焦炉煤气脱硫脱氰工艺的选择

1、焦炉煤气脱硫脱氰工艺的选择近年来，随着国家环保法规的日趋严格以及人们环保意识的 不断增强，焦化厂焦炉煤气中H2S、HCN及其燃烧产物对大气 环境的污染问题已显得日益突出，严重影响了我国焦化工业的可 持续发展，因此，对焦炉煤气进行脱硫脱氰的净化处理已势在必 行。目前，国内外焦炉煤气脱硫脱氰的技术及其为防止二次污染 的废液（废气）处理技术已达几十种之多，那么如何合理选择脱硫 脱氰工艺技术则是必须首先解决的问题。焦炉煤气脱硫脱氰碱源的选择在炼焦过程中，煤中约30%35%的硫转化成H2S等硫化物， 与NH3和HCN等一起形成煤气中的杂质，焦炉煤气中H2S的 含量一般为5g/m38g/m3，HCN的含量

2、为1g/m32.5g/m3。 要脱除H2S和HCN，必须采用有碱性的脱硫液或脱硫剂，碱源 可分为两类：（1）外加碱源，如乙醇胺、碳酸钠及氢氧化铁等分 别是萨尔费班法、真空碳酸盐或改良A.D.A法及干法脱硫工艺 的碱源，需不断向脱硫液（剂）中补充碱源，才能保持其碱度。（2） 利用煤气中的氨作为碱源，如AS循环洗涤法、代亚毛克斯法、FRC法、TH法等。显然，利用煤气中的氨作为碱源是最为经 济的，它不需要购入碳酸钠等碱源，并且在洗氨的同时可脱除煤 气中的H2S和HCN，具有工艺合理性和运行经济性，因此成为 研究焦炉煤气脱硫脱氰工艺的主题，受到焦化行业广泛重视并获得普遍应用。以焦炉煤气中的氨为碱源的脱

3、硫脱氰规律及其工艺要求焦炉煤气脱硫脱氰的技术有很多，但以氨为碱源的脱硫脱氰 技术最具优越性，其脱硫脱氰过程的主要反应机理如下：第一步：H2S（气）+H2O=H2S.H2O（液）=HS-+H+H2O（液）HCN（气）+H2O=HCN.H2O（液）=CH-+H+H2O（液）第二步：NH3.H2O+HS-+H+=NH4HS+H2O NH3.H2O+CN-+H+=NH4CN+H2O研究表明，上述第二步反应的速度是很快的，用氨水脱除煤 气中的H2S和HCN，其主要控制因素是第一步反应。显然这是 一个以物理吸收为主的物理化学吸收过程，必须首先设法让气相 中的H2S和HCN转入液相，才能被氨水中和吸收。影响

4、其吸收 效率的主要因素有吸收温度、煤气中的NH3与H2S的比值、氨 水浓度及喷洒量等，要获得高的脱硫脱氰效率，应尽量降低脱硫 时的吸收温度，提高煤气中的NH3与H2S的比值，采用快速接 触吸收设备和大液气比操作，甚至可增设NaOH吸收段等。采用氨水脱硫脱氰工艺所必须具备的条件：（1）低温与脱萘氨水脱硫脱氰所要求的操作温度为20C23C，为防止低温 下萘析出而发生堵塞现象，必须预先进行脱萘、脱焦油处理。（2）脱硫后面必须配备高效除氨装置为提高脱硫脱氰效率，必须提高氨水的浓度，但也相应提高了出塔煤气中的含氨量，增加了后续洗氨工序的负荷。(3)重视氨水脱硫脱氰富液的处理富含H2S和HCN的氨水在脱酸

5、蒸氨过程中将产生具有强烈 腐蚀性的酸性气体，这对处理设备的性能、材质和人员操作技能 等都提出了比较严格的工艺技术要求。焦炉煤气脱硫脱氰工艺的简介由于干法脱硫工艺及功能的局限性较大，制约了其在焦化生 产中的应用，而湿法脱除H2S和HCN的技术则早已被国内外大 中型焦化厂所广泛采用。湿法脱硫脱氰技术包括湿式吸收法、湿 式氧化法和综合法等，通过与脱硫脱氰废液处理技术相结合，即 可组成一系列的焦炉煤气脱硫脱氰工艺流程。3.1湿式吸收法脱硫工艺焦炉煤气脱硫脱氰的湿式吸收法有真空碳酸盐法、AS循环洗 涤法、萨尔费班法、代亚毛克斯法等，而以氨为碱源的湿式吸收 法目前在国内应用最为广泛，其中最典型的工艺为“氨

6、-硫化氢循 环洗涤法”(简称AS循环洗涤法或卡尔斯梯尔法)。本法以含氨2 3%25%的氨水洗涤煤气，氨与煤气中的H2S和HCN发生反 应后成为富液，再用蒸汽解吸而得到NH3、H2S、HCN与水蒸 气为主要成分的混合气体。该法脱硫效率可达95%，脱氰效率9 0%。为防止二次污染，必须对上述酸性混合气体进行处理。目前， 国内外采取的处理方法虽然很多，但H2S的最终产品只有元素 硫、硫酸等几种，NH3的最终产品也只有硫铵、无水氨和分解 为低热值煤气等。不同的产品品种和处理技术可灵活地组成多种 AS法脱硫脱氰组合工艺流程。3.2湿式氧化法脱硫工艺焦炉煤气脱硫脱氰的湿式氧化法工艺技术经历了长期的发展 过

