年产170万吨焦炭焦化厂COG净化工艺及设备初步设计(4)

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的碱洗段喷洒，再返回到蒸氨装置中去分解固定的铵盐。

（1）AS法煤气脱硫的工艺流程

图2.5为洗氨和脱硫装置的工艺流程。因脱硫过程是吸收操作，一般要保证洗涤系统在尽可能低的温度下操作。由于水洗氨的反应为放热反应，必须及时地将加入到系统的热量和吸收反应的反应热除掉，以防止热量的积聚而形成局部过热而影响吸收的效率。半富氨水在进入脱硫塔上段之前需要增加冷却器，通过冷却器可将入塔半富氨水的温度从26℃下降到22℃，以确保整个脱硫塔从上至下达到等温操作。

实际的生产操作证明，NH3/H2S比值必须达到4以上。此时，脱硫塔塔底富液中的CO2/H2S比值可达到3左右，脱酸贫液中的硫化氢含量不会高于2.5g/L，含氨量在20~25g/L。为了在操作中保持脱硫塔脱硫段内的NH3/H2S比值，强化脱硫塔上段洗氨段的洗氨操作是非常重要的。

（2）对氨硫循环洗涤法煤气脱硫工艺的评价

AS法煤气脱硫工艺是以氨为碱源的氨水脱硫法。脱硫装置设置在鼓风机前采用负压操作，具有煤气温度制度合理和节省能耗的特点。AS法利用焦炉煤气自身的氨作为碱源，不需要另外再添加脱硫用的碱液，且无二次污染，所得产品硫磺的产量高、质量好，纯度可达99.7%以上，且产品畅销，但也存在不足之处：

①AS法煤气脱硫工艺的脱硫效率比较低，经过脱硫塔后煤气中的含硫量一般仍在500mg/m3以上，有的甚至高达800mg/m3，难以达到我国对焦化企业准入条件的要求。

②蒸氨装置所得的氨气用氨分解装置将氨破坏，所以没有获得氨的产品。

2.2.4 采用压力脱酸的氨水法煤气脱硫脱氰

压力脱酸的氨水法煤气脱硫脱氰工艺简称FAS法。压力脱酸的氨水法煤气脱硫脱氰工艺不会产生二次污染、易于操作，还能获得高纯度的硫磺产品[12]。 （1）FAS法煤气脱硫的工艺流程

图2.6所示的是FAS法煤气脱硫脱氰的工艺流程。

从图2-6中可看出，来自鼓风机的焦炉煤气以45℃进入脱硫塔下部的煤气预冷段， 在富液槽中，用高压泵对吸收了硫化氢的富液进行加压，和脱酸塔过来的热贫液进行换热、再用蒸汽对其加热到140℃后再送入脱氰塔进行脱氰。从脱氰塔顶吹入直接蒸汽。富液中的硫化氢和CO2等酸性组分从脱酸塔顶逸出，可直接送硫回收装置生产高纯度硫磺。脱除硫化氢后的贫液经过换热和冷却后再送入到贫液槽中。

脱硫液循环过程中，多少会出现副产品盐类的积累，故须连续抽出部分贫液作为排污，排污的贫液可送至蒸氨原料槽与剩余氨水一起送蒸氨塔蒸氨。 （2）FAS法煤气脱硫新工艺的特点

①酸性气体在硫回收装置中能生产出高纯度硫磺。整个脱硫系统中没有多余的废液产生，也不会产生二次污染。

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②可大大减少SO2的排放量，将硫生产元素硫。将会减少含氮氧化物的排放，同时增产话费硫铵，达到了节能、减少废物废水的排放、环保、增加脱硫效率的良好结果。

图2.6 FAS法煤气脱硫脱氰的工艺流程

2.2.5 改良蒽醌（ADA）法煤气脱硫脱氰

蒽醌法也称ADA法。后经改进在脱硫液中增加了添加剂，对H2S的化学活性提高，脱硫率达99%；副反应Na2S2O3的生成基本得到了控制；脱硫液稳定无毒；对操作条件的适应性强。改进后的方法称作改良ADA法[13]。该法在我国被广泛采用，但ADA价高，资源偏紧，因此进一步推广受到限制。 （1）生产工艺原理 在脱硫塔内进行的反应

①煤气中H2S和HCN被碱液吸收

Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS Na2CO3+2HCN=2NaCN+H2O+CO2

②偏钒酸钠和NaHS发生反应，生成产物焦钒酸钠并析出单质硫

4NaVO3+2NaHS+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S

③焦钒酸钠在碱性脱硫液中被氧化态的ADA氧化再生为偏钒酸钠 在再生塔内进行的反应

①还原态的ADA被氧化为氧化态ADA ②H2O2可将V+4氧化成为V+5

③H2O2可与HS-反应析出元素硫 （2）生产工艺流程

如图2.7所示，焦炉煤气进入脱硫塔底，ADA脱硫溶液由塔上部进入，自上而下喷

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淋，吸收煤气中的硫化氢。吸收了硫化氢的ADA溶液从脱硫塔底流出，经过液封槽进入到反应槽中。反应后的溶液由溶液循环泵经过加热（夏季为冷却）后送入再生塔。与此同时，和送入塔底的压缩空气自下而上并流接触进行氧化再生，经过再生的ADA溶液由再生塔上部流出，经液位调节器返回脱硫塔循环使用。

