CN103555375A

CN103555375A - 一种焦化煤气二次深脱硫装置及方法

Info

Publication number: CN103555375A
Application number: CN201310527686.5A
Authority: CN
Inventors: 袁磊; 王为为; 张超群; 代恒超; 赵兵
Original assignee: 袁磊
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种焦化煤气二次深脱硫装置及方法，属于焦炉煤气脱硫和固定铵分解技术领域。本发明采用氢氧化钠溶液吸收硫化氢的方式进行脱硫，碱液来源是蒸氨工段的碱液槽，吸收完硫化氢的脱硫液部分送回蒸氨工段作为分解固定铵盐的碱液使用，脱硫废液中的碱和固定铵盐在蒸氨塔中经过蒸发，析出少量硫化氢和氨一并进入脱硫系统或者氨吸收系统的过程。本发明采用超重力机作为反应装置；具有占地省、投资低、运行成本低的特点；本发明的二次深脱硫方法，不需要加入任何的催化剂，煤气中硫化氢含量从200-500mg/m³可直接降至20mg/m³甚至为0，实现了无脱硫废液的排放的效果。

Description

一种焦化煤气二次深脱硫装置及方法

技术领域

本发明涉及一种焦化煤气二次深脱硫装置及方法，具体涉及一种循环吸收、碱液零消耗将含硫化氢量的方法，属于焦炉煤气脱硫、固定铵分解技术领域。

背景技术

目前国内环保指标焦化厂烟囱SO₂排放量要小于400mg/m3，这就意味着脱硫塔后的煤气含硫化氢量要在200mg/m3以下；另外，焦炉煤气作为炼铁冶金的热源，煤气含硫化氢量国内一般要求也在200mg/m3以下，这就决定了以焦耐院为代表性的脱硫塔在设计时，往往以煤气脱硫后含硫化氢量小于200mg/m3为标准。但随着环境的逐渐恶化，部分环保部门已经提高了排放要求，有些要求煤气含硫化氢量要小于50mg/m3，甚至20mg/m3以下，提高排放标准已是大势所趋，脱硫塔后煤气含硫化氢量在200mg/m3以下已经不能满足要求。现有的很多脱硫塔因长期运行，脱硫效果下降，有些已经远远达不到原设计的脱硫效果，因此国内绝大部分的焦化厂都面临着煤气二次脱硫的问题。

国内现有湿式催化氧化脱硫工艺作为二次脱硫工艺，会产生以下问题：1、由于H₂S浓度低，吸收推动力很小，吸收效能低；2、加额外入新碱，打破了系统原有的碱平衡；3、产生脱硫废液，加重了生化系统负担，增加了污水排放量；4、紧张的现场场地很难容下完整第二套脱硫系统；5、投资费用高。因此，传统的脱硫工艺已经不太适合作为煤气二次脱硫的选择，尤其是对煤气经过一次脱硫以后含硫化氢量在500mg/m3以下的，脱硫成本太高。

由此本发明提供了一种不打破原有碱平衡、不消耗催化剂、无废液排放、占地面积小的更适用于目前老厂脱硫工艺改造的二次深度脱硫方法。

发明内容

针对上述脱硫装置存在的问题，本发明以现有的焦炉煤气脱硫装置为基础，提供一种焦化煤气二次深脱硫装置。

本发明的一种焦化煤气二次深脱硫装置，包括气液分离槽、液封槽、循环液槽、循环泵、废碱槽、废碱泵、新碱槽、新碱泵、蒸氨碱液槽、蒸氨塔、脱硫塔，所述装置还包括脱硫设备。

所述脱硫设备为超重力脱硫机、鼓泡式塔、空喷塔或填料塔。

所述的超重力脱硫机是采用填料旋转的方式使脱硫液迅速雾化，从而达到气液接触面积变大，传质系数变高，从而使脱硫效率和反应速率大大提高。

本发明还提供一种焦化煤气二次深脱硫方法，包括以下步骤：

A、从蒸氨工段现有的新碱槽旁边的新碱泵侧线抽取一部分新碱液送进循环液槽；

B、碱液送进循环液槽以后，经过循环泵输送进脱硫设备，与煤气并流或者逆流进入，吸收反应瞬间完成；气体和液体一并进入气液分离槽，气体从气液分离槽的上部排出，液体进入循环液槽，重新经过循环泵循环吸收硫化氢；由于脱硫以后的煤气中含有一定量的水，在煤气进入主管道以后，设置液封槽收集煤气中的部分冷凝水；

C、反应6-16h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵侧线引出进入废碱槽储存，同时补充同等体积量的新碱液进入系统；富液量达到2-10m3后，用废碱泵送入蒸氨碱液槽参与固定铵盐的分解；

