)Abstract:Tointroduceseveralcommoncraftsofthecokegasdesulphurizationanddecyanation.Toexplaintheseveralrepresentativemethodsoftheaqueousmethod,andtoanalyzeandcomparethesemethodsfromtheeffectofdesulphu-rizationanddecyanation,thecraftandtheoperatingcost,andsoon.Keywords:cokegas;desulphurization;decyanation
焦炉煤气是重要的中高热值气体燃料,既可用于钢铁生产,也可供城市居民使用。焦炉产生的荒煤气中含有许多种杂质,需要进行净化。净化不仅是回收煤气中的苯、萘、焦油等有机化学产品,更重要的是脱除硫化物、氰化物和氨等有害成分。一般焦炉煤气中含有H2S4~10g/m3、HCN0.5~1.5g/m3。H2S和HCN的含量虽少,但却有很强的腐蚀性、毒性,所以在煤气作为燃料使用之前必须进行脱硫脱氰,以减少对环境的污染和设备的腐蚀。
气体中含硫量高而净化要求又较高的情况下,不能单独使用。因此,现代化的大型焦化厂均采用湿法工艺。
湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的H2S和HCN,分为吸收法和氧化法。湿式氧化法是利用含有催化剂的碱溶液吸收H2S和HCN,其再生则是利用催化剂使空气中的氧将H2S氧化成单质硫。氧化法有改良ADA法、栲胶法、HPF法等。湿式吸收法又可分为化学吸收法、物理吸收法和物理—化学吸收法。化学吸收法是以碱溶液吸收原料气中的H2S,再生时,使吸收液温度升高或压力降低,经化学吸收生成的化合物即会分解,放出H2S从而使吸收剂复原。主要方法有碳酸钠法、氨水中和法、AS法等。物理吸收法是利用有机溶剂为吸收剂进行脱硫,吸收H2S后的溶液,当压力降低时,即放出H2S而使吸收剂复原,如低温甲醇法等。此外,也可以用固体作吸附剂,如分子筛、活性炭和氧化铁来脱
1焦炉煤气脱硫脱氰工艺的发展
煤气的脱硫脱氰方法发展到今天已有50余
种,有代表性的也有10余种,可以概括为干法和湿法2种工艺。干法工艺是利用固体吸附剂脱除煤气中的H2S,存在反应速度缓慢、设备体积庞大、操作不连续、劳动强度大、较难回收硫磺、脱硫剂再生困难、不适宜于含硫较高的煤气等缺点。在
收稿日期:2011-03-28
作者简介:杨丽(1983-),女,初职,河北理工大学在读研究生,研究方向为煤化工,E-mail:[email protected]。
河北化工
HebeiChemicalIndustry
第34卷
除气体中的硫。
从20世纪80年代初迄今,我国焦炉煤气脱硫脱氰工艺经历了早期的引进期,如宝钢的TH法、天津二煤气的FRC法、宣钢的AS法等;中期的消化吸收期,如武钢的AS法等;及至近期,经过试验研究,开发了具有我国特色、焦化厂应用最为广泛的湿式氧化法脱硫工艺。
的H2S和HCN,且在脱硫液中未添加任何脱硫剂和催化剂,仅用煤气中的氨及少量用于分解固定铵盐的NaOH溶液将煤气中大部分H2S和HCN脱除掉。确保脱除效率的关键因素是脱硫液中必须含有足够量的游离氨,其含量可通过进脱酸塔的氨气量来控制。
AS法工艺流程简单,工艺过程不产生废液,不会产生二次污染。但脱硫系统腐蚀性强,对设备材质要求高。且整个系统处于低温下操作(一般为22~23℃),低温水耗量大、脱硫效率一般、操作难度较高,适用于技术力量比较强的大型钢铁企业。2.4FRC法
苦味酸2,4,6-三硝基苯酚法是一种湿式氧化脱硫脱氰并回收硫磺的高效脱硫脱氰方法,由弗玛克斯脱硫、洛达科斯脱氰和昆帕克斯制取硫酸三法结合,简称FRC法。该方法以煤气中的氨为碱源,苦味酸为催化剂来脱除煤气中的H2S和HCN。该法脱硫脱氰效率高,净化后的煤气中H2S和HCN可达到20~100mg/m3;催化剂苦味酸耗量少且便宜易得、费用较低、再生空气量少、废气含氧量低,可防止对大气的二次污染。但FRC法工艺流程长、占地面积大、投资高,且苦味酸是爆炸危险品,运输贮存困难。目前天津第二煤气厂、宝钢焦化三期工程及贵阳城市煤气工程等均采用该技术。
2焦炉煤气脱硫脱氰的4种方法
TH法是利用煤气中的氨为碱源、1,4-萘醌2-磺
2.1TH法
酸钠为催化剂的氧化法脱硫脱氰工艺,由2部分组成,即Takahax法脱硫脱氰和Hirohax法废液处理。在高温(270℃)、高压(7.5MPa)条件下,将废液中的NH4OH、S、NH4CNS和(NH4)2S2O3全部氧化成(NH4)2SO4及CO2,然后送入硫铵工段生产硫铵,从而达到脱除H2S和HCN的目的。TH法脱硫脱氰效率高、流程比较简单、操作费用低、硫铵产量高、蒸汽耗量少。但处理装置需在高温高压及强腐蚀条件下操作,对设备的材质要求高、制造难度大、投资高。而且吸收需要较大空气量,废液处理操作压力高,导致电耗大。目前除宝钢有这套装置外,其它焦化厂尚未采用此工艺。2.2HPF法
