焦炉煤气精脱硫工艺分析
焦炉煤气精脱硫工艺分析作者/来源：刘保林(建滔河北化工有限公司甲醇生产部，河北邢台 054200)???日期：
7>2012-02-21???点击率：190 关键词：一级脱硫；二级脱硫；脱硫剂；催化剂；脱硫效果；热平衡在焦炉煤气制甲醇工艺中，由于合成甲醇所用的铜系催化剂对原料气中的硫很敏感，极易发生硫中毒影响活性和使用寿命。因此焦炉煤气在经焦化化产车间的湿法脱硫后，需进一步精细脱硫，使焦炉气中的总硫含量＜0.1×10－6，以满足工艺生产的需要。目前所采用的精脱硫工艺均为中温干法脱硫工艺，其主要特点为“两级有机硫加氢转化＋两级硫化氢脱除”。主要流程如下：压缩工段来的焦炉煤气经加热达到催化剂的活性温度后进入一级加氢转化器，在此焦炉气中大部分的有机硫加氢转化为硫化氢，后经一级脱硫槽将硫化氢脱除；然后经二级加氢转化器将焦炉煤气中剩余的少量有机硫进一步加氢转化为硫化氢，再通过二级脱硫槽脱除，最终使出工段的焦炉气中总硫＜0.1×10－6。设计上一、二级的脱硫负荷约为6∶1。下面就此脱硫工艺的运行作一些分析、探讨。 1 一级加氢转化一级加氢转化器设计上为1台，在此焦炉煤气中大部分的有机硫在催化剂的作用下转化为硫化氢，在整个脱硫工艺中起着基础性作用。设计上一级加氢转化器选用的催化剂是铁钼加氢转化催化剂，其活性成分是氧化钼和少量的氧化铁，使用前需预先进行升温硫化才能有较好的催化活性。实际运行表明，只要对催化剂硫化充分，生产中温度控制合适，一级加氢转化器即能够将焦炉煤气中大部分的有机硫进行加氢转化生成硫化氢，满足生产需要。
目前存在的主要问题是，大部分的甲醇生产厂家都反映催化剂的使用寿命不够理想：好的状况下可使用2年，一般的在使用1年后催化剂活性就会大大削弱，有机硫加氢转化能力降低甚至会消失，即使提高催化剂床层的运行温度也不会有大的改观。如此增加了催化剂的更换频率和脱硫成本。理论上催化剂的活性是不会下降或消失的，造成这种现象有多方面原因。催化剂的生产厂家认为是催化剂在使用前硫化不彻底所致，但这并非主要原因：因为催化剂在使用过程中始终是处在一个多硫和强还原性的氛围中，即使在投用前预硫化不十分彻底，但在使用过程中也会不断地有硫化反应发生，直至硫化彻底。因此本人认为造成催化剂活性下降较快应该有以下两个原因：一是催化剂本身质量存在问题，如活性成分含量偏低、稳定性差；二是焦炉煤气成分复杂，其中含有的少量焦油、萘等物质逐渐累积、附着于催化剂颗粒表面，堵塞了活性微孔使催化剂的活性大大下降，另外催化剂床层内温度的波动，尤其是超温时出现的焦炉气析碳和催化剂结块也会导致催化剂活性下降，最终使一级加氢转化器的有机硫转化能力变弱。实际生产表明，催化剂受到污染、活性微孔被堵是造成催化活性下降的主要原因。因此要保证一级加氢转化器入口气体的洁净度。对此设计流程上，在一级加氢转化器之前设置了常温过滤器和预加氢转化器。常温过滤器可以过滤除去焦炉气中的少量焦油、萘等，预加氢转化器则可以在中温条件下进一步脱除焦炉气中的焦油、萘等，同时辅助一级加氢转化器进行少量的有机硫加氢转化。由此可见确保常温过滤器和预加氢转化器的良好运行状况对于一级加氢转化器的稳定运行及催化剂的使用寿命有重要意义。生产中要定期对常温过滤器进行排污，及时将过滤下的焦油等排掉以防在气体流量和温度波动时带至后系统，尤其在温度偏高时很可能会将之前过滤下的物质在相对高温下气化带入后系统。对于预加氢转化器
要充分发挥其在中温条件下的过滤作用，以保证一级加氢转化器的催化剂尽可能不被污染。在一级加氢转化器的催化剂后期活性下降时，其有机硫加氢转化的辅助作用也很重要。设计上常温过滤器为2台，可以倒换使用。对于预加氢转化器，设计上有两台或是单台加副线流程，可在开车过程更换催化剂而不影响生产。鉴于一级加氢转化器在整个脱硫工艺中的重要作用和催化剂使用寿命偏低的现状，近来有些厂家将一级加氢转化器设计为两台，如此虽然增加了部分前期固定资产投资，但作用还是明显的：一是可以在不停车、不影响生产的情况下更换催化剂；二是可以随时对催化剂进行再生操作，以尽量延长催化剂的使用寿命。 2 一级脱硫一级脱硫槽负责将一级加氢转化器生成的硫化氢脱除。由于其脱硫负荷较大，设计上为3台，正常生产时开2备1或3台串联使用。一级脱硫槽的脱硫剂是以氧化锰为主要脱硫组分的铁锰脱硫剂，使用前需进行预升温还原。生产实践表明其投用初期的脱硫精度和硫容均比较理想，只是由于其在脱硫过程中有一定的反应热，调节不当时易使脱硫槽出口超温并进一步导致二级加氢转化器及二级脱硫槽等超温。因此有部分厂家试用了中温氧化铁脱硫剂在一级脱硫槽，据脱硫剂的生产厂家讲中温氧化铁的性能要优于铁锰脱硫剂：硫容较高，反应热较小脱硫剂床层温度稳定且更易控制，生产成本相对较低。然而实践证明其饱和硫容要差些，在相同的工况下，中温氧化铁脱硫剂的使用时间仅约为铁锰脱硫剂的一半，即硫容仅为铁锰脱硫剂的一半。实际上对于氧化铁脱硫剂，其在常温状态下的脱硫效果还是十分理想的，脱硫精度和硫容都比较高。而中温氧化铁的脱硫效果目前来说还不是很理想，需进一步改进。据称北京三聚催化剂厂家研发出一种新型氧化铁脱硫材料：无定型羰基氧化铁，硫容可达60％以上，以此为活性成分所生产的脱硫剂的硫容可达 45％，且脱硫剂可再生循环使用。若能投入生
产运行，将会减少脱硫剂的用量，大大降低中温干法脱硫工艺的脱硫成本，有一定的前景。近来，也有厂家尝试选用中温氧化锌作为一级脱硫槽的脱硫剂。对于氧化锌脱硫剂其硫容受温度的影响比较大，据资料介绍，其脱硫温度在＜100 ℃时，即常温氧化锌的硫容为10％左右；脱硫温度在 200～300 ℃时，其硫容可达20％左右；脱硫温度在 300～450 ℃时，硫容可达30％左右。理论上在中温状态下氧化锌脱硫剂的硫容要优于铁锰脱硫剂，而在成本方面，中温氧化锌脱硫剂的成本要高于铁锰脱硫剂，大约是后者的2倍。因此，针对一级脱硫槽脱硫负荷大、脱硫剂用量大的特点，宜选用硫容大、生产成本相对低的脱硫剂。脱硫剂和催化剂不同，其中的活性成分会直接参与反应，与硫化氢反应生成相应的硫化物，直至达到吸硫饱和，最终会彻底失去脱硫作用，所以一级脱硫槽的使用时间取决于脱硫剂的硫容和入口气体的总硫含量。对于脱硫剂，饱和后需尽快更换，以满足生产需要。在生产中也有一个现象：即铁锰脱硫剂在使用一段时间后，会逐渐具备有机硫加氢催化转化的作用，且吸硫越多转化作用越明显，这是由于在脱硫过程中硫化氢和金属氧化物生成越来越多的金属硫化物在发挥作用。对于这一现象，曾有厂家做了相关的运行试验，在一级加氢转化催化剂后期或活性较差时，没有立即更换催化剂而是用即将饱和的铁锰脱硫剂作为有机硫加氢转化催化剂辅助生产，实际运行证明效果还是比较良好的。而中温氧化锌脱硫剂在使用中对有机硫的加氢转化作用却不是很明显，据此若选用中温氧化锌脱硫剂在一级脱硫槽，则对一级加氢转化器的要求较高：其催化剂的活性需始终保持良好，否则很可能会导致脱硫负荷后移，进一步影响整体脱硫效果。因此对于一级脱硫的脱硫剂，目前铁锰脱硫剂是合理的选择。选用中温氧化锌脱硫剂在一级脱硫槽，其经济性和稳定性还需进一步观察。 3 二级加氢转化二级加氢转化器负
