真空碳酸鉀脫硫工藝

1、真空碳酸鉀脫硫工藝的介紹摘要：本文筒要介紹了馬鋼新區(qū)焦爐煤氣凈化系統(tǒng)的工藝流程、 詳細介紹了真 空碳酸鉀脫硫單元和克勞斯產(chǎn)元素單元的工藝流程、 主要參數(shù)、主要設(shè)備及其 工藝特點。1概述馬鋼新區(qū)焦爐煤氣凈化系統(tǒng)是與 2X70孔7.63m大容積焦爐（年產(chǎn)干全焦220 萬噸）相配套，煤氣處理量為13萬m3/h,采用的脫硫、脫鼠、脫氨工藝為噴 淋飽和器生產(chǎn)硫錢、真空碳酸鉀脫硫、克勞斯生產(chǎn)元素硫工藝（簡稱真空碳酸 鉀工藝），下面對此工藝進行介紹。2工藝流程煤氣凈化工藝由冷凝鼓風(fēng)、硫錢、終冷洗苯、脫硫、硫回收、粗苯蒸儲等單元 組成，其工藝流程見圖1,在此主要介紹脫硫單元和硫回收單元的工藝流程。脫硫單兀脫硫

2、單元的工藝流程見圖2:來自洗苯塔后的煤氣先經(jīng)過分離器除去從洗苯塔夾帶的油滴，然后進入脫硫塔，煤氣溫度約在27 C,壓力約為9kPa。脫硫塔下部填充聚丙烯鮑爾環(huán)填料， 吸收劑是再生塔底來的貧液（K2CO3溶液），貧液在聚丙烯鮑爾環(huán)填料頂部 噴灑，煤氣自下而上與貧液逆流接觸，煤氣中的 H2S、HCN、CO2等酸性氣 體被吸收，其主要反應(yīng)為：2KOH +C02 = K2CO3 + H2OK2CO3 + H2S = KHS + KHCO3K2CO3 CO2 H2O=2KHCO3K2CO3 +2HCN=2KCN +CO2 + H2O為了進一步降低焦爐煤氣中H2s含量，在脫硫塔上部增加了一個NaOH溶液洗

3、 滌段。在該洗滌段，將50% （wt. %） NaOH溶液用軟水稀釋到5%用來洗滌經(jīng) K2CO3溶液噴淋后的焦爐煤氣中的H2S,5 %的NaOH溶液在NaOH溶液洗滌 段使用后，送往蒸氨塔分解固定錢鹽。脫硫后的凈煤氣去用戶。脫硫塔底得到的富液通過泵先送入堿液循環(huán)槽，再經(jīng)富液/貧液換熱器與再生塔底出來的熱貧液換熱后，由頂部進入再生塔再生，再生塔內(nèi)裝有聚丙烯鮑爾 環(huán)填料，再生塔在真空低溫下運行，富液在塔底再沸器內(nèi)由熱源間接加熱，使 酸性成分解吸，其反應(yīng)如下：2KHCO3 = K2CO3 + CO2 + H2O2KHS + CO2 + H2O = K2CO3 + 2H2SKCN + KHCO3 =

4、K2CO3 + HCN富液解吸所需的熱量由一臺蒸汽再沸器和兩臺熱水再沸器提供，每臺再沸器提供所需熱量的50% o正常條件下，克勞斯裝置所產(chǎn)的低壓蒸汽全部用于蒸汽 再沸器，其余的熱量由熱水提供，熱水是在初冷器和脫硫單元之間循環(huán)使用。當(dāng)一臺熱水再沸器不能正常使用，所需的熱量由外部蒸汽管網(wǎng)提供的低壓蒸汽 補足；一旦當(dāng)一臺蒸汽再沸器不能正常供應(yīng)時，所需的熱量由熱水提供，每臺 熱水再沸器提供所需熱量的50%。再生后的貧液經(jīng)貧富液換熱和冷卻器冷卻后，由頂部進人脫硫塔循環(huán)使用。再生塔頂出來的酸性氣體進冷凝冷卻器，經(jīng)分離器除去冷凝液后，經(jīng)真空泵將酸性氣體送至硫回收工段。新堿（KOH）貯存于槽中，并通過計量泵向

5、循環(huán)堿液槽中補充。軟水用于循環(huán) 堿液系統(tǒng)的補水，補入循環(huán)堿液槽內(nèi)。為了調(diào)整循環(huán)堿液中鹽的含量，部分溶 液必須外排。廢液可以排放到已有的煤氣凈化裝置里。硫回收單元從再生塔頂來的酸汽（含有 H2S, HCN和少量的NH3及CO2 ）送入一個帶特 殊燃燒器的克勞斯爐，見圖3。在克勞斯爐燃燒室內(nèi)加入主空氣，使約 1/3的H2S燃燒生成SO2 , SO2再與 2/3的H2S反應(yīng)生成元素硫，反應(yīng)熱可使過程氣維持在1100 c左右，當(dāng)酸汽中H2s含量較低時，尚需補充少量煤氣。在燃燒室和催化床中同時發(fā)生HCN和NH3的分解反應(yīng)。為達到盡可能高的 H2S轉(zhuǎn)化率，通過在催化床后部加入 輔空氣來調(diào)整H2S/SO2。

