焦炉煤气净化工艺流程的评述

焦炉煤气净化工艺流程的评述

时间：2012-1-10　|　点击：79　|　字体：大小

范守谦（鞍山焦化耐火材料设计研究院）

焦炉煤气净化工艺流程的选择，主要取决于脱氨和脱硫的方法。众所周知，在炼焦过程中，煤中约有30％的硫进入焦炉煤气，95％的硫以硫化氢的形式存在。焦炉煤气中一般含有硫化氢6～8g /m3 , 氰化氢 1. 5～2g/m'。若不事先脱除，就有50%的氰化氢和10％～40％的硫化氢进入氨、苯回收系统，加剧了设备的腐蚀，还会增加外排污水中的酚、氰含量。含有硫化氢和氰化氢的煤气作为燃料燃烧时，会生成大量SO2和NOx而污染大气。为了防止氨对煤气分配系统、煤气主

管以及煤气设备的腐蚀和堵塞，在煤气作为燃料使用之前必须将其脱除。20世纪70年代以前，由于焦炉煤气主要供冶金厂作工业燃料，因此，大部分焦化厂的煤气净化工艺都没有设置脱硫装置，而回收氨的装置几乎全采用半直接法饱和器生产硫铵流程。

随着国民经济的发展以及我国环保法规的不断完善和日益严格，在焦炉煤气净化工艺过程设置脱硫脱氰装置和改进脱氨工艺就势在必行。进入80年代以后，改革开放逐步深入，我国焦化行业和煤气行业相继从国外引进了多种煤气净化装置，国内科技人员在原有基础上也开发研制了新型脱硫工艺，大大推动了我国焦炉煤气净化工艺的发展。现将几种脱氨和脱硫方法作扼要介绍和论述。

1 氨的脱除

1.1 硫铵工艺

生产硫铵的工艺是焦炉煤气氨回收的传统方法，我国在20世纪60年代以前建

成的大中型焦化厂均采用半直接法饱和器生产硫铵，该工艺的主要缺点是设备腐蚀严重，硫铵质量差，煤气系统阻力大。随着宝钢一期工程的建设，我们引进了酸洗法生产硫铵工艺，该工艺由酸洗、真空蒸发结晶以及硫铵离心、干燥、包装等三部分组成。与饱和器法相比，由于将氨吸收和硫铵结晶操作分开，可获得优质大颗粒硫铵结晶。酸洗塔为空喷塔，煤气系统的阻力仅为饱和器法的1/4，可

大幅度降低煤气鼓风机的电耗。采用干燥冷却机将干燥后的硫铵进一步冷却，以防结块，有利于自动包装。我院开发的酸洗法工艺也已成功地用于天津煤气二厂。随着宣钢、北焦的建设，我们还引进了间接法饱和器生产硫铵工艺，该工艺是从酸性气体中回收氨，其产品质量要比饱和器法好，但因在较高温度（100℃左右）下操作，对设备和管道材质要求高，加之饱和器尺寸并不比半直接法小，因此投资高于半直接法。鞍钢二回收还从法国引进了喷淋式饱和器以代替半直接法的饱和器。喷淋式饱和器的特点是煤气系统阻力小，设备尺寸也相应减小，硫铵质量有所提高。但是，不管采用那种生产硫铵的工艺，从经济观点分析，其共同的致

命缺点是回收硫铵的收入远远不够支付其生产费用。

1.2 无水氨工艺

另一种可供选择的脱氨方法是用弗萨姆法生产无水氨。弗萨姆工艺是由美钢联开发的，它可以从焦炉煤气中吸收氨（半直接法），也可以从酸性气体中吸收氨（间接法）。

宝钢二期工程是从美国U SS公司引进的从焦炉煤气中吸收氨的弗萨姆装置，焦炉煤气导入吸收塔，，体气体x n磷酸铵溶液与煤气直接接触，吸收煤气中的氨，然后经解析、精馏制取产品无水氨。该工艺主要是利用磷酸二氢铵具有选择性吸收的特点，从煤气中回收氨，并精馏制得纯度高达99. 98 ％的无水氨。但由于介质具有一定的腐蚀性，且解吸、精馏操作要求在较高的压力下进行，故对设备材质要求较高。但该工艺的经济性受生产规模影响较大，规模过小时，既不经济也不易操作。