D、蒸氨碱液槽中反应后的富液进入蒸氨塔中参与蒸氨，从蒸氨塔中蒸出的氨气进行冷却后和硫化氢再一同进入脱硫塔进行脱硫，从而完成脱硫。

所述碱液为NaOH溶液或 KOH溶液。

所述碱液采用NaOH溶液，对于氨法脱硫工艺，脱硫废液的蒸氨气返回脱硫系统。

所述碱液采用NaOH溶液，对于钠法脱硫工艺，脱硫废液的蒸氨气进入氨吸收系统。

所述碱液采用NaOH溶液，对于AS脱硫工艺，脱硫废液进入AS系统的氨硫系统，分解固定铵盐。

所述碱液采用KOH溶液，对于真空碳酸钾脱硫工艺，脱硫废液进入其脱硫系统。

本发明的焦化煤气二次深脱硫方法所涉及的化学原理如下表示：

脱硫吸收反应：

NaOH + H₂S ==NaHS + H₂O

固定铵盐分解化学机理：

与NaOH反应： 2NaOH + (NH₄)₂SO₄ == Na₂SO₄ +2NH₃

+ 2H₂O

与NaHS反应： 2NaHS + (NH₄)₂SO₄ == Na₂SO₄ + 2NH₃

+ 2H₂S

本发明方法采用氢氧化钠溶液作为吸收剂吸收硫化氢，由于吸收过程中参与反应的NaOH会全部转化成NaHS，而NaHS和NaOH同样具有分解固定铵盐的能力，因此实现了碱液的零消耗并且不打破原有的碱平衡。

本发明的方法反应过程中会产生少量的水，一同进入蒸氨塔，参与组成蒸氨废液，由于吸收的硫化氢较少，产生的水量对废液量无影响，可以忽略不计；每处理一万立方的煤气，约多出2kg~5kg的水。

所述蒸氨塔中蒸出的氨气和硫化氢一同进入脱硫塔前，额外增加的H₂S量增加了约2%的系统脱硫负荷，不会对脱硫产生负面影响。

本发明的方法适用于气体采用湿式催化氧化法脱硫工艺过程后脱硫达不到效果或者需要进行改造的情况，同样也适用于AS煤气脱硫工艺和真空碳酸钾工艺的改造。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用超重力机作为反应装置，具有占地省、投资低、运行成本低的特点，特别针对老厂改造有着很强的适应性和选择性；

（2）采用本发明的二次深脱硫方法，煤气中硫化氢含量从200-500mg/m3可直接降至20mg/m3甚至为0；

（3）本发明的二次深脱硫方法克服了传统的氨法和钠法脱硫所带来的弊端，采用超重力脱硫机、塔设备等特殊的反应设备，吸收效率高，操作费用低（处理一个立方煤气消耗的能量约为9KJ，传统湿式塔式脱硫处理一个立方煤气消耗的能量约40.5KJ）；

（4）本发明二次深脱硫方法采用的NaOH为强碱，不需要加入任何的催化剂，因此实现了不消耗催化剂的效果；吸收以后的脱硫富液已同体积的量返回蒸氨系统，因此实现了无脱硫废液的排放的效果。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图；

图中：1－吸收设备，2－气液分离槽，3－液封槽，4－循环液槽，5－循环泵，6－废碱槽，7－废碱泵，8－新碱槽，9－新碱泵，10－蒸氨碱液槽，11－蒸氨塔，12－脱硫塔。

具体实施方式

实施例1

一种焦化煤气二次深脱硫方法，包括以下步骤：

A、从蒸氨工段现有的新碱槽8旁边的新碱泵9侧线抽取一部分新的NaOH溶液送进循环液槽4；

B、NaOH溶液送进循环液槽4以后，经过循环泵5输送进脱硫设备1，与煤气并流进入，吸收反应瞬间完成；气体和液体一并进入气液分离槽2，气体从气液分离槽2的上部排出，液体进入循环液槽4，重新经过循环泵5循环吸收硫化氢；由于脱硫以后的煤气中含有一定量的水，在煤气进入主管道以后，设置液封槽3收集煤气中的部分冷凝水；

C、反应6h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵5侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新NaOH溶液进入系统；富液量达到3m3后，用废碱泵7送入蒸氨碱液槽10参与固定铵盐的分解；

D、蒸氨碱液槽10中反应后的富液进入蒸氨塔11中参与蒸氨，从蒸氨塔11中蒸出的氨气进行冷却后和硫化氢再一同进入脱硫塔12进行脱硫，从而完成脱硫。

实施例2

其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应9h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵5侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新碱进入系统；富液量达到5m3后，用废碱泵7送入蒸氨碱液槽10参与固定铵盐的分解。

实施例3

其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应13h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵5侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新碱进入系统；富液量达到8m3后，用废碱泵7送入蒸氨碱液槽10参与固定铵盐的分解。

实施例4

其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应16h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵5侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新碱进入系统；富液量达到10m3后，用废碱泵7送入蒸氨碱液槽10参与固定铵盐的分解。

