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优越性,其脱硫脱氰过程的主要反应机理[1]如下: 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。
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