焦化化产车间焦炉煤气的脱硫工艺及优化改造

焦化化产车间焦炉煤气的脱硫工艺及优化改造

刘洁  ,张建建

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西  太原  030003）

【摘要】：本论文旨在研究焦化化产车间焦炉煤气的脱硫工艺及其优化改造。详细分析了目前常用的脱硫工艺，包括湿法脱硫、干法脱硫，并对它们的原理、特点和工艺进行了比较，表明了MEA法+氧化铁法干法脱硫工艺具有流程短、方法简单、环保效益显著、经济效益好等特点。针对焦炉煤气脱硫存在的问题，提出了一系列的优化改造方案，包括工艺改进、设备升级和运行管理等方面。希望可以通过本文的研究，促进生产工艺的发展和进步。

【关键词】：焦化焦炉煤气；脱硫工艺；优化改造

引言 
    焦炉煤气脱硫是化产车间的重要作用之一。因焦炉煤气中含有硫化氢、氰化氢等杂质，对煤气净化设备及煤气输送设施造成严重腐蚀，因H2S在燃烧后产生的SO2会造成烟气SO2超标，因此，必须对焦炉煤气进行脱硫。焦炉煤气脱硫不仅可以提高煤气质量，还可以有效降低对环境的伤害。对焦炉煤气进行脱硫工艺的研究和优化改造，实现车间的清洁生产、减少污染物排放、提高环境质量具有重要的现实意义和应用价值。

1、焦化厂焦炉煤气脱硫工艺分析

1.1湿法脱硫工艺

焦炉煤气中的硫化物主要包括硫化氢（H2S）和氰化氢（HCN）。脱硫的目的是减少硫化物对环境和设备的腐蚀作用，保护环境和提高设备的使用寿命。湿法脱硫工艺是指在脱硫过程中使用液体吸收剂与煤气直接进行接触，将硫化物溶解或转化为易于处理的形式。湿法脱硫工艺有HPF 法、TH 法、FRC 法、改良ADA 法、AS法、真空碳酸钾法、MEA法等。 AS法、HPF法、真空碳酸钾法和MEA法脱硫最为常用。

1.1.1 常用湿法脱硫工艺原理

AS法煤气脱硫工艺是以焦炉煤气中的氨为碱源，用洗氨后的富氨水吸收煤气中的硫化氢；HPF法脱硫工艺是以煤气中的氨为碱源、HPF为催化剂来脱除煤气中的硫化氢；真空碳酸钾法煤气脱硫是利用碳酸钾溶液吸收焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢；MEA法脱硫工艺是采用15%的MEA溶液与焦炉煤气逆向接触，吸收煤气中的H2S、HCN等气体，之后焦炉煤气从吸收塔顶排出。

1.1.2常用湿法脱硫工艺比较

AS法、HPF法、真空碳酸钾法和MEA法是目前中国钢铁焦化企业应用最多的焦炉煤气脱硫方法。从脱硫剂、工艺优缺点和环保效果等方面对这四种工艺进行对比分析，MEA法脱硫综合效果更好。（见表1）。

表1   各湿法脱硫工艺技术比较

1.2  干法脱硫工艺

干法脱硫工艺是利用固体脱硫剂将煤气中的H2S脱除。干法脱硫工艺设备比较简单、操作容易、净化程度高，但装置笨重、占地面积大、间歇更换和再生脱硫剂劳动强度大。常用干法脱硫主要有催化法活性炭法、氧化铁法、氧化锌法及钴钼加氢串氧化锌脱硫工艺。

1.2.1常用干法脱硫工艺原理

    催化法活性炭脱硫是活性炭经浸渍铜、铁等活性金属后，焦炉煤气通过脱硫剂，有机硫被催化转化为硫化氢，再被活性炭吸附或至后续精脱硫工段脱除的方法；氧化铁法脱硫是含有Fe2O3的固体颗粒脱硫剂与煤气接触，Fe2O3与H2S作用，可生成硫化亚铁、二硫化铁或多硫化铁，从而脱除煤气中的硫化氢；氧化锌法脱硫是煤气中H2S吸附于氧化锌晶体表面后发生解离，生成ZnS和水，从而去除煤气中的H2S；钴钼加氢串氧化锌脱硫是一种有机硫的脱除方法，通过将有机硫加氢转化为无机硫（H2S）再用氧化锌法脱除硫化物的方法。

