煤气净化工艺技术

1、煤气净化工艺技术 目录 1 HPF脱硫废液制酸技术 2 蒸氨工艺的优化 3 无管式炉负压脱苯技术 一 HPF脱硫废液制酸技术 1 工艺简述 脱硫废液制酸工艺是以HPF脱硫产生的脱硫废液和 硫磺为原料制造硫酸的工艺。 2 工艺流程 净化 原料 预处理 焚烧余热回收 转化吸收尾气除害干燥 转化塔 蒸汽 锅炉水 脱气塔增湿塔 冷却塔洗净塔 空气 干燥塔脱气塔 吸收塔产品酸槽 硫酸 氨 换热器 煤气 硫浆 空气 电除雾器 燃烧风机 雾化风机 水 亚硫酸铵液 硫酸铵液 硫铵单元 硫泡沫 滤液 脱硫塔 焚烧炉 硫浆 再生塔 凝结水 脱硫塔 不凝气 煤气管 水 离心机 焚烧炉 浓缩塔凝缩塔排烟脱硫塔中和塔烟

2、囱 滤液槽浆液贮槽泡沫槽 吸收塔 换热器 电加热器电加热器 废热锅炉 SO2风机 氨水槽浆液槽 管网 冷却器 冷却器 泵 加热器 浓缩 一 HPF脱硫废液制酸技术 3 工艺特点 一次性解决了HPF、PDS等焦炉煤气氨法湿式氧化脱硫工艺产生 的低品质硫磺的回收利用及脱硫副盐废液的后处理问题，硫资 源得到有效利用，脱硫副盐废液得到无害化有效处理； 焚烧工序采用液固相浆液进料，与焚烧固体硫磺和副盐为原 料的工艺相比，具有预处理工序流程短，生产操作稳定，安全、 环保的优点； 采用湿法净化工艺脱除SO2工艺气中的有害杂质，净化效率更高， 有利于保证转化工序催化剂的催化活性，延长催化剂使用寿命； 采用干接

3、触法转化工艺，技术成熟可靠，反应转化率高，开停 工系统不易产生腐蚀； 设有尾气除害工序，可确保制酸尾气环保达标排放。 一 HPF脱硫废液制酸技术 4 主要技术指标 1）SO2最终转化率：一转一吸97.5%；二转二吸99.85% 2）产品硫酸浓度：98%（w%）；93%（w%，冬季） 5 主要经济指标 1）计算基准 脱硫煤气处理量105000Nm3/h； 煤气H2S含量：进口6g/Nm3 ，出口0.1g /Nm3 ； 制酸采用二转二吸工艺； 产品“蒸汽项”中已扣除制酸单元自身蒸汽用量。 2）产品 序号序号名名 称称单位单位数量数量 198%硫酸t/a15450 23.0MPa蒸汽t/a25340

4、 一 HPF脱硫废液制酸技术 5 主要经济指标 3）主要原料消耗4）公辅消耗 注1：催化剂为一次填充量，寿命8-10年。 注2：如制93%（w%）硫酸，可不使用低温冷却水。 5）投资：大约5500万元。 序号序号名名 称称单位单位数量数量 1 制酸 催化剂 m323 2纯氨t/a7 3 焦炉 煤气 Nm3/h478 序号序号名名 称称单位单位数量数量 1 锅炉用 软水 m3/h6.2 2 循环 冷却水 m3/h445 3 低温 冷却水 m3/h65 4 电 （操作） kW765 一 HPF脱硫废液制酸技术 6 排放物及环保指标 排气排气 尾气中有害物浓度： SO2：200mg/Nm3 硫酸雾：