6、克勞斯爐內(nèi)發(fā)生以下反應(yīng):H2S + 3/2O2 = SO2 + H2O2H2S + SO2=3/x SX + 2H2O2NH3 =N2 + 3H22HCN + 2H2O = N2 + 2CO2 + 3H2由克勞斯爐排出的高溫過程氣，經(jīng)廢熱鍋爐冷卻，安裝在廢熱鍋爐出口處的迷 宮式分離器將冷凝出來的液態(tài)硫磺分離，回收的熱量生產(chǎn) 120C,0.15MPa的 低壓蒸汽。由廢熱鍋爐排出的過程氣仍含有 H2s與SO2,使其進入克勞斯反應(yīng) 器，進一步使H2S與SO2反應(yīng)趨于完全，主反應(yīng)如下：2H2S + SO2 = 3/x SX + 2H2O為達到克勞斯反應(yīng)器進口溫度的要求， 將部分克勞斯爐出來的熱過程氣摻

7、入冷 卻后的過程氣中，熱過程氣量通過廢熱鍋爐的中央管來控制?？藙谒狗磻?yīng)器出來的過程氣經(jīng)硫冷凝器冷卻， 再經(jīng)分離器分離出液硫，經(jīng)硫封 槽匯入液硫貯槽貯存，定期用泵抽出送至硫結(jié)片機生產(chǎn)固體硫磺， 裝袋稱量外 銷。廢熱鍋爐帶有一個外置汽包，外置汽包內(nèi)裝有換熱管束，將克勞斯反應(yīng)器出來 的熱過程氣冷卻到約140 Co冷卻后的尾氣（溫度約為140 C、壓力約為 0.02MPa ）送入初冷器前荒煤氣管道里。廢熱鍋爐所產(chǎn)蒸汽用于再生塔的蒸汽 再沸器。廢熱鍋爐所需軟水由外部送來，首先進入鍋爐供水處理槽，槽內(nèi)通入直接蒸汽 加熱，進行蒸吹除氧，為使鍋爐供水符合標準，由試劑泵向水中加入化學(xué)試劑。 經(jīng)處理后的軟水用泵抽

8、出，進人廢熱鍋爐?？藙谒範t裝有火焰監(jiān)視器，并設(shè)有安全關(guān)閉機構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)酸汽、空氣流量太小, 煤氣、空氣壓力過低或鍋爐液位過低等不正常狀態(tài)時，克勞斯爐將自動關(guān)閉， 酸汽送往初冷器前煤氣管道。3主要參數(shù)煤氣凈化指標焦爐煤氣凈化前后的H2S,HCN含量見表1焦爐煤氣凈化前后的H2S、HCN含量煤氣指標H2S含量（mg/m3 ）HCN含量（mg/m3 ）粗焦爐煤氣76001500凈焦爐煤氣2005,6系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性好該工藝脫氨與脫硫相互獨立，工序之間的適應(yīng)性較好，對公用介質(zhì)（蒸汽和低 溫水）的要求相對較低，遇有停電、停汽、停水等特殊情況時，系統(tǒng)恢復(fù)生產(chǎn) 的時間較短，系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性好。

9、河南安陽鋼鐵公司焦爐煤氣脫硫脫匐項目（正在建設(shè)）（綠色援助計劃示范工程項目選登）新華社信息北京1 2月4日電實施單位：河南安陽鋼鐵集團公司項目概況：2 0 0 0年2月2 4日國家計委、原國家冶金工業(yè)局、河南省 計委與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu) （N E D O）在北京簽訂了基本協(xié)議書, 由河南安陽鋼鐵集團公司與新日本制鐵株式會社共同實施。技術(shù)特點：本項目采用真空碳酸鹽法脫硫技術(shù)，具有以下特點：1、脫硫 工藝是一獨立單元，與“AS”法比較，控制系統(tǒng)簡便、易于掌握。2、真空碳 酸鹽法脫硫所需碳酸鈉溶液可循環(huán)使用， 耗量少，真空解析減少脫硫廢液的產(chǎn)生, 克勞斯法生產(chǎn)硫磺產(chǎn)品純度比國內(nèi)“HPF”

10、法生產(chǎn)的純度高，達9 9 . 9 9 %。而且無熔硫過程中的廢氣污染，操作環(huán)境好。3、真空碳酸鹽法脫硫是用 低溫進行吸收液的再生，故不會產(chǎn)生腐蝕，主要設(shè)備采用碳鋼制作，很少部分采 用不銹鋼。4、“AS”法脫硫?qū)ο鄳?yīng)的工序及外部條件要求苛刻。而真空碳酸 鹽法脫硫工藝操作范圍彈性大，便于操作。5、該工藝采用循環(huán)氨水余熱再生， 無需消耗蒸汽，運行費用低。（真空碳酸鉀法與HPF法工藝的比較在煉焦過程中，煤中大約 30%的硫進入煤氣中，致使焦爐煤氣中的硫化氫含量一般在410g/m3。當(dāng)煤氣作為燃料燃燒時，會生成大量硫氧化物，嚴重污染大氣。同時，在軋鋼過程中，使用含硫量 較高的煤氣將影響鋼材的質(zhì)量，制約高