责将经一级脱硫后焦炉煤气中剩余的少量的有机硫尤其是较难加氢转化的部分有机硫进一步加氢转化生成硫化氢。设计上选用的催化剂是镍钼加氢转化催化剂，其作用机理与铁钼系列催化剂相同。实际运行中由于到二级加氢转化器人口时气体温度相对较高，且催化剂床层温升大，常常导致二级加氢转化器出口及二级脱硫槽超温。有的厂家为解决二级加氢转化器的超温现象，在其催化剂床层增加了冷激线，然而在实际生产中此冷激线不易开的过大，否则会导致脱硫负荷后移，影响脱硫工艺的整体经济运行。因此控制二级加氢转化器的入口温度和催化剂床层温升才是优先调节手段。然而控制入口温度又限制了一级加氢转化器床层及出口温度的提升而影响催化剂活性的充分发挥，尤其在后期需要提温增强活性时。另外镍钼加氢转化催化剂的生产成本也较高，是铁钼系列的2～3倍。鉴于此，有厂家改用山东淄博海川催化剂厂家开发的一种新型钛系有机硫加氢转化催化剂(主要成分为二氧化钛)：温升小，且其使用前不必硫化，用在二级加氢转化器的位置，可以适当提高一级加氢转化器的床层温度，而不用担心后系统超温。但在使用过程也出现了新问题：由于其发热量低，床层温升偏小又导致二级脱硫槽及工段出口温度偏低，这对于预加氢转化器入口的焦炉气用高温转化气换热提温的工艺来说，脱硫工段出口温度的偏低导致与其换热的焦炉气预热器出口的转化气温度(亦即焦炉气初预热器入口的转化气温度)降低，从而进一步影响焦炉气初预热器出口的焦炉气温度(亦即预加氢转化器的入口温度)的提升，尤其是在预加氢转化器及一级加氢转化器使用后期，催化剂床层温升减小后，此影响更加明显，系统的热量平衡受到影响。以上分析可知二级加氢转化器催化剂床层的温升对整个脱硫系统温度与热量平衡有很大的影响，因此对于其催化剂的选择要满足两点：一是具有少量的有机硫加氢转化作用，二是催化剂床层具有合适的发热
量、温升，确保系统的热量平衡。为此其催化剂的选择可考虑两种方案：一是将一级加氢转化器更换下催化剂中，状况较好的部分用于二级加氢转化器的位置；二是将二级加氢转化器的催化剂一半装填温升低的钛系催化剂，一半装填有温升铁钼系催化剂。如此满足了二级加氢转化器的作用：既能将少量的有机硫转化，也能有一定的催化剂床层温升，保证全系统的热量平衡。 4 二级脱硫二级脱硫槽主要负责将二级加氢转化器生成的少量硫化氢脱除，保证工段出口的硫含量小于0.1×10－6，设计上为2台，可串联使用也可单台投用。二级脱硫槽所选用的脱硫剂为中温氧化锌脱硫剂。实际生产表明中温氧化锌脱硫剂的脱硫精度较好，能很好地起到把关作用。目前存在的主要问题是脱硫剂在使用中根本达不到饱和硫容即需更换，即脱硫剂的利用率不高。对此本人写了一篇文章《中温氧化锌脱硫剂在精脱硫工艺中应用分析》进行分析。造成中温氧化锌脱硫剂脱硫效率低下，达不到设计硫容的原因主要跟其在工艺流程中所处的位置及设计空速有关。首先是在脱硫工艺中的位置。中温氧化锌脱硫剂处于二级脱硫槽的位置，这个位置决定了二级脱硫槽入口的总硫含量已相当低，而出口的硫含量又不能超高，没有大量吸收硫化氢的机会，而一槽脱硫剂达到饱和的标志是其进出口气体中的硫含量相等。其次是二级脱硫槽的空速。设计上二级脱硫槽的脱硫利装填量仅约为一级脱硫槽脱硫剂装填量的五分之一。脱硫剂装填量少，因此二级脱硫槽的空速很大，使得气体在脱硫剂床层中流动很快，所含的硫化氢还未完全被吸收就已到达出口，因此很容易被穿透。而其所处的位置要求，只要脱硫剂达到穿透硫容即需更换新的脱硫剂。较高的空速也决定了二级脱硫槽入口气体的硫含量不能太高：只要入口气体中硫含量稍有偏高，出口气体中硫含量就有超标的风险，进一步导致出工段气体的硫含量超标而影响生产。因此二级脱硫槽，
其所处的位置决定了其脱硫剂在使用过程中硫容不可能达到饱和。若能将二级脱硫槽更换下的中温氧化锌脱硫剂部分回用至一级脱硫槽，则中温氧化锌脱硫剂必将能再次大量吸收硫化氢，直至硫容达到饱和，实现充分利用脱硫剂的目的。综上分析可知，一级加氢转化器和一级脱硫槽承担了大部分的脱硫任务。实际运行也表明在一级加氢转化器的催化剂和一级脱硫槽的脱硫剂的状况良好、活性高时，甚至只经一级脱硫即可使焦炉煤气中的硫小于0.1×10－6。对此有厂家参考天然气制甲醇工艺中的脱硫工艺：有机硫加氢转化＋硫化氢脱除，即只用一级加氢转化器和一级脱硫槽运行脱硫，将二级加氢转化器和二级脱硫槽甩出系统进行生产。此种运行方式，短期看是降低了脱硫成本，而实际上是需要谨慎考虑的。由于焦炉煤气中的硫与天然气中所含的硫相比成分较复杂，尤其是其中含有的少量噻吩加氢转化的难度大，有时只经一级加氢转化器未必能彻底转化，且焦炉煤气中的硫含量受前工序原料煤硫含量及化产车间湿法脱硫的影响很大，波动也较大，不似天然气中的硫含量和成分比较稳定。因此只用一级脱硫的运行方式不宜长时间坚持，设计二级加氢转化器和二级脱硫槽对保证系统的长周期稳定运行是有积极作用的。生产中也有厂
煤化工（焦化厂）焦炉煤气 6大脱硫技术详解与脱硫工艺选择 1、焦炉煤气脱硫技术 焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分：包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。 1.1焦炉煤气干法脱硫技术 干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，同时脱除氰化物及焦油雾等杂质。 干法脱硫又分为中温脱硫、低温脱硫和高温脱硫。常用脱硫剂有铁系和锌系，氧化铁脱硫剂是一种传统的气体净化材料，适宜于对天然气、油气伴生气、城市煤气以及废气中硫化氢含量高的气体。 常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁(Fe2O3·H2O)脱除 H2S，其反应包括脱硫反应与再生反应。 干法脱硫工艺多采用固定床原理，工艺简单，净化率高，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。 但由于气固吸附反应速度较慢，工艺运行所需设备一般比较庞大，而且脱硫剂不易再生，运行费用增高，劳动强度大，不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境。
