焦炉煤气脱硫、脱氨装置的组合新工艺

1、刘家林（江苏中显集团有限公司，扬州225600） 张超群（安徽工业大学，安徽马鞍山243002）焦炉煤气净化过程中，脱硫和脱氨是两个重要的环节，二者的工艺 选择和组合决定了整个煤气净化系统运行的性能、效率、能耗、环境保 护和运行成本。本文从脱硫脱氨工艺的合理配置方面，对国内投产的各 类煤气净化系统的的优缺点进行了分析和比较，并提出了配置较为合理、 系统较为完整的焦炉煤气净化的新组合工艺，以期为焦化企业焦炉煤气 净化系统的改扩建提供参考。1煤气脱硫、脱氨的工艺的沿革及问题20世纪80年代以前的工艺（1）含饱和器法脱氨的煤气净化工艺为：荒煤气一初冷一风机一饱 和器一终冷一吸苯一净煤气。（2）饱和器

2、法脱氨与改良ADA法脱硫的组合工艺为：荒煤气一初冷 一风机一饱和器一终冷一吸苯一改良ADA法脱硫一净煤气。（3）含水洗氨的煤气净化工艺为：荒煤气一初冷一风机一终冷一水 洗氨一吸苯一净煤气。在上述工艺中，除饱和器脱氨与改良ADA法脱硫组合工艺外，其他 工艺都不设脱硫装置，净化后的煤气质量较差，产品的经济效益较低； 而组合工艺设有脱硫装置，且有配套的废液处理装置，工艺较为先进， 但该工艺因煤气中的氨未用于脱硫，脱硫需外加碱源，因此脱硫与脱氨 工艺没有互补性，运行成本和能耗均较高。20世纪80年代后引进的新技术T-H法煤气脱硫与脱氨的组合工艺为：荒煤气一初冷一风机一 电捕焦油器一中冷洗蔡一T-H法脱

3、硫一喷淋塔式硫铵一终冷一吸苯一 净煤气。磷铵洗氨与萨尔弗班法脱硫的组合工艺为：荒煤气一初冷一风 机一电捕焦油器一中冷洗蔡一磷铵洗氨一终冷一吸苯一萨尔弗班法脱 硫一净煤气。FRC法脱硫与磷铵洗氨的组合工艺为：荒煤气一初冷一风机一 电捕焦油器一中冷洗蔡一FRC法脱硫一磷铵洗氨一终冷一吸苯一净煤 气。从国外引进的脱硫工艺技术较为先进，尤其是宝钢化工公司采用的 T-H法脱硫与脱氨的组合工艺，具有很多优点，但因其工程投资大、运 行成本高、操作和维护技术要求高，以及国内中小焦化厂难以消化等原 因，而未得到广泛采用，这也促进了国产煤气净化技术的自主研发，并 使国产脱硫技术得到了推广。20世纪90年代后的国产

4、工艺OMC法脱硫与磷铵洗氨的组合工艺为：荒煤气一初冷一电捕焦 油器一风机一OMC法脱硫一磷铵洗氨一终冷一吸苯一净煤气。HPF法脱硫与饱和器法脱氨的组合工艺为：荒煤气一初冷一电 捕焦油器一风机一HPF法脱硫一饱和器法生产硫铵一终冷一吸苯一净 煤气。上述两种工艺使用的是国内院校开发的高效脱硫催化剂，具有很多 优点，且可使脱硫后煤气中的硫化氢含量降到20 mg/m3以下，在国内 得到了普遍推广应用。但这两种工艺均没有成熟的不产生二次污染的脱 硫废液和硫泡沫的配套处理装置。在脱硫和脱氨工艺的互补性方面还存 在不足之处。20世纪90年代至今的AS法脱硫、脱氨工艺（1）AS法脱硫与水洗氨的正压组合工艺为：

5、荒煤气一初冷一电捕 焦油器一风机一终冷一AS法脱硫一水洗氨一吸苯一净煤气。（2）AS法脱硫与水洗氨的负压组合工艺为：荒煤气一初冷一电捕 焦油器一AS法脱硫一水洗氨一吸苯一风机一净煤气。（3）饱和器法脱氨与真空碳酸钾法脱硫组合工艺为：荒煤气一初冷 一电捕焦油器一风机一饱和器法生产硫铵一终冷一吸苯一真空碳酸钾 法脱硫一净煤气。近20年来，除了催化氧化法脱硫工艺普遍应用外，循环吸收法脱硫 逐渐得到推广。上述3种工艺中，前两种工艺是氨法脱硫与水洗氨相结 合的工艺，有较强的互补性，但脱硫产生的废水难以处理，且产生酸性 气体须配套酸性气体的处理装置，因而工艺较复杂，投资高，占地面积 大，且脱硫效率只有催化

6、氧化法脱硫效率的80%90%。第三种工艺还 需外加碱源，也存在运行成本高的缺陷。因此在节能减排的大形势下， 这些工艺要适应形势的发展，需进一步改进完善。2煤气脱硫、脱氨的组合新工艺2.1工艺介绍江苏中显集团有限公司对各类煤气净化工艺进行了多年的分析研究, 通过工程实践的改进和检验，开发出了焦炉煤气脱硫、脱氨的组合新工 艺，工艺流程见图1。图1焦炉煤气净化组合新工艺流程图1 一预冷洗萘塔；2一脱硫再生塔；3一洗氨塔；4一挥发氨塔；5固定铵分解塔;6一氨催化分解炉；7一废热锅炉；8一软水/反应气换热器；9一污水槽；10一脱气器。如图1所示，该组合工艺由煤气脱硫和废液处理两部分组成。脱硫 采用重酚和