11、附加值優(yōu)質(zhì)鋼材的開發(fā)和生產(chǎn)。所以選擇合理、有效的焦爐 煤氣脫硫工藝顯得尤為重要。對于脫硫脫富工藝方案的選擇，應(yīng)遵循國家相關(guān)的節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng) 濟政策，并根據(jù)工程項目的總體需求，達到技術(shù)先進、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的最佳組合。目前我國 已經(jīng)建成的煤氣凈化系統(tǒng)中具有代表性的濕法脫硫工藝有以下幾種：1） 濕式氧化工藝：TH法、FRCJt、ADA&、HPK。2）濕式吸收工藝：單乙醇胺法（索爾菲班法）、氨硫聯(lián)合洗滌法（ AS 法）、真空碳酸鹽法。近年來，采用比較多的是真空碳酸鉀法脫硫工藝配合WS席U酸工藝和HPF法脫硫制硫磺工藝，我們根據(jù)工程設(shè)計和生產(chǎn)實踐， 對上述兩種工藝進行比較。兩種脫硫工藝的比較基準1

12、）兩種脫硫工藝的設(shè)汁條件一致，處理煤氣量 6.5萬m3/h;HPF法脫硫制硫磺工藝位于煤氣鼓風(fēng)機后；3）真空碳酸鉀法脫硫工藝布置在洗苯后，配套 WS席IJ酸工藝；4）真空碳酸鉀法脫硫工藝投資包括利用煤氣作為熱源所帶來的增加投資；5）兩種工藝方案所配套粗苯裝置的設(shè)備、管道材質(zhì)等裝備水平和自動控 制水平相同。兩種脫硫工藝的綜合比較兩種脫硫工藝的產(chǎn)品、原材料及消耗比較見表1,工藝綜合對比見表2,估算投資及生產(chǎn)費用見表3、表4。表1兩種脫硫工藝的產(chǎn)品、原材料及消耗項目HPF法脫硫配套制硫磺真空碳酸鉀法脫硫配套WS偉IJ酸原料及輔助材料PDS催化劑，t/a20液氨，t/a一127V2O5催化劑（一次裝填

13、量）,m338KOH (48%) , t/ a一201產(chǎn)品硫磺（含硫90%）, t/a3249硫酸(98%), t /a一8697動力消耗循環(huán)水(3245C) , m3/h180410冷凍水(1623C) , m3/ h125285純水，m3/ h一9工業(yè)水，m3/ h2生活水，m3/ h0.5蒸汽消耗量（未扣除自產(chǎn)蒸汽量），t/h4.32.5自產(chǎn)蒸汽(5.8MPa) , t/h4焦爐煤氣耗量，m3/ h-2壓縮空氣，m3/ h7020-裝機容量，kW19231986操作容量，kW12561217其中10kV總?cè)萘?kW150010kV操作容量，kW1000注：真空碳酸鉀法循環(huán)水用量已扣除利用

14、煤氣熱量帶來的初冷器用水量減少。未計HPF法造成的硫按產(chǎn)量的減少。表2兩種脫硫工藝的綜合對比HPF法脫硫配套制硫磺真空碳酸鉀法脫硫配套 HPF法脫硫配套制硫磺真空碳酸鉀法脫硫配套 WS用I酸脫硫脫富效率一般較高凈煤氣合格的可靠性一般可靠蒸汽用量較少少，可結(jié)余蒸汽冷卻水耗量較少較多電力耗量二者相當(dāng)環(huán)保不符合環(huán)保要求符合環(huán)保要求設(shè)備數(shù)量和總重少，總重小多，總重大操作難易較難較易產(chǎn)品品質(zhì)低高操作費用高低投資低高表3兩種脫硫方法工藝部分的投資估算（萬元）項目HPF法脫硫配套制硫磺真空碳酸鉀法脫硫配套 WS/tJ 酸國內(nèi)設(shè)備費35335263國內(nèi)安裝及材料費7561317引進設(shè)備費一2500引進專利和基本設(shè)計費一1250合計428910330V/TABLE結(jié)論由上述比較可知，雖然真空碳酸鉀法脫硫及WASH酸工藝一次性投資 高，但脫硫脫鼠效率優(yōu)于 HPFW脫硫及制硫磺工藝，經(jīng)濟效益、環(huán)保效果也 比較好。真空碳酸鉀法脫硫脫氟工藝為中冶焦耐公司在吸收國外先進經(jīng)驗和 生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，與高等院校合作開發(fā)的有自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硫工藝技 術(shù)。此工藝已在梅山化工焦爐易地大修配套煤氣凈化工程中得到應(yīng)用，目前