焦炉煤气脱硫、脱氨装置的组合新工艺

刘家林(江苏中显集团有限公司，扬州225600)

张超群（安徽工业大学，安徽马鞍山243002）

焦炉煤气净化过程中，脱硫和脱氨是两个重要的环节，二者的工艺

选择和组合决定了整个煤气净化系统运行的性能、效率、能耗、环境保护和运行成本。本文从脱硫脱氨工艺的合理配置方面，对国内投产的各类煤气净化系统的的优缺点进行了分析和比较，并提出了配置较为合理、系统较为完整的焦炉煤气净化的新组合工艺，以期为焦化企业焦炉煤气净化系统的改扩建提供参考。

1 煤气脱硫、脱氨的工艺的沿革及问题

1.1 20世纪80年代以前的工艺

（1）含饱和器法脱氨的煤气净化工艺为：荒煤气→初冷→风机→饱

和器→终冷→吸苯→净煤气。

（2）饱和器法脱氨与改良ADA法脱硫的组合工艺为：荒煤气→初冷→风机→饱和器→终冷→吸苯→改良ADA法脱硫→净煤气。

（3）含水洗氨的煤气净化工艺为：荒煤气→初冷→风机→终冷→水

洗氨→吸苯→净煤气。

在上述工艺中，除饱和器脱氨与改良ADA法脱硫组合工艺外，其他工艺都不设脱硫装置，净化后的煤气质量较差，产品的经济效益较低；而组合工艺设有脱硫装置，且有配套的废液处理装置，工艺较为先进，但该工艺因煤气中的氨未用于脱硫，脱硫需外加碱源，因此脱硫与脱氨工艺没有互补性，运行成本和能耗均较高。

1.2 20世纪80年代后引进的新技术

（1）T-H法煤气脱硫与脱氨的组合工艺为：荒煤气→初冷→风机→电捕焦油器→中冷洗萘→T-H法脱硫→喷淋塔式硫铵→终冷→吸苯→净煤气。

（2）磷铵洗氨与萨尔弗班法脱硫的组合工艺为：荒煤气→初冷→风机→电捕焦油器→中冷洗萘一磷铵洗氨→终冷→吸苯→萨尔弗班法脱硫→净煤气。

（3）FRC法脱硫与磷铵洗氨的组合工艺为：荒煤气→初冷→风机→电捕焦油器→中冷洗萘→FRC法脱硫→磷铵洗氨→终冷→吸苯→净煤气。

从国外引进的脱硫工艺技术较为先进，尤其是宝钢化工公司采用的T-H法脱硫与脱氨的组合工艺，具有很多优点，但因其工程投资大、运行成本高、操作和维护技术要求高，以及国内中小焦化厂难以消化等原因，而未得到广泛采用，这也促进了国产煤气净化技术的自主研发，并使国产脱硫技术得到了推广。