5、5mg/Nm3 说明：上述尾气排放指标均达到最新硫酸工业污染物排放标 准GB26132-2010中规定的适用于生态环境脆弱地区的特别排放 限值中规定的指标。 排液 硫酸铵溶液：约1.52m3/h，送硫铵单元。 废固 制酸催化剂约23 m3,主要成分V2O5，由催化剂制造商回收利用。 一 HPF脱硫废液制酸技术 7 小结 1）脱硫废液制酸技术从根本上解决了低品质硫磺回收利用及脱硫副 盐废液无害化后处理的工艺问题，可有效提高焦炉煤气脱硫脱氰 效率，减少三废排放，提高焦化环保水平； 2）脱硫废液制酸技术是对目前国内HPF等氨法湿式氧化脱硫工艺技 术存在问题的配套改进及完善。 3）制酸工艺选择的工艺路

6、线是目前国内外制酸行业广泛采用的主流 制酸工艺流程，技术先进、可靠，运行安全、环保；关键设备可 全部实现国产化，可有效节省建设投资。 4）中冶焦耐工程技术有限公司于1994年与日本大阪煤气公司联合为 宝钢三期设计的FRC法（以苦味酸为催化剂）焦炉煤气氨法湿式氧 化脱硫脱氰及脱硫废液焚烧制酸工艺装置，于1997年底开工投产， 已在宝钢成功运行多年。 5）金能脱硫废液制酸已完成设计，正在施工。 6）南钢脱硫废液制酸总包已签合同，正在设计。 二 蒸氨工艺的优化 1 工艺简述 蒸氨就是利用水蒸汽将原料氨水中的氨蒸出，使处理后氨水中的氨含量较低 以便于生化装置的运行，同时得到较高浓度的氨汽。 2 工艺分

7、类 1）根据外来水蒸汽是否直接进入蒸氨塔： 直接蒸氨工艺：外来水蒸汽直接进入蒸氨塔作为蒸馏介质。 间接蒸氨工艺：外来水蒸汽不进入蒸氨塔，利用蒸氨塔底的废水被加热蒸发 得到的水蒸汽作为蒸馏介质。间接蒸氨工艺节省了蒸氨直接蒸汽所消耗的水， 并且降低了蒸氨废水排放量。 2）根据蒸氨塔操作压力： 正压蒸氨工艺：蒸氨塔操作压力大于大气压力，即操作表压为正压。 负压蒸氨工艺：蒸氨塔操作压力小于大气压力，即操作表压为负压。 3）热泵蒸氨工艺：利用热泵回收蒸氨塔顶氨汽余热余能，再通过再沸器加热来 自蒸氨塔底的废水，产生低压饱和蒸汽返回蒸氨塔底提供热量，降低了蒸氨 能耗。 二 蒸氨工艺的优化 3 间接蒸氨工艺的

8、加热热源 1）蒸汽 2）煤气管式炉 3）导热油 4）初冷器上段余热水 （只适用于负压蒸氨） 5）循环氨水 （只适用于负压蒸氨） 6）焦炉烟道气 （由于焦炉烟道气可回收的 热能大于蒸氨所需的热能， 所以焦炉烟道气热能采用 余热锅炉单独回收更经济） 二 蒸氨工艺的优化 4 间接蒸氨工艺加热热源的选择 蒸汽蒸汽煤气管式炉煤气管式炉导热油加热炉导热油加热炉 使用方便性 方便 蒸汽是仅次于电最方便 使用的动力介质。在加 热温度许可的情况下应 优先采用蒸汽作为动力 介质。 不方便 需建设一套燃烧煤气的 管式炉。 很不方便 需建设一套燃烧煤气的 导热油加热炉系统。 先燃烧煤气加热导热油， 再用导热油加热工艺