1.2焦炉煤气湿法脱硫技术 湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。常用的方法有氨水法、单乙醇胺法、砷碱法、VASC脱硫法、改良 ADA法、TH 法、苦味酸法、对苯二酚法、HPF 法以及一些新兴的工艺方法等。 1.2.1 氨水法(AS法)： 氨水法脱硫是利用焦炉煤气中的氨，在脱硫塔顶喷洒氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤气中 H2S，富含 H2S 和 NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。 在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是：H2S+2NH3·H2O →(NH4)2S+2H2O。 AS 循环脱硫工艺为粗脱硫，操作费用低，脱硫效率在 90 %以上，脱硫后煤气中的 H2S 在200～500 mg·m-3。 1.2.2 VASC法： VASC法脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔，塔内填充聚丙烯填料，煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触，再经塔顶捕雾器出塔。 煤气中的大部分 H2S 和 HCN 和部分 CO2被碱液吸收，碱液一般主要是 Na2CO3或 K2CO3溶液。 吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔底的热贫液换热后，由顶部进入再生塔再生，吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢，富液与再生塔底上升的水蒸汽接触使酸性气体解吸。
河南城建学院 毕业设计 题目：焦炉煤气湿法脱硫工艺设计学生姓名：张炳麒 年级： 101209127 专业：化学工程与工艺 申报学位：学士学位 院系：化学与化学工程系 指导教师：李霞 完成日期：2011-05-15 2011年05月15日
摘要
目录 1﹒绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.2焦炉煤气净化的现状 (1) 1.3栲胶的认识 (2) 1.4栲胶法脱硫的缺点 (3) 1.5设计任务的依据 (8) 2.生产流程及方案的确定·················································· 3.生产流程说明··························································3.1反应机理·························································· 3.2主要操作条件··························································3.3工艺流程·························································· 3.4主要设备介绍·························································· 4.工艺计算·························································· 4.1原始数据·························································· 4.2物料衡算·························································· 4.3热量衡算·························································· 5.主要设备的工艺计算和设备选型····································· 5.1主要设备的工艺尺寸··················································· 5.2辅助设备的选型··················································· 6 设备稳定性及机械强度校核计算············································6.1壁厚的计算··················································· 6.2 机械强度的校核···················································
作者:范守谦时间:2008-7-8 10:25:53 焦炉煤气净化工艺流程的评述 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SO 2和NO x 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USS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xn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AS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
《仪陇天然气脱硫》项目书 目录 1总论 (3) 1.1项目名称、建设单位、企业性质 (3) 1.2编制依据 (3) 1.3项目背景和项目建设的必要性 (3) 1、4设计范围 (5) 1、5编制原则 (5) 1.6遵循的主要标准、规范 (8) 1.7 工艺路线 (8) 2 基础数据 (8) 2.1原料气和产品 (8) 2.2 建设规模 (9) 2.3 工艺流程简介 (9) 2.3.1醇胺法脱硫原则工艺流程： (9) 2.3.2直流法硫磺回收工艺流程： (10) 3 脱硫装置 (11) 3.1 脱硫工艺方法选择 (11) 3.1.1 脱硫的方法 (11) 3.1.2醇胺法脱硫的基本原理 (12) 3.2 常用醇胺溶液性能比较 (13) 3.1.2.1几种方法性质比较 (14) 3.2醇胺法脱硫的基本原理 (17) 3.3主要工艺设备 (18) 3.3.1主要设备作用 (18) 3.3.2运行参数 (19) 3.3.3操作要点 (20) 3.4乙醇胺降解产物的生成及其回收 (21) 3.5脱硫的开、停车及正常操作 (22) 3.5.1乙醇胺溶液脱硫的开车 (22) 3.5.2保证乙醇胺溶液脱硫的正常操作 (22) 3.6胺法的一般操作问题 (23) 3.6.1胺法存在的一般操作问题 (23) 3.6.2操作要点 (24) 3.7选择性脱硫工艺的发展 (25) 4 节能 (25) 4.1装置能耗 (25) 装置中主要的能量消耗是在闪蒸罐、换热器和再生塔。 (25)