7、蔡醌复合型催化剂，用氨碱溶液吸收煤气中的硫化氢和氰化 氢。脱硫液再生采用富氧空气，提高脱硫液的溶解氧含量。将吸收的硫 化氢、氰化氢和析出的硫磺微粒全部氧化成铵盐，使脱硫工艺环节不产 生硫泡沫。而且可根据煤气净化指标，采用多级串联脱硫，直到将煤气 中硫化氢含量降到工业指标值。其次，该工艺将脱硫工艺与水洗氨工艺 联合，使净化系统不仅互补性强，达到节能、环保和创效的有机统一。 废液处理采用江苏中显集团有限公司自主开发的废液提盐工艺，通过蒸 发浓缩和冷却结晶分离的方法，变废液为宝，既可提取高纯度的硫氰酸 铵和硫代硫酸铵，还可回收氨水，且无外排废液。荒煤气经过初冷，温度降到25C左右，然后在电捕焦油器中

8、除去焦 油雾，用风机压送至净化工艺系统。先用3035C的洗苯富油吸收煤气 中的焦油和蔡，并将4550C的煤气冷却到3540C后进入预冷洗蔡 塔的预冷段。在此，用循环氨水直冷到2730C，为脱硫吸收作准备。 经过洗蔡和预冷后的煤气进入脱硫塔的脱硫。脱硫塔可由13个塔串 联组成，塔后煤气含硫化氢的质量浓度可降到20 mg/m3以下，焦油的 质量浓度可小于10 mg/m3,蔡的质量浓度可小于100mg/m3。净化后的煤 气可使氨吸收塔避免堵塞和强烈腐蚀，为洗氨操作创造了良好条件。洗氨采用两塔串联工艺。富氨水和剩余氨水混合后作为蒸氨的原料 氨水。蒸氨采用挥发氨塔和固定铵分解塔。部分氨汽冷凝成浓氨水，补

9、 充入脱硫循环液中，其余部分送入氨催化分解炉分解成氢气和氮气，然 后回兑煤气。挥发氨塔底的蒸氨废水含氨的质量分数可小于0.01%，部 分返回洗氨塔作末端洗氨水，其余的送入固定铵分解塔，用碱液中和分 解固定铵。分解所得的氨汽和挥发氨塔的氨汽混合。固定铵塔底的残液 含氨氮的质量分数小于0.01%，可送往生物污水处理系统处理。2.2催化氧化法脱硫和水洗氨组合工艺的特点(1)工艺完整，实现了无硫泡沫等废渣、无外排废液和煤气精脱硫 等三废综合治理的同时，还能变废为宝，回收硫氰酸铵、硫代硫酸铵、 氨水等化工产品和水资源。（2）可满足脱硫工艺煤气中氨含量和脱硫液循环液中氨含量的要求。（3）洗氨水中氨的质量浓

10、度可从0. 1 g/L增至78 g/L,可对脱硫塔 后煤气残余的硫化氢进行吸收，使煤气中硫化氢的质量浓度降到20 mg/m3以下。（4）水洗氨-蒸氨工艺与氨汽催化分解工艺组合，分解产生的过程气 可以回兑入焦炉煤气，无需用饱和器来亏本生产硫铵。（5）催化氧化法脱硫与水洗氨工艺系统组合的建设投资费用，要比 催化氧化法脱硫与饱和器法生产硫铵工艺组合的建设费用、装机总容量、 动力消耗和运行成本低。2.3脱硫废液的提盐技术（1）工艺流程。催化氧化法的脱硫效率很高，但氧化过程中不可避 免的副反应生成的副盐会产生脱硫废液，为不使脱硫效率下降，就必须 外排部分脱硫废液。安徽工业大学与江苏中显集团有限公司合作开

11、发了 废液提盐技术，与现行技术的共同点是采用蒸发浓缩结晶法，不同点是 杂质的分离技术。现行技术可以提取出结晶盐，但不能分离出工业纯以 上级别的产品，只是一种混合盐。而该技术可以分离出市场价值较高的 工业纯级别以上的硫氰酸铵。对于市场经济价值较低，且产率低的硫代 硫酸铵可作氧化转化处理，将其转化成硫酸铵。该技术主要依据是脱硫废液中各种副盐的热稳定性、热分解程度、 结晶点和杂质产生阶段的不同等因素。首先将废液加热分解、脱色、脱 杂质，除去溶液中的Fe、Co等金属杂质，除去硫磺及其他有色物质， 使废液变得清澈干净，为提取纯盐产品提供了条件。其次，将脱色液进 行蒸发浓缩，使溶液中的硫酸铵达到饱和后进行提取，滤液经过冷却、 结晶、过滤等工序，提取硫代硫酸铵粗产品。最后将滤液经蒸发、浓缩、 冷却、结晶等工序，得到工业纯硫氰酸铵产品。从废液中提取的硫酸铵 和硫代硫酸铵的混合盐，可通过氧化器或在蒸发釜中加热蒸发的同时， 进行氧化转化反应，全部转化成硫酸铵。（2）工艺特点。产品纯度高，硫氰酸铵产品的纯度可达到97%以上； 工程投资少，且产品效益高，一般只需23年即可回收投资；节能效 果好，产品提取率高。采用真空减压蒸发，加快了蒸发速度，节省了大 量的蒸汽