图2.7 改良ADA法煤气脱硫工艺流程

硫膏经贮斗放入熔硫釜，熔融后的熔融硫加入硫磺冷却盘，自然冷却为产品硫磺。

2.2.6 栲胶法

栲胶法在20世纪70年代由我国广西化工研究所等开发。这种脱硫方法是在改良ADA法的基础上对其进行改进后得到的一种更好的方法，这种脱硫方法的脱硫效率、溶液硫容量和硫回收率等技术指标和改良ADA法相当，而且最为突出的优点就是是运行费用比较低，可以避免硫磺堵塔的问题[14]。

2.2.7 萘醌法（TH法）

萘醌法是20世纪60年代由日本东京煤气公司开发的脱硫脱氰工艺。初期使用碳酸钠或者氢氧化钠作为碱源，后来在70年代改用焦炉煤气中的氨为碱源。

（1）萘醌法（TH法）煤气脱硫脱氢的工艺流程[15]

将硫代硫酸铵及硫氰酸铵转化为硫铵和硫酸作为母液再送往硫铵生产装置生产硫铵。萘醌法煤气脱硫脱氰工艺流程图如图2.8所示。

煤气与添加了催化剂的脱硫液在脱硫塔中进行逆流接触，煤气中的H2S、HCN等酸性气体被脱硫液吸收，然后将脱硫液冷却后送到再生塔与空气并流而上。再生后的脱硫液大部分返回脱硫塔中循环使用，小部分送往Hirohax装置进行处理。再生后的尾气经第一回收塔、第二回收塔洗涤后排往大气。

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送往Hirohax装置的脱硫液在原料槽中需加入适量的浓氨水，并加入少量硝酸作为缓蚀剂，升压后与高压空气混合，再送经换热器与反应气体全部氧化，所得氧化液经冷却后送至硫铵生产装置。

图2.8 萘醌法（TH法煤气脱硫脱氰的工艺流程

（2）萘醌法（TH法）煤气脱硫脱氢的主要特点： ①萘醌法的脱硫和脱氰的效率比较高。

②在脱硫塔中单质硫的生成量刚刚只能满足生成NH4SCN反应的需要，而不会析出多余的硫，因此不会因为单质硫的聚集而轻易地堵塞设备及管道。

③萘醌法工艺中废液的处理装置虽然工艺流程比较简单，设备的占地空间少，但其操作条件比较苛刻，需要在高温、高压和强腐蚀性条件下进行操作，因此主要设备的材质要求比较较高。

④因为吸收过程所需要的液气比较大，再生过程所需的空气量大，而且废液处理过程中的操作压力较高，因此整个工艺装置的电能消耗比较大。

2.2.8 苦味酸法（FRC法）

苦味酸法是在1958年由日本大阪煤气公司开发。该法用氨水作为脱硫剂，苦味酸作催化剂进行煤气的脱硫脱氰，废液用于制酸[16]。 （1）FR法煤气脱硫脱氰的工艺流程

如图2.9所示，煤气从脱硫塔下部进入，向上通过填料层与由塔顶喷淋的循环吸收液逆流接触，煤气中的H2S、HCN被吸收脱除。吸收了H2S、HCN的循环液从塔底抽出，经预混合喷嘴与来自空压机的压缩空气充分混合后送入再生塔底部，与高度分赛的

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气泡在再生塔上升的过程中部经气泡分离器引出，再用泵经循环液冷却器送往吸收塔顶部循环喷洒。从再生塔顶排出的硫泡沫送入缓冲槽，再用泵抽出，一部分送回再生塔顶用以消泡，另一部分送入离心机进行硫磺分离。分离所得的硫浆存于硫浆槽。所得滤液存于滤液槽，经滤液泵抽出送往废液浓缩装置的加热器循环液管路中。经浓缩的废液从循环液管路中引出，配入上述硫浆槽中，与硫浆一起经流浆泵抽送至浓缩液储槽，再用浓缩液泵送往制酸装置。由废液浓缩塔顶排出的含氨蒸汽送入初冷器前的吸煤气管道。由再生塔顶排出的含氨空气引入脱硫塔后的焦炉煤气管道中。

图2.9 FR法煤气脱硫工艺流程

（2）苦味酸法（FRC法）煤气脱硫脱氰的特点：

①苦味酸法的脱硫和脱氰的效率比较高，经过脱硫塔塔后的H2S和HCN气体的含量可分别降至20mg/m3及100mg/m3以下，含硫量和HCN的含量符合城市煤气标准。

②在再生塔中，再生的空气用量少，其用量仅仅为理论空气量的1.3倍，因此再生塔中出来的含氨尾气可以直接进入到脱硫塔的煤气管道中，不会产生危害。

③苦味酸氧化还原反应快，且价廉易得。

2.2.9 索尔菲班法煤气脱硫脱氰

索尔菲班法（Sulfiban)法脱硫工艺是使用单乙醇胺的水溶液（简称MEA）来直接吸收煤气中的H2S和HCN等酸性气体，这种方法属于湿式吸收法的范畴。

索尔菲班法煤气脱硫装置在煤气净化系统中是在粗苯回收工序之后，处在焦炉煤气净化工艺流程的后面部分。煤气在脱硫塔中与脱硫贫液接触，贫液吸收煤气中的酸性气体H2S、HCN及部分CO2后变成脱硫富液，富液在气提塔中用再沸器及再生器发生的贫液蒸汽进行气提，将酸性气体蒸出，脱硫富液变为脱硫贫液，脱硫贫液再进行循环使

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