焦炉煤气脱硫脱氰净化工艺综述

焦炉煤气脱硫脱氰净化工艺综述

1.1引言

随着化学工业及城市煤气事业的迅速发展，炼焦制气厂也迅速发展起来，这样的处理煤气中硫化氢、氰化氢的问题就提到议事日程一来了。国际上对含有硫化氢、氰化氢的煤气的燃烧与使用有着严格的要求，且已有一系列的脱硫脱氰工艺投入生产。我国虽然在脱硫脱氰的工艺技术上也有很大的发展，但仍落后于需要，为了满足冶金工业对焦炉煤气中硫化氢、氰化氢的要求，减少焦炉煤气燃烧后对大气的污染，防止含硫化氢、氰化氢的废水污染水质，降低煤气中的硫化氢、氰化氢对仪表、设备等的腐蚀，综合利用硫化氢、氰化氢，使它变害为宝，必须大力发展脱硫脱氰的工艺。

在炼焦过程产生的焦炉煤气中含有硫化氢(H2S)、氰化氢(HCN)有害气体。H2S 含量一般为5-7g/m3，HCN含量为1-2g/m3。若不事先脱除，不但严重腐蚀气系统的设备和管道，所产生的废气和废水污染环境，危害人的身体健康。车间内允许的H2S浓度应小于10mg/m3，HCN浓度应低于0.3mg/m3，当H2S浓度达到700-1000mg/m3时，人立即昏迷，当人吸入50mgHCN，可瞬间死亡。

我国规定车间内二氧化硫(SO2)的最高允许浓度为15 mg/m3，二氧化氮(NO2)为5 mg/m3，含有H2S和HCN的煤气作燃料燃烧时，生成SO2和NO2,按65孔焦炉每座焦炉所产生的煤气量计算，每天向大气排放5吨SO2，严重污染大气。

随着环保规定的日趋严格，焦炉煤气脱硫脱氰技术有了很大发展，到目前为止，脱硫脱氰方法及其废液(气)处理已有数十种，本文主要介绍PDS法、HPF 法、FRC法、DDS法、改良ADA法及TH法焦炉煤气脱硫脱氰的方法以及他们之间的比较。

1.2煤气净化技术发展概况

焦炉煤气净化是焦化厂中重要的工艺过程。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。自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型焦炉和其他炉型相适应的焦

炉煤气净化工艺,如氨水工艺、硫铵工艺、A.D.A (蒽醌二磺酸钠) 脱硫工艺、改良A.D.A 脱硫工艺、氨焚烧工艺、单塔脱苯工艺、氨法脱硫工艺等。各厂的实践表明, 这些煤气净化工艺存在着净化效果差、设备腐蚀严重、氨苯回收率低、产品质量差、环境污染较严重等缺点,与世界先进水平相比有较大的差距。

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，先后采用了全负压煤气净化工艺、AS循环洗涤(氨2硫化氢循环洗涤)脱硫脱氰工艺、无饱和器法硫铵工艺、FRC脱硫脱氰工艺、Sulfiban(索尔菲班)脱硫工艺、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)，鞍山热能研究院与苏州钢铁厂焦化分厂联合研究的以氨为碱源、OP型复合催化剂、脱硫废液提盐的湿式氧化脱硫脱氰工艺(简称OPT 工艺)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。这些先进工艺的引进，无疑对焦化企业煤气净化技术的改进和提高起到了重要作用。

1.3焦炉煤气脱硫脱氰的意义

(1) 降低硫化氢、氰化氢对人体的毒害

硫化氢气体吸入人体，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。车间内允许的硫化氢浓度不高于10mg/m3，当硫化氢的浓度达到700~1000mg/m3时，人吸进后立即昏迷，窒息致死。氰化氢的毒性比硫化氢更大，人吸入50mg氰化氢，即可死亡。车间内空气中氰化氢的含量应低于0.3mg/m3。硫化氢、氰化氢的水溶液也具有强烈的毒性，水中含氰化氢量达0.04~0.1ppm 时可使鱼类死亡。长期饮用含硫化氢、氰化氢污染的水，可使人的大脑记忆力明显衰退，神经衰弱，心血管变形等，对人体危害极大。故工厂排水含硫化氢和氰化氢的量必须要远远低于此值，HCN含量不高于0.05mg/L[3]。

(2)防止有硫化氢和氰化氢的焦炉煤气燃烧时，生成SOx和NOx后严重污染大气。

当含有硫化氢和氰化氢的煤气作为燃料燃烧后，废气中含有SO2和SO3，在大气中危害性很大，严重时形成酸雨。NO、NO2是一种重要的致癌物质，故必

须严加控制。各国对外排废气中的SO x和NO x的含量和排放量的限制也日益严格，我国规定车间内的最高允许浓度SO2为15mg/m3，NO2为5mg/m3。

(3) 防止硫化氢、氰化氢本性气体强烈腐蚀材质

饱和煤气中含有硫化氢、氰化氢对设备、管道等均有强烈的腐蚀性。输送一般煤气时，管道年腐蚀速度为8g/(m2.a)，而当硫化氢、氰化氢尝试高时为75g/(m2.a)，当输送压缩湿煤气时，腐蚀得更加严重。每年由于硫化氢、氰化氢腐蚀造成的经济损失是相当大的。

(4) 冶金工业、化学工业对焦炉煤气的特殊要求

过去冶金企业对焦炉煤气中硫化氢含量没有私物殊要求。随着冶金工业的发展，生产一些特殊钢材时对加热用的焦炉煤气中硫化氢含量有一定的要求，一般炼钢，轧钢生产等要求焦炉煤气中硫化氢在200~500mg/m3，生产特殊钢时要求更高。例如硅钢厂要求焦炉煤气中硫化氢含量小于15mg/m3，初轧厂火焰清理机、连铸车间的板坯火焰清理机均要求焦炉煤气中硫化氢含量小于10~20mg/m3，冷轧厂的连续式退火炉等，对焦炉气中硫化氢含量要求更高，要求小于2mg/m3。而许多化工厂以焦炉煤气为原料气时，对焦炉煤气中硫化氢含量要求极高，例如：以焦炉煤气中氢为原料的合成氨厂，一般进合成塔时要求气体中硫化氢含量小于1 mg/m3，在苯加氢制氢设备中要求气体中的硫化装置中，为了防止对铜设备腐蚀，要求焦炉煤气中硫化氢也有规定，一般要小于20 mg/m3。

(5) 变害为宝

煤气中的硫化氢、氰化氢既有毒物质也是重要的化工原料，通过脱硫脱氰装置可以得到许多重要的化工产品，如硫磺、硫酸、黄血盐、硫代硫酸钠、硫酸铵等。

我国的煤储量为8593.88亿t，炼焦煤约占35~38%。目前我国年采煤量已超过10亿t，用来制硫酸每年可得到200多万吨硫酸，这是一笔很大的财富。如将焦炉煤气中回收下来的氰化氢加工成硫氰酸钠，黄血盐等化工产品，对企业，对国家都有一定的好处。

焦化厂苯加氢装置和沥青装置均产生含硫化氢的尾气，流量为2000m3/h，平均含硫化氢25~29g/m3，尾气全部硫化氢25~29g/m3，尾气要烧掉，现在有了脱硫装置，尾气全部进入脱硫装置，既回收大量可燃性尾气，又解决了尾气排放污