攀钢焦化厂在引进A S法脱硫的同时引进了间接法弗萨姆法无水氨装置，将脱酸塔顶的酸性气体引入间接法弗萨姆装置的吸收塔，用磷酸溶液吸收酸性气体中的氨。由于不与煤气直接接触，几乎不产生酸焦油，与半直接法相比，可大大简化分离酸焦油的处理设施。弗萨姆装置生产的无水氨纯度高，产值也较高，经济效益较好，但储运不方便。

1.3 氨分解工艺

催化分解氨的新工艺是由德国斯蒂尔公司开发的。由于氨和氰化氢的分解是在还原气氛下进行热裂解，除可防止硫化氢参加反应，还可避免形成NOx。石家庄焦化厂和唐山焦化厂从德国K.K公司引进了该项技术，此工艺是通过A S循环洗涤系统将含有少量硫化氢的氨蒸汽送入氨分解炉中，在镍基催化剂的作用下将N H3和HC N分解，所得分解气体送入余热锅炉中产生蒸汽，冷却后的分解气体再经过第二个直接冷却系统冷却后（热值约2900kJ/m3）掺混到焦炉煤气中。我院为邯钢焦化厂设计中采用了单独脱氨工艺，将水洗氨、蒸氨后的塔顶氨汽经分缩器后进入氨分解装置进行分解。

催化分解氨的工艺具有经济实用、费用低、尾气可掺入焦炉煤气和无二次污染等优点。由于从焦炉煤气中制取氨的产品变得越来越无利可图，因此，上述工艺值得重视。

1. 4 三种氨回收工艺的比较

根据有关资料报导，在下列基本参数相同的条件下，对上述三种类型的氨回收工艺进行对比分析。

焦炉煤气处理量 10.05万m3/h

煤气温度 25 ℃

煤气压力 ～14 kPa

煤气杂质含量

H2S 8 g/m3

N H3 6 g/m3

HC N 0. 6～0. 7 g/m3

C O2 (体积） 2%

剩余氨水量 55m3/h

氨水分析，

游离氨 3.5 g/L

固定铵 3 g/L

H2S 0.3 g/L

C O2 2.5 g/L

HC N 0.2 g/L

净化后煤气

N H3 0.05 g/m3

H2S 0.5 g/m3

废水含氨 150 mg /L

三种工艺均包括剩余氨水蒸馏。在硫铵和无水氨工艺中，煤气进粗苯吸收塔前的终冷也作了考虑。由于饱和器内压力损失较大，所以鼓风机所增加的能耗也包括在内。三种脱氨工艺勺原材料、能源消耗和产品的计算结果见表1。

*包括约5000Pa压力损失而增加的电能;**包括煤气终冷的耗水量。

根据表1数据，三种脱氨工艺的投资、维修费用和操作费用的比较结果见表2。从表2可见，配有氨分解的水洗氨系统，其基建投资和消耗费用较低，但由于氨分解装置没有正式产品，其生产费用较高。

2 硫化氢的脱除和回收

目前我国已经建成投产的湿法脱硫工艺有下列几种。湿式氧化法有以氨为碱源的TH法、FRC法、HPF法和以碳酸钠为碱源的改良ADA法。湿式吸收法有以单乙醇胺为吸收剂的索尔菲班法和以氨水为吸收剂的A S循环洗涤法。

2. 1 湿式氧化法

湿式氧化法可分为以碳酸钠为碱源和以焦炉煤气中的氨为碱源两种，用不同的添加剂作催化剂从煤气中吸收硫化氢。在氧化过程中，脱硫富液与空气接触，在再生系统中氧化再生。这种工艺的共同优点是脱硫效率高，但不足之处是硫的产品质量低以及含有副反应生成的硫氰酸盐、硫代硫酸盐和硫酸盐等盐类的废液不允许直接外排，易造成废液处理的困难。

2.1.1以氨为碱源的TH法