焦炉煤气脱硫工艺优化

焦炉煤气脱硫工艺优化

高和平洪利强

神华蒙西煤化股份有限公司焦化一厂

二○一○年八月三十日

焦炉煤气脱硫工艺优化

高和平洪利强

神华蒙西煤化股份有限公司焦化一厂内蒙古乌海市 016000

摘要

S、HCN及其燃烧产物对大气环境的污染问题日益突出,严重影响了焦焦炉煤气中H

2

化工业的可持续发展,改造现有焦炉煤气净化工艺技术刻不容缓。H

S被吸入人体，进入

2

S 血液后与血红蛋白结合生成不可还原的硫化血红蛋白而使人中毒。生产车间允许的H

2含量小于10mg/m3。综上所述，焦炉煤气必须脱除H

S和HCN。

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本论文简述了国内外焦炉煤气净化工艺的发展与研究现状，介绍了焦炉煤气脱硫脱氰的几种方法。重点说明了湿式氧化工艺中的PDS法，并介绍了我厂在脱硫生产中遇见的工艺问题及解决方法，并且对工艺和设备进行了部分改造，更有效的脱除了煤气中的H

S。

2

关键词：焦炉煤气；脱硫脱氰；PDS法；脱硫液；碳酸钠；硫磺

第一篇焦炉煤气脱硫脱氰综述

第一章绪论

随着世界范围内环保法规的日趋严格以及环保意识的不断增强，传统的煤气净化技术已不能满足需要，日益显示出资源浪费和环境污染等缺陷。尤其是氨和苯回收率低，高热值煤气未合理利用，因而经济效益差。焦炉煤气中H2S、HCN及其燃烧产物对大气环境的污染问题日益突出，严重影响了焦化工业的可持续发展，改造现有焦炉煤气净化工艺技术刻不容缓。

（1）消除焦炉加热煤气管道的堵塞、腐蚀等问题，改善焦炉加热条件，同时，合理利用焦炉煤气，促进焦炉生产正常化。

（2）确保氨、苯烃及焦炉煤气等资源的合理利用，节能降耗，降低焦炭生产成本，提高企业经济效益。

（3）降低中小型焦化厂生产过程中废水、废气、烟尘和有毒物质的排放量，保护环境。

焦化厂一般由备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间组成。煤在炼焦过程中约有30~35%的硫转化成硫化氢等硫化物，焦炉煤气中氰化氢含量取决于煤中氮含量和炭化温度，氰化氢主要是氨与红焦、一氧化碳及碳氢化合物反应生成的。硫化物和氰化氢等一起进入煤气中，形成气体杂质。焦炉煤气中一般含有硫化氢5~8g/m3，氰化氢1~2.5g/m3[1]，H2S和HCN是有毒的化合物。H2S被吸入人体，进入血液后与血红蛋白结合生成不可还原的硫化血红蛋白而使人中毒。当空气中H2S达到700mg/m3时，人吸入后立即昏迷，窒息致死。生产车间允许的H2S含量小于10mg/m3。HCN毒性更大，人吸入50mg即可死亡。生产车间允许的HCN含量小于0.3mg/m3。H2S和HCN的水溶液也具有强烈的毒性，水中含HCN达0.04~0.1mg/kg可使鱼致死。工厂排污水要求H2S和HCN含量小于0.5mg/L。

含H2S和HCN的煤气在输送过程会腐蚀设备和管道；作燃料燃烧时，生成SOx和NOx严重污染大气，甚至形成酸雨。城市煤气要求H2S含量小于20mg/m3，HCN含量小于50mg/m3。焦炉煤气用在冶炼优质钢和供化学合成工业用时，对H2S含量的要求更加严格，有的甚至要求小于1mg/m3。

由此可见，焦炉煤气必须脱除H2S和HCN。另外，还可以变废为宝，用其生产硫磺和硫等化工产品。

第二章国内外焦炉煤气净化工艺的发展

2.1 国内焦炉煤气净化工艺的发展

（1）20世纪50年代初，我国各焦化厂大部分是沿用由前苏联引入与焦炉炉型相配套的初冷—洗氨—终冷—洗苯的煤气净化（或称煤气回收）工艺。

（2）20世纪50年代末起，我国焦化工作者冲破旧的工艺模式，创造性地开发和设计了与我国自行设计的58型焦炉和其它炉型相适应的焦炉煤气净化工艺，如改良A.D.A脱硫工艺、氨法脱硫工艺等[2]。

（3）20世纪70年代末以来，我国一些焦化厂配合大容积焦炉的投产，通过与国外厂家联合设计、技术引进等方式，先后采用了AS循环洗涤（氨-硫化氢循环洗涤）脱硫脱氰工艺、FRC脱硫脱氰工艺、克劳斯工艺等国外先进技术，并在设备和材料国产化方面取得了突破性的进展，如我国近年来开发的以焦炉煤气中原有的氨为碱源，以对苯二酚、PDS（酞箐钴磺酸铵）、硫酸亚铁为复合催化剂的脱硫脱氰工艺（简称HPF脱硫工艺）[3]和东北师范大学研究的PDS（酞箐钴磺酸铵）脱硫工艺，都具有国际先进水平，把我国煤气净化的技术和装备推向了国际先进行列。

2.2 国外焦炉煤气净化工艺的发展

国外对焦炉煤气净化工艺进行了较为广泛深入的研究，所应用的不下几十种。但归纳起来不外乎3种类型：干式氧化工艺、湿式氧化工艺和湿式吸收工艺。

干式氧化工艺常见的是氧化铁箱法。氧化铁脱硫最早在德国应用，它是19世纪40年代随着城市煤气工业的诞生而产生的。干式脱硫工艺简单、净化程度高，但工艺及功能的局限性较大，因而制约了其在焦化生产中的应用，一般仅用于那些有剩余煤气须在高压下净化得到符合城市煤气质量的工厂。

湿式氧化法工艺经过长期的发展，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、PDS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。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。该法具有代表性的脱硫工艺是PDS法，是通过在氨水中添加催化剂双核酞菁钴磺酸铵作吸收液，吸收煤气中的硫化氢和氰化氢，然后与氧气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。

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、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-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23%~25%的氨水洗涤煤气，氨与煤气中的H2S和HCN发