7、程，从早期比较落后的砷碱法、改良A.D.A法、对苯二酚法等， 到现代的TH法、FRC法、HPF法等。其中以氨为碱源的湿式 氧化法技术发展最快，工艺流程也比较完善，很具有特点：以氨 为碱源吸收煤气中的H2S和HCN，吸收液与氧在催化剂的作用 下解吸脱硫，脱硫脱氰效率都很高。该法最具代表性的脱硫工艺 是塔卡哈克斯法，简称T法或萘醌酸盐法，是通过在氨水中添加 催化剂1, 4-萘醌-2-磺酸钠作吸收液，吸收煤气中的H2S和H CN，然后与氧发生氧化反应解吸脱硫，同时催化剂也获得再生 并循环使用，从而脱除H2S和HCN。该法的脱硫废液中含有大 量的硫氰酸盐和硫代硫酸盐，配合T法脱硫的废液处理工艺有希 罗

8、哈克斯法（简称H法）生产硫铵，氧化燃烧法制取硫酸，以及还 原燃烧法生产硫磺等。我国近年来开发的HPF法脱硫工艺也属于湿式氧化法。该法 是以焦炉煤气中的氨为碱源，以对苯二酚、PDS（酞箐钻磺酸盐）、 硫酸亚铁为复合催化剂进行脱硫脱氰的，其废液处理采用混入配 煤中并在炼焦过程高温分解，所生成的H2S又转入煤气。该工 艺具有脱硫效率高，废液量少，投资省，消耗低的特点，但硫的 回收利用需进一步完善，有关工艺技术还有待更大工业规模生产 实践的检验。目前，国内外常见的焦炉煤气脱硫脱氰工艺有湿式氧化法的T H法、FRC法、改良A.D.A法和HPF法等，以及湿式吸收法的 AS循环洗涤法、萨尔费班法和真空苏打法

9、等，有关脱硫工艺的 主要技术经济指标对比情况列于表1。袤1几仲主要服痣工艺的技术蚤济辑晾麟去THS附眼函玄必法萨尔费3333310.5脱琥荻溢理99 19S 399.399.795S793S380蠲.69093脱晾阈源服ims钠睡姬基建鬓用万元6 8008 2002 30Q2 3003 13007 300运行成初万元B82I 70530&1075D2 1004.焦炉煤气脱硫脱氰工艺的选择我国相继从国外引进一系列现代脱硫脱氰工艺技术，加之国 内也自行开发出一些脱硫脱氰工艺，使得焦炉煤气脱硫脱氰的工 艺技术更加丰富。下面就焦化厂如何优选焦炉煤气脱硫脱氰工艺 的问题谈几点看法。4.1根据需要选择脱硫

10、工艺根据对净化后焦炉煤气中H2S和HCN含量的要求，选择相 应脱硫效率的脱硫工艺。例如在冶金工厂，焦炉煤气的绝大部分 用作一般轧钢加热炉的燃料，此时要求H2S含量应 200mg/m3500mg/m3，HCN 含量应150mg/m3，因此选用 AS循环洗涤法脱除H2S和HCN就能满足要求。而当焦炉煤气 用作城市煤气、合成气等时，则必须选择脱硫效率更高的脱硫工 艺，如湿式氧化法中的改良A.D.A法、TH法、FRC法等。4.2根据可持续发展战略和客观条件选择脱硫工艺综合利用资源和保护环境已成为可持续发展战略的重要组成 部分，对于那些“三废”量少且易于治理，H2S和HCN均得到脱 除和处理，又能促进资

11、源综合利用的脱硫工艺，应优先采用。所谓客观条件指的是资金条件、总图条件以及装置的国产化 条件等，以这些条件的允许作为选择工艺主要出发点的意义是不 言而喻的，它直接决定着脱硫工艺选择的现实性和可行性。4.3根据生产运行的经济性选择脱硫工艺生产运行的经济性包括运行费用，催化剂、试剂取给可靠性 等因素，如AS循环洗涤法等，利用煤气中的氨作为脱硫剂的碱 源，并与煤气中的酸性组分同时脱除，具有运行费用低，试剂取 给可靠，在脱硫过程中不需要催化剂等一系列优点。而实践也已 证明，在氨水脱硫后，把弗萨姆系统置于脱硫塔后面处理酸性气 体生产无水氨，是目前国际上公认的回收氨的最佳工艺流程，美、 日、加拿大等国早已广泛采用。而H2S等酸性气体再经克劳斯 法生产元素硫，可使煤气净化的生产费用最低。4.4根据生产管理的科学性和简便性选择脱硫工艺所选脱硫工艺的流程应当简单紧凑，脱硫介质的腐蚀性要尽 可能小，主要设备的结构不应过分复杂，设备制造及维修要容易 和方便，设备材质及选型应尽可能立足国内，避免采用价格昂贵 的进口材料和设备。要保障生产操作的稳定性和连续性，生产管 理简便、科学，工人劳动强度小，生产效率高。在这方面，AS 法和代亚毛克斯法等都是比较好的脱硫工艺。综上所述，焦化厂焦炉煤气脱硫脱氰工艺的选择问题应作为 一个重要课题来加以研究，需要结合焦化厂自身的实际情况，综 合考虑各方面因素，如技术