4.2节能措施 (25) 5 环境保护 (26) 5.1建设地区的环境现状 (26) 5.2、主要污染源和污染物 (26) 5.3、污染控制 (26) 6 物料衡算与热量衡算 (28) 6.1天然气的处理量 (28) 7.天然气脱硫工艺主要设备的计算 (33) 7.1MDEA吸收塔的工艺设计 (33) 7.1.1选型 (33) 7.1.2塔板数 (33) 7.1.3塔径 (34) 7.1.4堰及降液管 (36) 7.1.5浮阀计算 (37) 7.1.6 塔板压降 (37) 7.1.7塔附件设计 (39) 7.1.8塔体总高度的设计 (40) 7.2解吸塔 (41) 7.2.1 计算依据 (41) 7.2.2塔板数的确定 (41) 7.2.3解吸塔的工艺条件及有关物性的计算 (42) 7.2.4解吸塔的塔体工艺尺寸计算 (43) 8参数校核 (44) 8.1浮阀塔的流体力学校核 (44) 8.1.1溢流液泛的校核 (44) 8.1.2液泛校核 (44) 8.1.3液沫夹带校核 (45) 8.2塔板负荷性能计算 (45) 8.2.1漏液线（气相负荷下限线） (45) 8.2.2 过量雾沫夹带线 (45) 8.2.3 液相负荷下限 (46) 8.2.4 液相负荷上限 (46) 8.2.5 液泛线 (46) 9 附属设备及主要附件的选型和计算 (47) 10.心得体会 (49) 11.参考文献 (50)
焦炉煤气脱硫方法的比较 1 煤气脱硫的概念及意义焦炉煤气由焦化企业炼焦生产时产生。从焦炉集气管流出的煤气称为荒煤气，其硫化氢含量与装炉煤料的全硫量有关。一般干煤全硫的质量分数为0.5 %? 1.2 %,其中有20%?45%转到荒煤气中，煤气中95%以上的硫以硫化氢形态存在，33干煤干煤气?3g/标m15g/m其他为有机硫。硫化氢在煤气中的质量浓度一般为气。煤气中所含的硫化氢是极为有害的物质，因而煤气脱硫就有十分重要的意义：一是可以防止设备的腐蚀，减少设备维修费用，降低生产成本，提高回收产品的质量和产量。二是提高焦炉煤气的品质，减少焦炉煤气燃烧后产生的污染。煤气脱硫可以有效降低煤气燃烧后产生的二氧化硫等有害物质，保护周围的环境。三是降低钢铁企业用煤气中硫化氢的含量可以使钢铁企业生产出优质钢材。四是回收后的硫磺可用于医药、化工等领域，随着行业的发展，需求量会进一步加大。 一、干法脱硫(姜崴,焦炉煤气脱硫方法的比较, 科技情报开发与经济, 第17卷第 15 期,2007 年，278-279) 干法脱硫主要是利用氢氧化铁与其他制剂合成的脱硫催化剂脱除煤气中的硫化氢，经过再生的脱硫剂可重新使用。干法脱硫主要用于气量较小的煤气脱硫或脱硫精度高的二次脱硫。 1.1 干法一次脱硫干法脱硫是将焦炉煤气通过含有氢氧化铁的脱硫剂，使氢氧化铁与硫化氢反应生成硫化铁或硫化亚铁，当饱和后，使脱硫剂与空气接触，在有水分存在时，空气中的氧将铁的硫化物转化成氢氧化物，脱硫剂再生连续使用。其原理如下：脱硫反应式，当碱性时： 2Fe(0H)+3HS=FeS+6HO233222Fe(0H)+HS=2Fe(OH)+S+2HO2223Fe(OH)+HS=FeS+2H0 222 再生反应式，当水分足量时： 2FeS+3O+6HO=4Fe(OH+6S224FeS+30-6HO=4Fe(OH)+4S223/ h8000 m 以下规模较小的焦化企业。干干法一次脱硫适用于荒煤气产量在法脱硫具有占地少、投资省的特点，脱硫效率高，合理控制操作指标可以满足城市煤气的需要。常用操作指标如下：脱硫箱(塔)操作温度为25C?3OC；操作压力为常压；脱硫剂阻力为2000Pa/ m 以下；脱硫剂pH值为8-9。 干法脱硫可采用箱式脱硫或塔式脱硫。箱式脱硫占地大、操作环境差、脱硫剂更 换简便、投资省；塔式脱硫操作环境好、占地小、投资稍大。在实际生产当中两者都有采用，但脱硫剂再生效果不好，废弃脱硫剂的处理困难，容易对环境造成二次污染。 1.2 干法二次脱硫 主要用于湿法一次脱硫的后续处理或对煤气中HS含量要求严格的场合。二2次脱硫的脱硫剂也与一次脱硫有所不同(多用活性炭吸附)。经二次脱硫后，HS含量可降至很低，此种煤气可用于甲醇的合成。 、国内外湿法脱硫工艺现状( 蔡颖，赫文秀, 焦炉煤气脱硫脱氰方法研究, 内蒙古石油化工, 2006 年第10 期,1-2. ）国内焦炉煤气脱硫脱氰工艺不断进步和从上世纪八十代初迄今二十多年来，发展，新的工艺技术不断地用于工业生产，尤其是湿式氧化法脱硫工艺发展更快，在焦化行业应用极为广泛。湿法工艺是利用液体脱硫剂
煤气中的硫绝大部分以H2S的形式存在，而H2S随煤气燃烧后转化成SO2，空气中SO2含量超标会形成局域性酸雨，危害人们的生存环境，我国对燃烧发生炉煤气炉窑规定其SO2的最高排放浓度为900mg/m3；另一方面，SO2对诸如陶瓷、高岭土等行业的最终产品质量影响较大，鉴于以上因素，发生炉煤气中H2S的脱除程度业已成为其洁净度的一个重要指标。 1、煤气脱硫方法 发生炉煤气中的硫来源于气化用煤，主要以H2S形式存在，气化用煤中的硫约有80％转化成H2S进入煤气，假如，气化用煤的含硫量为1％，气化后转入煤气中形成H2S大约2-3g/Nm3左右，而陶瓷、高岭土等行业对煤气含硫量要求为20-50mg/Nm3；假如煤气中的H2S燃烧后全部转化成SO2为2.6g/m3左右，比国家规定的SO2的最高排放浓度指标高出许多。所以，无论从环保达标排放，还是从保证企业最终产品质量而言，煤气中这部分 H2S都是必须要脱除的。 煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段，还有待于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。 冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。 2、干法脱硫技术 煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。 2.1氧化铁脱硫技术 最早使用的氧化铁脱硫剂为沼铁矿和人工氧化铁，为增加其孔隙率，脱硫剂以木屑为填充料，再喷洒适量的水和少量熟石灰，反复翻晒制成，其PH值一般为8-9左右，该种脱硫剂脱硫效率较低，必须塔外再生，再生困难，不久便被其他脱硫剂所取代。现在TF型脱硫剂应用较广，该种脱硫剂脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。 氧化铁脱硫和再生反应过程如下： (1)脱硫过程 2Fe(OH)3+3H2SFe2S3+6H2O Fe(OH)3+H2S2Fe(OH)2+S+2H2O Fe(OH)2+H2SFeS+2H2O (2)再生过程 2Fe2S2+3O2+6H2O4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O2+6H2O4Fe(OH)2+4S
