焦化脫硫工藝綜述

1章文獻(xiàn)綜述30%~50%在煉焦過(guò)H2S[1]氣中一般H2S5~8g/m3HCN1.5~2.5g/m3NH3含量為4~9g/m3，[2-3]，煤之排放進(jìn)大氣中，導(dǎo)致酸雨形成，嚴(yán)峻污染環(huán)境，對(duì)人民安康造成危害[4-5]。對(duì)制酸尾氣治理達(dá)標(biāo)排放已刻不容緩[6-7]。硫”和“濕法脫硫”兩種[8]。干法脫硫氣中硫化氫含量較少、需要精脫硫的二次脫硫工藝[9-11]。干法脫硫一般應(yīng)用于城市煤氣脫硫和精脫硫，其優(yōu)點(diǎn)有：工藝簡(jiǎn)潔、不產(chǎn)生污水、廢酸；能耗低、腐蝕性??；其缺點(diǎn)有：工藝設(shè)備占地較大，反響速率較慢；脫硫劑屬于易耗物質(zhì)，運(yùn)行本錢居高；檢修時(shí)間長(zhǎng)，不利于生產(chǎn)穩(wěn)定。干法脫硫一般使用的催化劑有鐵系、活性炭、氧化鋅、氧化銅等脫硫劑。濕法脫硫酸性氣體凈化[12]。常用的堿性溶液一般是碳酸鈉溶液、碳酸鉀溶液，還有一種直接利用煤氣中氨源的氨水脫硫工藝，簡(jiǎn)稱AS工藝。碳酸鈉、碳酸鉀脫硫工藝AS分為兩種：濕式氧化法工藝和吸取法工藝[13-14]。實(shí)際生產(chǎn)中，通常使用的濕法脫硫工藝主要有以下幾種：濕式氧化工藝：濕式吸取工藝：F.R.C法A.D.A法H.P.F以氨為堿源以氨為堿源單乙醇胺法AS法V.A.C.S法氨硫聯(lián)合洗滌法真空碳酸鹽法F.R.C法脫硫F.R.C2%的三硝基苯酚的水溶液作為催化劑，同時(shí)也能有效脫除煤氣中的氰化氫等酸性氣體。F.R.C法脫硫的循環(huán)液少量排出經(jīng)濃縮分別后送往制酸生產(chǎn)硫酸。F.R.C法脫硫的主要反響原理如下：吸取反響：再生反響：NH3+H2O→NH4OHNH4OH+H2S→NH4HS+H2ONH4OH+HCN→NH4CN+H2O〔1〕〔2〕〔3〕副反響：NH4HS+1/2O2→NH4OH+S2NH4HS+2O2→(NH4)2S2O3+H2O〔4〕〔5〕優(yōu)點(diǎn)是：H2S＋NH4OH＋xS→(NH4)2SX+1+2H2ONH4CN＋(NH4)2SX+1→NH4SCN+(NH4)2SXS＋(NH4)2SX→(NH4)2SX+1〔6〕〔7〕〔8〕能有效利用煤氣中的氨作為堿源，節(jié)約本錢。承受價(jià)格低廉的三硝基苯酚作為催化劑，削減運(yùn)行費(fèi)用。承受的高效預(yù)混裝置能有效提高氧氣利用率，脫硫效率高，產(chǎn)生的尾氣不需要單獨(dú)處理。含氨量較高的尾氣可以直接送入煤氣管道中與煤氣混合再處理，省去了一套再生尾氣處理設(shè)備，削減了對(duì)大氣的污染，綜合能源消耗相對(duì)缺點(diǎn)是：一次性投入本錢高。三硝基苯酚儲(chǔ)存起來(lái)困難，存在發(fā)生較大事故的風(fēng)險(xiǎn)。氨循環(huán)回收造成損失，產(chǎn)生硫泡問(wèn)題，指標(biāo)掌握難，工藝流程過(guò)長(zhǎng)、占地面積較大，假設(shè)裝置規(guī)模小總體上很不劃算。A.D.A法脫硫A.D.AA.D.A法脫硫工藝與上述堿溶液為堿源的改進(jìn)工藝又狀況不同，組成[17]。A.D.A法脫硫優(yōu)點(diǎn)是：1〕脫硫脫氰的去除率較高，對(duì)于二次脫硫效果很好。A.D.A法脫硫缺點(diǎn)是：1〕所需催化劑五氧化二釩為危急化學(xué)品，儲(chǔ)運(yùn)要求要，安全治理要求高。2〕生產(chǎn)的產(chǎn)品硫磺純度低，市場(chǎng)不好，影響利潤(rùn)。[18]。4〕裝置的能耗高，再生速率較慢，不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定。H.P.F法脫硫H.P.F脫硫工藝是經(jīng)我國(guó)冶金部批準(zhǔn)立項(xiàng)的工程，該工藝是由焦耐院和無(wú)錫焦化廠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際共同研發(fā)的濕法脫硫工藝[19-21]。該工藝也是以氨為堿源，不增加額外的溶液堿。H.P.F脫硫催化劑與其它脫用，其反響活性較高，反響快速，副鹽產(chǎn)生量少。