1.2.2常用干法脱硫工艺比较（见表2）

    活性炭法、氧化铁法、氧化锌法及钴钼加氢串氧化锌脱硫工艺是目前应用最多的焦炉煤气脱硫方法。从脱硫剂、工艺优缺点和环保效果等方面对这四种工艺进行对比分析，氧化铁法脱硫综合效果更好。（见表2）。

表2   干法脱硫工艺技术比较

2、对于脱硫系统的问题分析
2.1效率问题

脱硫系统的效率是一个重要指标。如果脱硫效率低，即无法有效去除焦炉中的硫化氢，可能会导致煤气管道设备腐蚀、轧钢工序质量异常以及烟气中二氧化硫超标的环境污染问题。可能的原因包括脱硫剂的选择不当、工艺参数设置或运行不合理以及设备运行不稳定等。

2.2能耗问题

脱硫系统的运行能耗是另一个需要关注的问题。如果能耗过高，会增加生产成本，并对环境造成不利影响。可能的原因包括设备选择不当、操作参数调整不合理，或系统能量回收利用不充分等。

2.3产物处理问题

脱硫系统的操作过程会产生一定量的脱硫产物，如废脱硫液、固体废脱硫剂等。这些产物的处理和处置是一个重要环节，如果处理不当，可能对环境造成二次污染。可能的问题包括处理设施不完善、处置方法选择不当，或处理过程中产生的废物无法合理利用等。

2.4设备运行稳定性问题

脱硫系统的设备运行稳定性是关键，如果设备经常出现故障或停机，会影响生产效率和脱硫效果。可能的原因包括设备维护保养不到位、操作不规范或设备老化等。

2.5环保合规问题

焦化焦炉煤气脱硫系统需要符合相关的环保法规和标准。如果系统设计或运行不符合要求，可能会面临环保合规问题，可能导致罚款或停产等后果。可能的原因包括技术水平不达标、监测和报告不完善，或管理不严格等。针对这些问题，需要进行系统的分析和评估，找出问题的具体原因，然后采取相应的措施进行改进和优化。

3、优化改造建议

3.1工艺选择优化

评估当前使用的脱硫工艺，并与其他可行的工艺进行比较。选择更高效、更环保的脱硫工艺，例如采用高效的湿法脱硫工艺或结合湿法+干法脱硫工艺的组合工艺。

3.2工艺参数优化

对脱硫工艺的操作参数进行优化调整，以提高脱硫效率和降低能耗。优化参数包括脱硫剂用量、反应温度、气体流速等。通过合理的参数设置，使脱硫系统能够在最佳状态下运行。

3.3设备更新升级

评估脱硫设备的运行状况和性能，如果存在老化、损坏或效率低下的设备，考虑进行更新升级。扩大设备处理能力，选择高效、耐腐蚀的设备，并确保设备的维护保养得到及时和有效的管理。

3.4能量回收利用

研究能量回收利用的方法，例如废水、废气余热回收，蒸汽冷凝水余热利用等。通过合理设计和配置，使系统能够最大限度地回收和利用能量，降低能耗。

3.5产物处理优化

对脱硫产物的处理和处置进行优化。采用合适的处理设施和方法，确保产物的无害化处理和资源化利用。例如，对石膏进行综合利用或销售，对废水进行处理和回用等。

3.6管理和监测强化

加强脱硫系统的管理和监测，确保系统运行符合环保法规和标准要求。建立完善的监测和报告机制，及时发现和解决问题，确保系统的稳定运行和环保合规。

4、结束语

综上所述，焦化化产车间焦炉煤气的脱硫工艺是关乎产品质量和环境保护的重要课题。然而，在实际应用中仍存在一些挑战和改进空间。因此，进一步的优化改造是必要的，可以通过提高脱硫效率、降低能耗和废液环保处理等方面实现。这将为焦化化产车间的脱硫工艺提供更高效、环保和经济可行的解决方案，为推动工业发展与环境保护的协调发展做出积极贡献。

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