焦炉煤气脱硫脱氰方法研究 蔡 颖,赫文秀α (内蒙古科技大学生物与化学工程学院,内蒙古包头 014010) 摘 要 焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢是非常有害的物质,在后续生产过程中对生产设备产生腐蚀、引起催化剂中毒、污染大气环境及影响人类健康,因此使用前必须首先脱硫脱氰。本文详细论述了焦炉煤气脱硫脱氰国内外的研究现状,常见工艺,重点说明湿式氧化工艺的使用情况和研究状况,简略作一工艺比较。 关键词 焦炉煤气;脱硫脱氰;湿法 煤在炼焦过程中,约有30～35%的硫转化成硫化氢等硫化物,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(m-3,氰化氢1～2.5g(m-3[1],硫化氢和氰化氢具有很强的腐蚀性、毒性,在煤气的后续生产过程中,对生产设备、管道产生极强的腐蚀,引起合成气化学反应催化剂中毒失活,严重影响最终产品的收率和质量;作为工业和民用燃料时,燃烧产生的排放废气中的硫化物,严重污染环境,危害人民健康,是必须严格控制的环境污染源之一。因而不论是用于工业合成原料气,或用于燃料气,都必须按照不同用途的技术要求,采用相适应的工艺方法,将焦炉煤气进行脱硫脱氰净化处理,提高煤气质量,减少对环境的污染和设备的腐蚀,同时回收重要的硫磺资源。 1 焦炉煤气脱硫脱氰方法概述 随着煤焦化行业的快速发展,国内外焦炉煤气脱硫脱氢技术及其为防止二次污染的废液(废气)处理技术已达50余种[1],有代表性的约10余种[1],如何合理选择符合生产实际的脱硫脱氢工艺技术,充分了解各种工艺方法及特点是十分必要的。 煤气的脱硫脱氰方法按吸收剂的形态可分为干法和湿法两大类。 1.1 干法脱硫[2][3] 干法工艺是利用固体吸附剂脱除煤气中的硫化氢和有机硫,脱硫的净化度较高,适用于低含硫气体处理,多用于精脱硫,操作简单可靠,目前常用的脱硫剂为价廉的氧化铁,而其他如活性炭、分子筛、氧化锰、氧化锌等脱硫剂都较昂贵,较少使用;干法脱硫的设备庞大,脱硫剂更换频繁,消耗量大,不易再生,致使操作费用增高,劳动强度大,同时不能回收成品硫,废脱硫剂、废气、废水严重污染环境,因此一般不考虑干法脱硫工艺。 1.2 湿法工艺[2][3][4] 湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢,按溶液的吸收和再生性质又分为湿式氧化法、化学吸收法、物理吸收法和物理—化学吸收法。湿式氧化法是利用碱液吸收硫化氢和氰化氢,在载氧体的催化作用下,将吸收的硫化氢氧化成单质硫,同时吸收液得到再生,是焦炉煤气脱硫脱氰比较普遍使用的方法,因其使用的催化剂的不同,湿式氧化法有改良ADA法、萘醌法、胶法、FRC法、TH法、H PF法、PD S法、O PT法、络合铁法、氨水催化法等;湿式吸收的三种方法主要用于天然气和炼油厂的煤气脱硫,不能直接回收硫磺,较少在焦炉煤气脱硫脱氰中使用。 2 国内外湿法脱硫工艺现状[5]～[14] 从上世纪八十代初迄今二十多年来,国内焦炉煤气脱硫脱氰工艺不断进步和发展,新的工艺技术不断地用于工业生产,尤其是湿式氧化法脱硫工艺发展更快[4],在焦化行业应用极为广泛。 2.1 FRC法 FRC法利用焦炉煤气中的氨在触媒苦味酸的作用下脱除硫化氢,利用多硫化铵脱除氰化氢。FRC 法脱硫脱氰效率高,煤气经脱硫塔后,硫化氢含量可降到0.02g m3,氰化氢可降到0.1g m3;催化剂苦味酸耗量少且便宜易得,操作费用低;再生率高,新用空气量少,废气含氧量低,无二次污染。但因苦味酸是爆炸危险品,运输贮存困难,且工艺流程长,占地多,投资高等因素使用受到限制。 2.2 TH法 该技术由T akahax法脱硫脱氰和H irohax法废液处理两部分组成。脱硫采用煤气中的氨为碱源,以1,4-萘醌2-磺酸钠为催化剂的氧化法脱硫脱氰工艺。工艺特点:脱硫脱氰效率高,自带氨,运行成本低;煤气中的HCN先经脱硫转化为N H4SCN再经湿式氧化将其转化为(N H4)2SO4随母液送往硫铵装置,比其他流程的硫铵产量高;流程比较简单,操作费用低,蒸汽耗量少。TH法脱硫工艺的不足:处理装置在高温高压和强腐蚀条件下操作,对主要设备的材质要求高,制造难度大;吸收所需液气比、再生所需要空气量较大,废液处理操作压力高,故整个装置电耗大,投资和运行费高;所需催化剂目前尚需进口。 由于上述种种原因,除宝钢有这套装置外,其他 1 2006年第10期 内蒙古石油化工α
粗焦炉煤气脱硫工艺有干法和湿法脱硫两大类。干法脱硫多用于精脱硫,对无机硫和有机硫都有较高的净化度。不同的干法脱硫剂,在不同的温区工作,由此可划分低温(常温和低于100 ℃) 、中温(100 ℃～400 ℃) 和高温(> 400 ℃)脱硫剂。 干法脱硫由于脱硫催化剂硫容小,设备庞大,一般用于小规模的煤气厂脱硫或用于湿法脱硫后的精脱硫。 湿法脱硫又分为“湿式氧化法”和“胺法”。湿式氧化法是溶液吸收H2S后,将H2S直接转化为单质硫,分离后溶液循环使用。目前我国已经建成(包括引进)采用的具有代表性的湿式氧化脱硫工艺主要有TH法、FRC法、ADA法和HPF法。胺法是将吸收的H2S 经再生系统释放出来送到克劳斯装置,再转化为单质硫,溶液循环使用,主要有索尔菲班法、单乙醇胺法、AS法和氨硫联合洗涤法。湿法脱硫多用于合成氨原料气、焦炉气、天然气中大量硫化物的脱除。当煤气量标准状态下大于3000m3/h 时,主要采用湿法脱硫。 HPF法脱硫工艺流程： 来自煤气鼓风机后的煤气首先进入预冷塔，与塔顶喷洒的循环冷却液逆向接触，被冷却至25℃～30℃；循环冷却液从塔下部用泵抽出送至循环液冷却器，用低温水冷却至2 3℃～28℃后进入塔顶循环喷洒。来自冷凝工段的部分剩余氨水进行补充更新循环液。多余的循环液返回冷凝工段。