9、介 质，不如用管式炉直接 加热工艺介质。 安全性 最安全 蒸汽不可燃，不会造成 爆炸和火灾。 不安全 管式炉燃烧的煤气易爆 炸。 很不安全 导热油加热炉燃烧的煤 气易爆炸，导热油易发 生火灾。 环保性 最好 蒸汽泄漏后冷凝变成水， 对环境无任何污染 一般 管式炉燃烧煤气生成的 废气中含SO2和NOX， 对环境有污染。 较差 导热油加热炉燃烧煤气 生成的废气中含SO2和 NOX，对环境有污染。 导热油泄漏和裂解气排 入大气对环境造成污染。 使用建议 应首选蒸汽作为加热热 源 在无蒸汽可用时，可选 择管式炉作为加热热源。 不应采用 二 蒸氨工艺的优化 5 负压蒸氨工艺 1）蒸氨塔操作压力： 20k

10、Pa 2）蒸氨塔操作温度：60 3）加热热源：应首选低温余热热源，如初冷器上段余热水或循环氨水， 不宜采用蒸汽或煤气管式炉作为加热热源。 4）节能效果：如果选择初冷器上段余热水或循环氨水作为负压蒸氨热 源，负压蒸氨可以完全不用蒸汽、煤气这类新的能源。初冷器上段余 热水或循环氨水实质都是利用荒煤气的余热。 5）关键点：蒸氨塔、分缩器等设备气相压降应较低。真空系统的设计 必须考虑氨的影响，否则真空度达不到，操作温度升高，塔底供热量 降低，蒸馏效果变差，蒸氨废水不达标。 6）工业应用情况：已在焦化行业成功应用。 见燃料与化工2003年第二期第112页 7）建议：在低温余热热源可用时，应优先选择负压蒸

11、氨工艺。 二 蒸氨工艺的优化 6 热泵蒸氨工艺 1）热泵工作原理：热泵类似于空调制热，可将热量从低温热源移到高温热 源。 2）热泵蒸馏工作原理：利用热泵把蒸馏塔塔顶气相的部分低温余热，转变 为可用作塔底再沸器的高温热源，从而回收塔顶气相的余热，达到节能 的目的。适用于塔顶和塔底温度差小于30，且塔顶分缩器冷却负荷较 大的情况。已在石油化工行业成功应用多年。 3）热泵蒸氨： 塔顶和塔底温度差：10 塔顶分缩器冷却负荷：占塔底输入热能的60% 节能效果：回收的热能占塔底输入热能的30% 热泵系统增加的投资：450万元（剩余氨水量40吨/时） 热泵系统投资回收期：3年 工业应用情况：已在焦化行业成功

12、应用。 建议：在负压蒸氨不可用的情况下，应优先选择蒸汽再沸器作为 蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。 二 蒸氨工艺的优化 7 新建蒸氨工艺的优化选择 1）采用真空碳酸钾脱硫工艺的情况下 l 如果煤气含硫化氢较低，荒煤气余热足够脱硫和负压蒸氨同时使用时，应首 选利用初冷器上段余热水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺。 l 如果煤气含硫化氢较高，荒煤气余热不够脱硫和负压蒸氨同时使用时，应首 选蒸汽再沸器作为蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。 2）初冷器上段余热水用于采暖的情况下 应首选利用初冷器上段余热水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺，初冷器上段余 热水部分作为蒸氨的热源，其余用于采暖。 3）非以上两种情况下 如果利用初

13、冷器上段余热水作为蒸氨热源，必须增加一套热水系统，因此应 首选循环氨水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺，其次选择蒸汽再沸器作为蒸氨 热源的正压热泵蒸氨工艺。 4）蒸氨塔应采用较高的理论板数，这样可降低回流比，降低能耗。 设备增加的成本小于能耗降低的成本，经济上是合算的。 二 蒸氨工艺的优化 8 已建成蒸氨工艺的优化改造 1）采用真空碳酸钾脱硫工艺的情况下 由于初冷器上段余热水的能力只够真空碳酸钾脱硫使用，不能再用 于负压蒸氨。循环氨水和初冷器上段余热水实质都是利用荒煤气的 余热，循环氨水也不可用。因此蒸氨工艺的优化改造应首选蒸汽再 沸器作为蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。 2）其它情况下 如果利用初冷器

