焦炉煤气脱硫脱氰工艺的选择

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。

1. 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/m3～8g/m3，HCN的含量为1g/m3～2.5g/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。

2. 以焦炉煤气中的氨为碱源的脱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20℃～23℃，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。

3. 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-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(酞箐钴磺酸盐)、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等，有关脱硫工艺的主要技术经济指标对比情况列于表1。

4. 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/m3～500mg/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