预冷塔后煤气并联进入脱硫塔A、脱硫塔B，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，以吸收煤气中的硫化氢（同时吸收煤气中的氨，以补充脱硫液中的碱源）。脱硫后煤气进入下道工序进行脱氨脱苯。 脱硫基本反应如下： H2S+NH4OH→NH4HS+H2O 2NH4OH+H2S→(NH4)2S+2H2O NH4OH+HCN→NH4CN+H2O NH4OH+CO2→NH4HCO3 NH4OH+NH4HCO3→(NH4)2CO3+ H2O 吸收了H2S、HCN的脱硫液从脱硫塔A、B下部自流至反应槽，然后用脱硫液循环泵抽送进入再生塔再生。来自空压机站压缩空气与脱硫富液由再生塔下部并流进入再生塔A、B，对脱硫液进行氧化再生，再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。 再生塔内的基本反应如下： NH4HS+1/2O2→NH4OH+S （NH4）2S+1/2O2+ H2O→ 2NH4OH+S （NH4）2Sx+1/2O2+ H2O→2NH4OH+Sx 除上述反应外，还进行以下副反应： 2NH4HS+2O2→（NH4）2S2O3+ H2O 2（NH4）2S2O3+O2→2（NH4）2SO4+2S 从再生塔A、B顶部浮选出的硫泡沫，自流入硫泡沫槽，在此经搅拌，沉降分离，排出清液返回反应槽，硫泡沫经泡
焦炉煤气净化技术现状 在2004年国家公布的《焦化准入条件》中，明确规定新建或改造焦炉要同步配套建设煤气净化设施。至2006年底，经国家发改委核准的厂家仅108家，这些家的产能之合仅占当年焦炭总产能的30％左右。还有大量企业未被核准，其主要原因之一就是煤气净化设施配套不完善。煤气净化设施主要包括冷凝鼓风装置、脱硫脱氰装置、氨回收装置及苯回收装置。所谓配套不完善，是指缺某个或某些装置，特别是缺脱硫脱氰装置。 主流工艺技术 我国焦炉煤气净化工艺通过不断引进国外先进技术和创新发展，已经步入世界先进行列；煤气净化工艺已基本涵盖了当今世界上较为先进的各种工艺流程。目前，年产焦炭100万t以上的大型焦化厂全部设有煤气净化系统，对来自炼焦炉的荒煤气进行净化处理，脱除其中的硫化氢、氰化氢、氨、焦油及萘等各种杂质，使之达到国家或行业标准，供给工业或民用用户使用；同时，对化工副产品进行回收利用。 煤气净化工艺采用的主要技术包括：焦炉煤气的冷凝冷却及排送、焦油氨水分离、焦油、萘、硫化氢、氰化氢、氨等杂质的脱除以及粗苯的回收等。 焦炉煤气的冷凝冷却 焦炉煤气的冷凝冷却，即初步冷却，普遍采用了高效横管间冷工艺。其特点是：煤气冷却效率高，除萘效果好；当煤气温度冷却至20～22℃，煤气出口含萘可降至0.5g/m3，不需另设脱萘装置即可满足后续工艺操作需要。 高效横管间冷工艺通常分为二段式或三段式初冷工艺。当上段采用循环冷却水，下段采用低温冷却水对煤气进行冷却时，称为二段式初冷工艺。为回收利用荒煤气的余热，通常在初冷器上部设置余热回收段，即构成三段初冷工艺。采用三段初冷工艺，回收的热量用作冬季采暖或其它工艺装置所需的热源，不仅可以回收利用荒煤气的余热，同时也可节省大量循环冷却水，节能效果显著，应大力倡导采用。 除上述普遍采用的横管间冷工艺外，焦炉煤气的冷凝冷却也可采取先间冷，
焦炉煤气变压吸附制氢新工艺的开发与应用焦炉煤气变压吸附(PSA)制氢工艺利用焦化公司富余放散的焦炉煤气，从杂质极多、难提纯的气体中长周期、稳定、连续地提取纯氢，不仅解决了焦化公司富余煤气放散燃烧对大气的污染问题;而且还减少了大量焦炭能源的耗用及废水、废气、废渣的排污问题；是一个综合利用、变废为宝的环保型项目；同时也是一个低投入、高产出、多方受益的科技创新项目。该装置首次采用先进可靠的新工艺，其经济效益、社会效益可观，对推进国内PSA技术进步也有重大意义。 1942年德国发表了第一篇无热吸附净化空气的文献、20世纪60年代初，美国联合碳化物(Union Carbide)公司首次实现了变压吸附四床工艺技术工业化，进入20世纪70年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展。装置数量剧增，装置规模不断扩大，使用范围越来越广，主要应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。本套大规模、低成木提纯氢气装罝，是用难以净化的焦炉煤气为原料，国内还没有同类型的装置，并且走在了世界同行业的前列。 1、焦炉煤气PSA制氢新工艺。 传统的焦炉煤气制氢工艺按照正常的净化分离步骤是： 焦炉煤气首先经过焦化系统的预处理，脱除大部分烃类物质；经初步净化后的原料气再经过湿法脱硫、干法脱萘、压缩机、精脱萘、精脱硫和变温吸附(TSA)系统，最后利用PSA制氢工艺提纯氢气，整个系统设备投资大、工业处理难度大、环境污染严重、操作不易控制、生产成本高、废物排放量大，因此用焦炉煤气PSA制氢在某种程度上受到一定的限制，所以没有被大规模的应用到工业生产当中。 本装置釆用的生产工艺是目前国内焦炉煤气PSA制氢工艺中较先进的生产工艺，它生产成本低、效率高，能解决焦炉煤气制氢过程中杂质难分离的问题，从而推动了焦炉煤气PSA制氢的发展。该工艺的特点是： 焦炉煤气压缩采用分步压缩法、冷冻净化及二段脱硫法等新工艺技术。 1.1工艺流程。 PSA制氢新工艺如图1所示。
煤气脱硫的几种方法 2006-07-06 前言：能源是人类赖以生存和发展的基础，随着人们环境保护和保证企业最终产品质量意识的提高，人们对能源的洁净利用开始日趋重视。发生炉煤气作为我国主要能源之一煤炭的一种洁净利用方式，在我国的玻璃、建材、化工、机械、耐火材料等行业被广泛的应用，近年，人们对煤气净化程度的认识已经不止是煤气中的含尘量、含焦油量和含水量等的概念，人们开始更加重视煤气中的含硫量。 煤气中的硫绝大部分以H2S的形式存在，而H2S随煤气燃烧后转化成SO2，空气中SO2含量超标会形成局域性酸雨，危害人们的生存环境，我国对燃烧发生炉煤气炉窑规定其SO2的最高排放浓度为900mg/m3；另一方面，SO2对诸如陶瓷、高岭土等行业的最终产品质量影响较大，鉴于以上因素，发生炉煤气中H2S的脱除程度业已成为其洁净度的一个重要指标。 1、煤气脱硫方法 发生炉煤气中的硫来源于气化用煤，主要以H2S形式存在，气化用煤中的硫约有80％转化成H2S进入煤气，假如，气化用煤的含硫量为1％，气化后转入煤气中形成H2S大约2-3g/Nm3左右，而陶瓷、高岭土等行业对煤气含硫量要求为20-50 mg/Nm3；假如煤气中的H2S燃烧后全部转化成SO2为2.6g/m3左右，比国家规定的SO2的最高排放浓度指标高出许多。