实施例5

其与实施例1步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应11h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵5侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新碱进入系统；富液量达到7m3后，用废碱泵7送入蒸氨碱液槽10参与固定铵盐的分解。

实施例6

一种焦化煤气二次深脱硫方法，包括以下步骤：

A、从脱硫工段的新碱槽8旁边的新碱泵9侧线抽取一部分新的KOH溶液送进循环液槽4；

B、KOH溶液送进循环液槽4以后，经过循环泵5输送进脱硫设备1，与煤气并流或者逆流进入，吸收反应瞬间完成；气体和液体一并进入气液分离槽2，气体从气液分离槽2的上部排出，液体进入循环液槽4，重新经过循环泵5循环吸收硫化氢；由于脱硫以后的煤气中含有一定量的水和雾沫，在煤气进入主管道以后，设置液封槽3收集煤气中的部分冷凝水和雾沫沉降液体；

C、反应3h时间后，将一部分脱硫富液5从循环泵侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新KOH溶液进入系统；废液量达到3m3后，用废碱泵7将废液直接打入脱硫富液槽；

D、脱硫塔12的脱硫富液和步骤C的脱硫废液在脱硫富液槽混合以后，一同进入再生塔进行解析再生，参与形成高浓度H₂S，进入后续处理高浓度酸气的处理工段，从而完成脱硫。

实施例7

其与实施例6步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应6h时间后，将一部分脱硫富液5从循环泵侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新KOH溶液进入系统；废液量达到3m3后，用废碱泵7将废液直接打入脱硫富液槽。

实施例8

其与实施例6步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应10h时间后，将一部分脱硫富液5从循环泵侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新KOH溶液进入系统；废液量达到6m3后，用废碱泵7将废液直接打入脱硫富液槽。

实施例9

其与实施例6步骤A、B、D均相同，不同之处在于步骤C：

C、反应16h时间后，将一部分脱硫富液5从循环泵侧线引出进入废碱槽6储存，同时补充同等体积量的新KOH溶液进入系统；废液量达到10m3后，用废碱泵7将废液直接打入脱硫富液槽。

Claims

1.一种焦化煤气二次深脱硫装置，包括气液分离槽（2）、液封槽（3）、循环液槽（4）、循环泵（5）、废碱槽（6）、废碱泵（7）、新碱槽（8）、新碱泵（9）、蒸氨碱液槽（10）、蒸氨塔（11）、脱硫塔（12），其特征是，所述装置还包括脱硫设备（1）。

2.根据权利要求1所述的焦化煤气二次深脱硫装置，其特征是，所述脱硫设备（1）为超重力脱硫机、鼓泡式塔、空喷塔或填料塔。

3.一种根据权利要求1所述的焦化煤气二次深脱硫方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

A、从蒸氨工段现有的新碱槽（8）旁边的新碱泵（9）侧线抽取一部分新碱液送进循环液槽（4）；

B、碱液送进循环液槽（4）以后，经过循环泵（5）输送进脱硫设备（1），与煤气并流或者逆流进入，吸收反应瞬间完成；气体和液体一并进入气液分离槽（2），气体从气液分离槽（2）的上部排出，液体进入循环液槽（4），重新经过循环泵（5）循环吸收硫化氢；由于脱硫以后的煤气中含有一定量的水，在煤气进入主管道以后，设置液封槽（3）收集煤气中的部分冷凝水；

C、反应6-16h时间后，将一部分脱硫富液从循环泵（5）侧线引出进入废碱槽（6）储存，同时补充同等体积量的新碱进入系统；富液量达到2-10m3后，用废碱泵（7）送入蒸氨碱液槽（10）参与固定铵盐的分解；

D、蒸氨碱液槽（10）中反应后的富液进入蒸氨塔（11）中参与蒸氨，从蒸氨塔（11）中蒸出的氨气进行冷却后和硫化氢再一同进入脱硫塔（12）进行脱硫，从而完成脱硫。

4.根据权利要求3所述的焦化煤气二次深脱硫方法，其特征是，所述碱液为NaOH溶液或 KOH溶液。

5.根据权利要求4所述的焦化煤气二次深脱硫方法，其特征是，对于氨法脱硫工艺，所述碱液采用NaOH溶液，脱硫废液的蒸氨气返回脱硫系统。

6.根据权利要求4所述的焦化煤气二次深脱硫方法，其特征是，对于钠法脱硫工艺，所述碱液采用NaOH溶液，脱硫废液的蒸氨气进入氨吸收系统。

7.根据权利要求4所述的焦化煤气二次深脱硫方法，其特征是，对于AS脱硫工艺，所述碱液采用NaOH溶液，脱硫废液进入AS系统的氨硫系统，分解固定铵盐。

8.根据权利要求4所述的焦化煤气二次深脱硫方法，其特征是，对于真空碳酸钾脱硫工艺，所述碱液采用KOH溶液，脱硫废液进入其脱硫系统。