HPF法是利用焦炉煤气中的氨作吸收剂、HPF(醌钴铁类)为催化剂的湿式液相催化氧化脱硫脱氰工艺。催化剂活性高,流动性好,对脱硫脱氰过程和再生过程均有催化作用,并且能减缓设备和管道的堵塞。
在运行过程中,脱硫液中盐类积累速度缓慢,废液量少,可将脱硫脱氰废液搀入炼焦配煤中。生产实践表明,搀入配煤中的脱硫废液的盐类,在炭化室内受高温影响,裂解生成H2S,其中大部分气体进入荒煤气,极少部分与焦碳反应。而焦碳中的硫含量仅为0.03%~0.05%,焦碳强度和耐磨性等指标均无明显变化。废液中的NH4SCN在高温裂解时转化为NH3、CO2、N2。因此,煤气脱硫脱氰装置中产生的NH4SCN不会积累。但HPF法以气体氨为碱源,不能用于处理硫含量较高的气体,而且脱硫操作环境差、回收的硫磺质量较差、收率低。2.3AS法
AS法是将对煤气的洗氨与脱硫和脱硫富液再生及蒸氨有机结合在一起的工艺。脱硫塔设在洗氨塔之前,属于典型的湿式吸收法脱硫工艺。该法利用煤气中的氨在脱硫液中的循环来脱除煤气中
3结语
通过对以上4种脱硫脱氰工艺进行对比、评
价得出这些脱硫脱氰工艺的技术经济指标,见附表。
附表4种脱硫脱氰工艺的技术经济指标
方法
3
规模/万m-1
TH法398.393NH382001270
HPF法399.380NH32300530
AS法39590NH33000750
FRC法399.793NH36800882
脱硫效率/%脱氰效率/%脱硫碱源
基建费用/万元运行成本/万元·a-1
当要求净焦炉煤气中H2S含量≥0.344g/m3时,AS法是最经济的,特别是对新建或改、扩建厂,其经济效果更显著。HPF法脱硫脱氰效率较高、流程简单,而且投资省、能耗低,净化后的煤气H2S含量低,减轻了对终冷和粗苯等后续设备及管道的腐蚀。增设废气处理和脱硫废液回兑配煤装置使HPF法成为真正的无污染工艺。
(下转第9页)
第6期
尉志华,等:我国煤化工产业开发中的环保问题·9·
3.2煤炭企业结构优化
推进多种经营产业结构优化,必须加强资源整合,解决煤炭多种经营投资战线过长、产业布局分散、产业结构雷同、产品种类繁杂、主导产品缺乏的问题,按照收缩战线、精干主业、扶优扶强、重点突破的原则,集中力量发展战略性产业,培育形成多种经营主导产业,实现由全面发展向重点突破转变[12]。在此基础上,发展相关产业,通过资源优化配置,实现优势互补,形成规模经济。
多种经营主导产业的定位:依托自身优势,走煤炭深度加工及煤基多联产业发展之路,按照发展循环经济的要求,发展煤炭及共伴生资源的综合开发利用。如高岭土开发、粉煤灰和矸石制砖、煤层气综合利用等,以及服务于煤炭生产的机械设备制造维修等。
在主导产业框架内,进一步整合内部资源,优化产品结构,对现有的产品进行分类研究,对有市场、有效益、有发展前景和有竞争优势的厂点进行整合,组建为若干个大的专业化公司,实现规模经营;对市场需求量小、没有发展前景的产业,可以采取出售、租赁或关闭等多种形式实现其转产。在
[13]
企业建设和转变发展方式进程[14]。
4结语
环境问题与煤炭的不合理利用密切相关,我国
煤炭利用存在方式单一、效率不高、环境污染严重等问题。大力发展新型煤化工,一切从提高系统运行环保节约效果出发,因地制宜,大力鼓励和支持环保技术创新,提高能源的循环利用,降低排放量,减少环境污染。将环保理念渗透到经济领域、优化经济发展模式中去,通过先进经济发展模式解决环境问题,使我国煤化工企业走上集约、绿色、综合高效的可持续发展道路。
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积极推进资源整合、不影响优势产业做强做大的前提下,放开搞活商贸、重介质粉、浮选剂、油脂等多种经营厂点。
煤化工产业与炼油、IGCC热电、制氢等产业的有机联合,可以达到减少投资、降低原料和能量消耗、优化管理、减少温室气体排放、理顺销售渠道、降低销售成本的“双赢”或“多赢”结果,从而最大限度地发挥我国煤炭资源的优势。因此,跨行业联产是煤化工产业发展的高效节能之路,应成为我国发展煤化工产业的重要政策导向。
认真贯彻落实国家关于节能减排和“资源节约型、环境友好型”企业创建工作精神,紧紧围绕“两型”企业创建要求,以清洁生产与精益生产为主线,以节能减排为重点,有效拉长产业链,调整产品结构,发展循环经济,加快“资源节约型、环境友好型”(上接第6页)
参考文献
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