所以，无论从环保达标排放，还是从保证企业最终产品质量而言，煤气中这部分H2S都是必须要脱除的。 煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段，还有待于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。 冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。 2、干法脱硫技术 煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。 2.1氧化铁脱硫技术 最早使用的氧化铁脱硫剂为沼铁矿和人工氧化铁，为增加其孔隙率，脱硫剂以木屑为填充料，再喷洒适量的水和少量熟石灰，反复翻晒制成，其PH值一般为8-9左右，该种脱硫剂脱硫效率较低，必须塔外再生，再生困难，不久便被其他脱硫剂所取代。现在TF型脱硫剂应用较广，该种脱硫剂脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。 氧化铁脱硫和再生反应过程如下： (1)脱硫过程 2Fe(OH)3+3H2S Fe2S3+6H2O Fe(OH)3 + H2S 2Fe(OH)2+S+2H2O Fe(OH)2 + H2S FeS+2H2O (2)再生过程 2Fe2S2+3O2+6H2O 4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O2+6H2O 4Fe(OH)2+4S 氧化铁脱硫剂再生是一个放热过程，如果再生过快，放热剧烈，脱硫剂容易起火燃烧，这种火灾现象曾在多个企业发生。 活性氧化铁脱硫工艺流程如图1 2.2活性炭脱硫技术 活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很强，煤气中的H2S在活性炭的催化作用下，
焦炉煤气脱硫制酸技术 1、技术原理: 焦炉煤气脱硫制酸技术分两部分：一部分是脱除焦炉煤气中H2S气体，其核心技术是采用单乙醇胺溶液（MEA）喷洒焦炉煤气，将焦炉煤气中所含的H2S气体脱除出来，而吸收了H2S气体的单乙醇胺溶液再经过加热分解，将单乙醇胺溶液中的H2S气体解析出来，解析出H2S气体的单乙醇胺溶液再去吸收煤气中的H2S气体，循环利用。另一部分是将脱除出的H2S 气体转化为98%的浓硫酸。由脱硫来的H2S气体经过燃烧后生成SO2，SO2气体经过装有专用催化剂的反应器转化为SO3气体，再与水蒸汽接触，冷却后生成浓度为98%的浓硫酸。 使用该工艺可将焦炉煤气中的H2S脱除到50mg/m3以下，整个过程中产生的废液为小于130Kg/h，而利用制酸技术直接生产出浓硫酸，抛弃了传统的生产硫磺的生产工艺，既减少了环境污染，又增加了经济效益。因此脱硫制酸工艺是一套最大发挥经济效益的环保项目，在焦炉煤气脱硫工艺中应大力推广。 2、工艺流程 脱硫工艺制酸工艺
3、主要设备 脱硫部分：吸收塔、解析塔、换热器 制酸部分：燃烧室、SO2反应器、WSA冷凝器 4、主要技术经济指标 MEA脱硫技术可将煤气中H2S含量脱除到小于50 mg/m3,不用再增加深脱硫装置，就可使焦炉煤气达到冶炼不锈钢要求的标准，可节省工艺配置的资金，制酸工艺直接生成98%H2SO4，不用生产硫磺产生二次污染，且浓H2SO4可在焦化硫铵项目使用。 5、投资分析 本项目为彻底的环保项目，经济效益不是很大，但环保效益巨大，项目投资估算如下： 6、技术应用情况 MEA脱硫技术最初是乌克兰国家焦化耐火设计院研究发明，最早使用在前苏联，我国最早使用的是宝钢二期脱硫工程，多年使用表明：该工艺脱硫效率高，产生的二次废液少，且技术成熟，环保效果好。制酸技术是丹麦托普索公司的专利技术，在欧洲使用较多，但近几年来我国石化行业相继引进投产使用，如株州石化、柳州化肥厂、上海焦化厂、南京石化等已投产使用。
焦炉荒煤气净化工艺 焦炉荒煤气中一般含硫化氢为4～8 g/m3、含氨为4～9 g/m3、含氰化氢为0.5～1.5 g/m3。硫化氢（H2S）及其燃烧产物二氧化硫（SO2）对人身均有毒性，氰化氢的毒性更强。氰化氢和氨在燃烧时生成氮氧化物（NOx）。二氧化硫（SO2）与氮氧化物（NOx）都是形成酸雨的主要物质，煤气的脱硫脱氰洗氨主要是基于环境保护的需要。此外在冶金工厂，高质量钢材的轧制，对其使用的燃气含硫也有较高的要求。随着科学技术的进步和焦化工业的发展，产生了众多各具特色的煤气脱硫洗氨净化工艺。 HPF 法脱硫属湿式催化氧化法脱硫工艺，是PDS 脱硫工艺的改进工艺，两者的区别在于所使用的催化剂略有差异：前者使用对苯二酚加PDS 及硫酸亚铁的复合催化剂（HPF），后者使用PDS 催化剂。HPF 催化剂在脱硫和再生过程中均有催化作用，是利用焦炉煤气中的氨做吸收剂，以HPF 为催化剂的湿式氧化脱硫。煤气中的H2S 等酸性组分由气相进入液相与氨反应，转化为硫氢化铵等酸性铵盐，再在空气中氧的氧化下转化为硫。HPF 法脱硫选择使用HPF(醌钴铁类)复合型催化剂，可使焦炉煤气的脱硫效率达到99%左右。 HPF 法脱硫工艺置于喷淋式饱和器法生产硫铵的工艺之后。从鼓风冷凝工段来的温度约55 ℃的煤气，首先进入直接式预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至30~35 ℃；然后进入脱硫塔。 工艺特点 （1）以氨为碱源、HPF 为催化剂的焦炉煤气脱硫脱氰新工艺，具有较高的脱硫脱氰效率（脱硫效率99%，脱氰效率80%），而且流程短，不需外加碱，催化剂用量小，脱硫废液处理简单，操作费用低，一次性投资省。 （2）硫磺收率一般为60%，硫损失约为40%，其废液量约为300~500 kg/（103m3·h），废液回兑至配煤中，对焦碳的质量有一定的影响。 （3）硫膏产品质量不理想，外观多为暗灰色，纯度90%左右，产品销售难度大。若后续能再配置硫膏生产硫酸的工艺，硫酸用于硫铵生产，则HPF工艺不失为一种完善的工艺。