H.P.F法脫硫的優(yōu)點(diǎn)：1〕對(duì)硫化氫的脫除效率較高，設(shè)計(jì)能滿足生產(chǎn)需要。單獨(dú)設(shè)置除鹽裝置，削減了投資。能源消耗少，工藝簡(jiǎn)潔、流程短，設(shè)備設(shè)施少，利于生產(chǎn)操作和檢修。一次性投資少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也不高。H.P.F法脫硫的缺點(diǎn)：1〕對(duì)脫氰效率偏低，不易到達(dá)用戶要求。2〕產(chǎn)品硫磺純度不高，市場(chǎng)行情差。索爾菲班法脫硫〔MEA法脫硫〕，其脫硫劑MEA也就是乙醇胺，用來(lái)循環(huán)吸取煤氣中的酸性氣體，解析后的氣體被送到制酸區(qū)域生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品。主要原理如下：2(HO-CH2-CH2-NH2)+H2S→(CH2-CH2-NH2)2S+H2O 〔9〕HO-CH2-CH2-NH2+HCN→CH2-CH2-NH3CN+H2O 〔10〕優(yōu)點(diǎn)是：煤氣脫硫去除率能到達(dá)要求，且能去除局部有機(jī)硫物質(zhì)[22]。脫硫、制酸設(shè)備裝置較簡(jiǎn)潔，便于操作與維護(hù)。缺點(diǎn)是：MEA的消耗大，蒸汽使用量大，不利于節(jié)能要求。運(yùn)行本錢相對(duì)較高，包括纖維濾芯的使用。MEA脫硫劑起泡，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。MEA法脫硫裝置只宜應(yīng)用于后置脫硫。氨硫循環(huán)洗滌脫硫〔AS法〕AS法，該工藝已具有悠久的歷史，在建成熟的工藝，但AS法由于其本身在脫氨、脫硫上具有聯(lián)動(dòng)性，對(duì)生產(chǎn)操作的極入克勞斯?fàn)t反響器燃燒制得硫磺產(chǎn)品[23-27]。優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)品硫磺品質(zhì)較好。設(shè)備構(gòu)造緊湊、占地少，一次性投資少。廢缺點(diǎn)是：對(duì)氨硫比要求高，一般而言氨硫比要到達(dá)5以上，才能更好的脫除硫化氫、氰化氫。AS增加了局部投資費(fèi)用。耗用大，需要的換熱設(shè)備也較多。由于換熱器等設(shè)備較多，腐蝕發(fā)生的跑冒滴漏也較多，對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求相對(duì)較高一些。5〕本身工藝的操作精度要求高，需要更多的自動(dòng)檢測(cè)、掌握系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。真空碳酸鹽脫硫工藝威公司[28]還憑該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展化肥生產(chǎn)，效果較好。濃硫酸，硫酸濃度有78%、98%等多種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸。真空碳酸鉀主要原理如下：H2S+K2CO3→KHS+KHCO3 〔11〕HCN+K2CO3→KCN+KHCO3 〔12〕CO2+Ka2CO3→2KHCO3 〔13〕優(yōu)點(diǎn)是[29-33]：解析在負(fù)壓下進(jìn)展，削減了能源消耗，塔的操作溫度低，對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求低，對(duì)整個(gè)設(shè)備裝置的腐蝕性較小?？梢岳贸趵淦鞯挠酂崴?，削減能耗。生產(chǎn)操作簡(jiǎn)潔，自動(dòng)化程度高，削減人工勞作。缺點(diǎn)是：真空碳酸鉀脫硫工藝外排的真空冷凝液、貧液量大，不好處理，直接進(jìn)鹽裝置，需要增加投資，且生產(chǎn)出來(lái)的副鹽市場(chǎng)行情相當(dāng)差。煤氣中酸性氣體的去除率在90~93%，有必要在脫硫塔上段設(shè)置另一堿洗段，以保證煤氣中酸性氣體的脫除。易消滅真空泵堵塞、酸氣管