14、上段余热水作为蒸氨热源，必须对初冷器进行较大 改造，因此蒸氨工艺的优化改造应首选循环氨水作为蒸氨热源的负 压蒸氨工艺。 3）蒸氨塔可加高采用较高的理论板数，这样可降低回流比，降低能耗。 设备增加的成本小于能耗降低的成本，经济上是合算的。 三 无管式炉负压脱苯技术 1 工艺简述 无管式炉负压脱苯工艺是以蒸汽加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺。 2 工艺流程 1）管式炉加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺流程 2）无管式炉负压脱苯工艺流程：上图中管式炉用蒸汽加热器代替。 三 无管式炉负压脱苯技术 3 工艺特点 1）取消了明火燃烧煤气的管式炉，生产更安全，且更容易操作； 2）用蒸汽加热富油和用管式炉加热洗

15、油相比，壁温低很多，富油 不易结焦，洗油消耗低； 3）避免了管式炉燃烧废气不达标排放问题； 4）综合运行成本低于正压脱苯工艺和管式炉加热无蒸汽解吸负压 脱苯工艺； 5）适用于有自产蒸汽（1.5MPa(g) ，350）的企业。 4 主要技术指标 净煤气指标：粗苯：2g/m3 三 无管式炉负压脱苯技术 5 四种粗苯蒸馏工艺的对比 1）计算基准 l洗油循环量160m3/h，粗苯产量2.8t/h。 l新洗油价格4500元/t，焦油价格为2200元/t，粗苯装置外排残渣油送至油库焦油贮槽后外卖，消耗 洗油费用为两者差值。 l低温水应为2元/ m3，由于低温水只用半年，其余半年用循环水代替，因此低温水的全

16、年均价为1.2 元/ m3。 l1.5MPa蒸汽的单价已扣除回收的冷凝水和低压蒸汽的价值。 2）四种粗苯蒸馏工艺的介质耗量比较 脱苯工艺脱苯工艺 煤气耗量煤气耗量 Nm3/h 洗油耗量洗油耗量 kg/t苯苯 操作电量操作电量 kw 循环循环水水 t/h 低温低温水水 t/h 0.4MPa 蒸汽耗蒸汽耗量量 t/h 1.5MPa 蒸汽耗量蒸汽耗量 t/h 产生的产生的 废水废水 t/h 管式炉加热富油、 蒸汽解吸的 正压脱苯工艺 1400402235201654.24.2 管式炉加热贫油、 无蒸汽解吸的 负压脱苯工艺 180010037030016000 管式炉加热富油、 蒸汽解吸的 负压脱苯工

17、艺 1300502603901602.12.1 蒸汽加热富油、 蒸汽解吸的 负压脱苯工艺 040260390160092.1 三 无管式炉负压脱苯技术 5 主要经济指标 3）四种粗苯蒸馏工艺的操作费用比较 4）投资：蒸汽加热器：80万元，远低于管式炉的投资。 脱苯工艺脱苯工艺 煤气煤气费用费用 万元万元/a 洗洗油油费用费用 万元万元/a 电电费用费用 万元万元/a 循环循环水水 费用费用 万元万元/a 低温低温水水 费用费用 万元万元/a 0.4MPa 蒸汽蒸汽费用费用 万元万元/a 1.5MPa 蒸汽蒸汽费用费用 万元万元/a 废水废水处处 理费用理费用 万元万元/a 运行费运行费 用合计用合计 万元万元/a 0.4 元/Nm3 2300 元/t 0.6 元/kwh 0.4 元/t 1.2 元/t 120 元/t 110 元/t 25 元/t 管式炉加热富油、 蒸汽解吸的 正压脱苯工艺 491226117182173442921723 管式炉加热贫油、 无蒸汽解吸的 负压脱苯工艺 631564195105168001663 管式炉加热富油、 蒸汽解吸的 负压脱苯工艺 456282137137168221