焦炉煤气脱硫效率分析及工艺选择 煤气中的硫来自原料煤中，存在形式主要是 H2S，亦有少量有机硫(主要是COS)。H2S 不仅会造成环境的污染，还会腐蚀设备，使催化剂中毒，对生产造成很多不良影响，所以必须要脱去煤气中的硫。煤气脱硫即采用一定的技术手段将H2S、HCN 等有害物质从焦炉煤气中脱除，采用的工艺方法一般分为湿法和干法。 1 焦炉煤气脱硫技术 焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。 1.1焦炉煤气干法脱硫技术 干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，同时脱除氰化物及焦油雾等杂质。干法脱硫又分为中温脱硫、低温脱硫和高温脱硫。常用脱硫剂有铁系和锌系，氧化铁脱硫剂是一种传统的气体净化材料，适宜于对天然气、油气伴生气、城市煤气以及废气中硫化氢含量高的气体。常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁(Fe2O3·H2O)脱除 H2S，其反应包括脱硫反应与再生反应。 干法脱硫工艺多采用固定床原理，工艺简单，净化率高，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。但由于气固吸附反应速度较慢，工艺运行所需设备一般比较庞大，而且脱硫剂不易再生，运行费用增高，劳动强度大，不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境。 1.2焦炉煤气湿法脱硫技术 湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。常用的方法有氨水法、vasc法、单乙醇胺法、砷碱法、改良 ADA法、TH 法、苦味酸法、对苯二酚法、HPF 法以及一些新兴的工艺方法等。 1.2.1氨水法(AS 法) 氨水法脱硫是利用焦炉煤气中的氨，在脱硫塔顶喷洒氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤气中 H2S，富含 H2S 和 NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是：H2S+2NH3·H2O→(NH4)2S+2H2O。AS 循环脱硫工艺为粗脱硫，操作费用低，脱硫效率在 90 %以上，脱硫后煤气中的 H2S 在200～500 mg·m-3。 1.2.2VASC 法 VASC 法脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔，塔内填充聚丙烯填料，煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触，再经塔顶捕雾器出塔。煤气中的大部分 H2S 和 HCN 和部分 CO2被碱液吸收，碱液一般主要是 Na2CO3或K2CO3溶液。吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔底的热贫液换热后，由顶部进入再生塔再生，吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢，富液与再生塔底
我国焦炉煤气脱硫技术现状 1、概述 焦炉煤气是重要的中高热值气体燃料，既可用于钢铁生产，也可供城市居民使用，还可作为原料气用于生产合成氨、甲醇等产品，不论采用何种方式利用焦炉煤气，其硫含量都必须降低到一定程度。炼焦煤料中含有0.5%~l.2%的硫，其中有20%~45%的硫以硫化物形式进入荒煤气中形成硫化氢气体，另外还有相当数量的氰化氢。焦炉产生的粗煤气中含有多种杂质，需要进行净化。焦炉煤气中一般含硫化氢4~8g/m3，含氨4~9g/m3，含氰化氢0.5～1.5g/m3。硫化氢（H2S）及其燃烧产物二氧化硫（SO2）对人体均有毒性，氰化氢的毒性更强。氰化氢和氨在燃烧时生成氮氧化物（NOX），二氧化硫与氮氧化物都是形成酸雨的主要物质，煤气的脱硫脱氰洗氨主要是基于环境保护的需要。此外，对轧制高质量钢材所用燃气的含硫量也有较高的要求，煤气中H2S的存在，不仅会腐蚀粗苯系统设备，而且还会使吸收粗苯的洗油和水形成乳化物，影响油水分离。因此，脱除硫化氢对减轻大气和水质的污染、加强环境保护以及减轻设备腐蚀均有重要意义。 2、焦炉煤气脱硫方法 近几年，钢铁企业的快速发展带动了焦化行业的发展，其中随着世界环保意识的加强，国内外焦炉煤气脱硫脱氰技术得以迅速开发和改良，先后出现了干式氢氧化铁法、湿式碱法、改良ADA法等脱硫方法。总的来说，煤气的脱硫方法按吸收剂的形态，可分为干法和湿法两大类。 2.1 焦炉煤气干法脱硫技术 干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，多采用固定床原理，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。但是由于气固吸附反应速度较慢，因此该工艺运行的设备一般比较庞大，再者由于吸附剂硫容的限制，脱硫剂更换频繁，消耗量大，而且脱硫剂不易再生，致使运行费用增高，劳动强度大，同时不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境，因此，在大型焦化和钢铁行业，如果焦炉煤气不进行深加工（如焦炉煤气制甲醇），一般不考虑干法脱硫；中小型焦化厂主要采用干法工艺。 目前，干法使用的脱硫剂为氧化铁、氧化锌、氧化铜、氧化钙、氧化锰、活性炭、分子筛以及复合氧化物，甚至还有近年来出现的第二代脱硫剂氧化铈等，其中最常用的是铁系和锌系脱硫剂。 2.1.1铁系脱硫剂 铁系脱硫剂主要是以氧化铁为主的脱硫剂统称，因为氧化铁具有价廉易得、资源丰富、脱硫速率高、硫容高等特点，成为开发最早、应用最广泛的煤气脱硫剂。国内常用的铁系脱硫剂主要有天然沼铁矿、合成氧化铁、颜料厂及硫酸厂下脚铁泥、硫铁矿灰成型剂、炼钢转炉赤泥及其成型剂等。 近年来，很多机构将铁氧化物与其它金属化合物复合，研究新的铁基复合氧化物脱硫剂。其中湖北化学研究所的铁系脱硫剂：EF型多功能氧化铁精脱硫剂（CN1174810），由氧化铁载体和负载的金属化合物组成。该脱硫剂在有氧和无氧条件下均能精脱H2S、COS、CS2、RSH、RSR、RSSR、噻吩等硫化物；耐缺氧复合型金属水合氧化物精脱硫剂（CN1287875），用水合氧化铁Fe2O3?H2O与其它金属元素Ti、Co、Ni、Mo、Zn、Cd、Cr、Hg、Cu、Ag、Sn、Pb、Bi中任一种或一种以上的化合物和/或碱土金属元素Ca、Mg的化合物组成；由酸性废液制备的脱硫剂（CN1060226），该脱硫剂先用含铁或不含铁废酸液制成所需浓度的含铁溶液，再用碱性物质除酸，经氧化、分离、混合成型、干燥而制成；复合型精脱硫剂（CN1127555C）由Fe2O3、ZnO、CaO、MnO2等组成。 煤炭科学研究总院研制的一种无定形脱硫剂（CN1616139），以一种天然富含铁、锰、
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