1.3 20世纪90年代后的国产工艺

（1）OMC法脱硫与磷铵洗氨的组合工艺为：荒煤气→初冷→电捕焦油器→风机→OMC法脱硫→磷铵洗氨→终冷→吸苯→净煤气。

（2）HPF法脱硫与饱和器法脱氨的组合工艺为：荒煤气→初冷→电捕焦油器→风机→HPF法脱硫→饱和器法生产硫铵→终冷→吸苯→净煤气。

上述两种工艺使用的是国内院校开发的高效脱硫催化剂，具有很多优点，且可使脱硫后煤气中的硫化氢含量降到20 mg/m3以下，在国内

得到了普遍推广应用。但这两种工艺均没有成熟的不产生二次污染的脱硫废液和硫泡沫的配套处理装置。在脱硫和脱氨工艺的互补性方面还存在不足之处。

1.4 20世纪90年代至今的AS法脱硫、脱氨工艺

（1）AS法脱硫与水洗氨的正压组合工艺为：荒煤气→初冷→电捕焦油器→风机→终冷→AS法脱硫→水洗氨→吸苯→净煤气。

（2）AS法脱硫与水洗氨的负压组合工艺为：荒煤气→初冷→电捕焦油器→AS法脱硫→水洗氨→吸苯→风机→净煤气。

（3）饱和器法脱氨与真空碳酸钾法脱硫组合工艺为：荒煤气→初冷→电捕焦油器→风机→饱和器法生产硫铵→终冷→吸苯→真空碳酸钾

法脱硫→净煤气。

近20年来，除了催化氧化法脱硫工艺普遍应用外，循环吸收法脱硫逐渐得到推广。上述3种工艺中，前两种工艺是氨法脱硫与水洗氨相结合的工艺，有较强的互补性，但脱硫产生的废水难以处理，且产生酸性气体须配套酸性气体的处理装置，因而工艺较复杂，投资高，占地面积大，且脱硫效率只有催化氧化法脱硫效率的80%～90%。第三种工艺还需外加碱源，也存在运行成本高的缺陷。因此在节能减排的大形势下，这些工艺要适应形势的发展，需进一步改进完善。

2 煤气脱硫、脱氨的组合新工艺

2.1 工艺介绍

江苏中显集团有限公司对各类煤气净化工艺进行了多年的分析研究，通过工程实践的改进和检验，开发出了焦炉煤气脱硫、脱氨的组合新工艺，工艺流程见图1。

图1 焦炉煤气净化组合新工艺流程图

1－预冷洗萘塔；2－脱硫再生塔；3－洗氨塔；4－挥发氨塔；5－固定铵分解塔；

6－氨催化分解炉；

7－废热锅炉；8－软水/反应气换热器；9－污水槽；10－脱气器。

如图1所示，该组合工艺由煤气脱硫和废液处理两部分组成。脱硫

采用重酚和萘醌复合型催化剂，用氨碱溶液吸收煤气中的硫化氢和氰化氢。脱硫液再生采用富氧空气，提高脱硫液的溶解氧含量。将吸收的硫化氢、氰化氢和析出的硫磺微粒全部氧化成铵盐，使脱硫工艺环节不产生硫泡沫。而且可根据煤气净化指标，采用多级串联脱硫，直到将煤气中硫化氢含量降到工业指标值。其次，该工艺将脱硫工艺与水洗氨工艺联合，使净化系统不仅互补性强，达到节能、环保和创效的有机统一。

废液处理采用江苏中显集团有限公司自主开发的废液提盐工艺，通过蒸发浓缩和冷却结晶分离的方法，变废液为宝，既可提取高纯度的硫氰酸铵和硫代硫酸铵，还可回收氨水，且无外排废液。

荒煤气经过初冷，温度降到25℃左右，然后在电捕焦油器中除去焦油雾，用风机压送至净化工艺系统。先用30～35℃的洗苯富油吸收煤气中的焦油和萘，并将45～50℃的煤气冷却到35～40℃后进入预冷洗萘塔的预冷段。在此，用循环氨水直冷到27～30℃，为脱硫吸收作准备。经过洗萘和预冷后的煤气进入脱硫塔的脱硫。脱硫塔可由1～3个塔串联组成，塔后煤气含硫化氢的质量浓度可降到20 mg/m3以下，焦油的质量浓度可小于10 mg/m3,萘的质量浓度可小于100mg/m3。净化后的煤气可使氨吸收塔避免堵塞和强烈腐蚀，为洗氨操作创造了良好条件。

洗氨采用两塔串联工艺。富氨水和剩余氨水混合后作为蒸氨的原料氨水。蒸氨采用挥发氨塔和固定铵分解塔。部分氨汽冷凝成浓氨水，补充入脱硫循环液中，其余部分送入氨催化分解炉分解成氢气和氮气，然后回兑煤气。挥发氨塔底的蒸氨废水含氨的质量分数可小于0.01%，部分返回洗氨塔作末端洗氨水，其余的送入固定铵分解塔，用碱液中和分解固定铵。分解所得的氨汽和挥发氨塔的氨汽混合。固定铵塔底的残液含氨氮的质量分数小于0.01%，可送往生物污水处理系统处理。

2.2 催化氧化法脱硫和水洗氨组合工艺的特点

（1）工艺完整，实现了无硫泡沫等废渣、无外排废液和煤气精脱硫等三废综合治理的同时，还能变废为宝，回收硫氰酸铵、硫代硫酸铵、氨水等化工产品和水资源。