焦化脱硫工艺综述.docx

第1章文献综述 从建国至今，我国焦化行业在钢铁行业的带领下基本上是持续高速增长，其 市场需求主要受钢铁和煤炭的影响。从改革开放初期的粗犷式发展，到如今的绿 色环保、可持续发展。人民对美好生活的向往一直促进着焦化科技技术的发展， 高温炼焦仍然是目前我国生产焦炭的主要途径，煤中的硫有30%?50%在炼焦过 程中变为H2S等物质进入到荒煤气中，成为影响煤气质量的一种因素［1］。焦炉煤 气中一般H2S含量在5?8 g/m3、HCN含量为1.5?2.5 g/m3、NH3含量为4~9 g/m3， 其中硫化氢具有较强的腐蚀性、毒性，对后续生产设备、管道造成腐蚀［2-3］，煤 气中硫化氢超标对钢、铁、轧等最终产品造成恶劣影响。净化煤气燃烧时硫会随 之排放进大气中，导致酸雨形成，严重污染环境，对人民健康造成危害［4-5］。 尤其近两年来，环保形势严峻，“绿水青山就是金山银山”的环保理念已深 入人心，焦炉煤气中硫化物的燃烧产生的氧化硫物质是形成酸雨的罪魁祸首，在 日积月累下生态已岌岌可危，直接威胁着企业的生死。因此对焦炉煤气净化脱硫、 对制酸尾气治理达标排放已刻不容缓［6-7］。 焦炉煤气的脱硫工艺根据其具体使用和环境保护的要求，一般分为“干法脱 硫”和“湿法脱硫”两种［8］。 1.1干法脱硫 干法脱硫主要是应用粉状或颗粒状脱硫催化剂来脱除焦炉煤气中的硫化氢、 氤化氢等酸性气体，脱硫催化剂可以再生重复使用，其主要应用于煤气量小、煤 气中硫化氢含量较少、需要精脱硫的二次脱硫工艺［9-11］。 干法脱硫一般应用于城市煤气脱硫和精脱硫，其优点有： 1） 工艺简单、不产生污水、废酸； 2） 能耗低、腐蚀性小； 3） 脱硫精度高、操作简单可靠。 其缺点有： 1） 工艺设备占地较大，反应速率较慢； 2） 脱硫剂属于易耗物质，运行成本居高； 3） 检修时间长，不利于生产稳定。 干法脱硫一般使用的催化剂有铁系、活性炭、氧化锌、氧化铜等脱硫剂。 1.2湿法脱硫 湿法脱硫指的是在吸收塔内用碱性溶液吸收煤气中的硫化氢、氤化氢等酸性 气体，吸收完酸性气体的溶液进入解析塔进行加热解析，释放出被吸收的硫化氢、 氤化氢等酸性气体，解析完的溶液回吸收塔再次利用，如此往复循环将煤气中的 酸性气体净化［12］。常用的碱性溶液一般是碳酸钠溶液、碳酸钾溶液，还有一种 直接利用煤气中氨源的氨水脱硫工艺，简称AS工艺。碳酸钠、碳酸钾脱硫工艺 一般在煤气脱氨、脱苯工艺之后，AS工艺氨水脱硫一般在脱氨、脱苯工艺之前， 两种脱硫工艺硫化氢等酸性气体燃烧后最后均可以生产硫磺、硫酸等产品。根据 硫化氢、氤化氢等酸性气体的吸收和循环吸收溶液再生的特点，湿法脱硫工艺可 分为两种：湿式氧化法工艺和吸收法工艺［13-14］。 实际生产中，通常使用的湿法脱硫工艺主要有以下几种： 湿式氧化工艺： F.R.C 法 以氨为碱源 A.D.A 法 以钠为碱源 H.P.F 法 以氨为碱源 湿式吸收工艺： 索尔菲班法 单乙醇胺法 AS 法 氨硫联合洗涤法 V.A.C.S 法 真空碳酸盐法 F.R.C 法脱硫 F.R.C法脱硫是起源于日本的一种湿式脱硫工艺，其用质量分数为2%的三 硝基苯酚的水溶液作为催化剂，同时也能有效脱除煤气中的氤化氢等酸性气体 ［15］ 。F.R.C法脱硫的循环液少量排出经浓缩分离后送往制酸生产硫酸。 F.R.C法脱硫的主要反应原理如下： 吸收反应： TOC \o "1-5" \h \z NH3 + H2O — NH4OH （ 1） NH4OH + H2S — NH4HS + H2O （ 2） NH4OH + HCN — NH4CN + H2O （ 3） 再生反应： NH4HS + 1/2O2 — NH4OH + S （4） 2NH4HS + 2O2 — （NH4）2S2O3 + H2O （5） 副反应： H2S+NH4OH +xS — （NH4）2Sx1 + 2H2O （6） I NH4CN+（NH4）2Sx+1 — NH4SCN + （NH4）2SX （7） S +（NH4）2Sx -（NH4）2Sx+i （8） 优点是： 1） 能有效利用煤气中的氨作为碱源，节省成本。 2） 采用价格低廉的三硝基苯酚作为催化剂，减少运行费用。 3） 采用的高效预混装置能有效提高氧气利用率，脱硫效率高，产生的尾气 不 需要单独处理。含氨量较高的尾气可以直接送入煤气管道中与煤气混合再处理 ［16］ ，省去了一套再生尾气处理设备，减少了对大气的污染，综合能源消耗相对 较少，节能环保。 缺点是： 1） 一次性投入成本高。 2） 三硝基苯酚储存起来困难，存在发生较大事故的风险。 3） 氨循环回收造成损失，产生硫泡问题，指标控制难，工艺流程过长、占 地 面积较大，若装置规模小总体上很不划算。 4） 析出的硫磺颗粒小，易堵塞填