焦化廠氨法脫硫工藝的改進

羅 成

(山西焦煤集團五麟煤焦開發(fā)有限責任公司，山西 汾陽 032200)

煤化工是以原煤為原料，通過相應的化學反應轉(zhuǎn)換為氣體、液體、固體燃料或者其他化學產(chǎn)品等。焦化廠作為最早的煤化工場所，其將原煤煉焦后產(chǎn)生焦炭主要應用于煉鋼企業(yè)的應用。據(jù)統(tǒng)計，煤化工過程所產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢物遠超過石油、天然氣行業(yè)。其中，對焦化廠含硫廢氣的處理尤為重要，傳統(tǒng)針對含硫廢氣、廢液通過普通干法脫硫、濕法脫硫或者二者結(jié)合方式所得的產(chǎn)物中含硫產(chǎn)品仍然會造成對環(huán)境的污染[1]。因此，當前急需對焦化廠脫硫工藝進行改進，以避免所得產(chǎn)物對環(huán)境的二次污染。

1 氨法脫硫工藝現(xiàn)狀分析

目前，針對焦化廠所排放出的廢水和廢氣中含有一定的硫成分可通過再利用的方式對其中的硫進行處理，但是對硫再利用率僅可達到40%，遠不能夠解決硫成分對環(huán)境造成的污染問題。本文重點研究了在不影響整體脫硫效率的基礎上，對氨法脫硫工藝進行改進，避免脫硫后產(chǎn)物對環(huán)境造成的二次污染。

1.1 氨法脫硫工藝概述

氨法脫硫工藝指的是將氨作為吸收劑將廢水、廢氣中的硫成分消除，涉及到的工藝流程包括對廢水、廢氣中的硫成分進行吸收；對所產(chǎn)生的中間產(chǎn)品進行處理；對最終產(chǎn)生的副產(chǎn)品進行制造。

硫成分吸收階段：以廢氣為例，將焦化廠所排出的廢氣增壓后進入煙氣脫硫系統(tǒng)，最終進入硫成分吸收塔。

中間產(chǎn)品處理階段：經(jīng)初步脫硫處理后的氣體(夾帶液滴)從煙囪排放，將氨漿液通過循環(huán)泵送入脫硫塔中，實現(xiàn)循環(huán)脫硫操作[2]。

副產(chǎn)品制造階段：將脫硫塔中經(jīng)氨法脫硫后的液體進行氧化，對所得的硫酸銨、硫氰酸銨等產(chǎn)物經(jīng)脫水操作后的產(chǎn)物進行分級處理并售賣。

目前，傳統(tǒng)氨法脫硫工藝流程如第72頁圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)氨法脫硫工藝流程圖

1.2 傳統(tǒng)氨法脫硫工藝的不足分析

傳統(tǒng)氨法脫硫工藝除了該工藝本身所采用的吸收劑對設備造成嚴重的腐蝕且容易發(fā)生氨逃逸等事故外，更主要的問題在于基于傳統(tǒng)氨法脫硫會產(chǎn)生大量的脫硫廢液，極易對環(huán)境造成二次污染。此外，傳統(tǒng)的氨法脫硫工藝還存在如下不足：

1) 傳統(tǒng)氨法脫硫工藝實際運行時還需加入一定量的脫硫劑，脫硫劑的加入所產(chǎn)生的脫硫廢液成分復雜，極易對環(huán)境造成污染；

2) 傳統(tǒng)氨法脫硫工藝必須進行提鹽操作，該項操作會影響硫成分的再利用，對后續(xù)氨法脫硫工藝的改進提出挑戰(zhàn)；

3) 傳統(tǒng)氨法脫硫工藝與其他脫硫工藝相比，所產(chǎn)生的脫硫廢液極易難處理[3]。

2 氨法脫硫工藝的改進

2.1 新型氨法脫硫工藝

基于傳統(tǒng)氨法脫硫工藝，并對其進行改進，改進后的新型氨法脫硫工藝流程如第72頁圖2所示。

如圖2所示，改進后的氨法脫硫系統(tǒng)包括有吸收系統(tǒng)、液體循環(huán)系統(tǒng)、硫化物結(jié)晶系統(tǒng)和過濾干燥系統(tǒng)。其中，在吸收系統(tǒng)中包含有噴淋器(1-3)、除霧器(1-4)、液位計(1-7)等裝置；液體循環(huán)系統(tǒng)可對水洗液、富液、和工藝水進行循環(huán)；硫化物結(jié)晶系統(tǒng)的主要設備為結(jié)晶反應釜(4)完成；過濾干燥系統(tǒng)包含有水力旋流器(5-1)、干燥箱(5-4)和真空皮帶脫水機(5-2)組成。

圖2 新型氨法脫硫工藝流程圖

改進后的新型氨法脫硫工藝與傳統(tǒng)氨法脫硫工藝的主要改進如下：

1) 進入吸收塔的空氣改為蒸汽；

2) 采用液位計替代浮沉閥對吸收塔中的液位進行監(jiān)測；

3) 經(jīng)初步脫硫后的廢氣并不直接通過煙囪排放至控制，而且再次進入去硫銨工段對廢氣進行凈化處理；

4) 系統(tǒng)采用電磁閥對液體流量進行控制；而且系統(tǒng)所需的來自蒸氨工段替代了傳統(tǒng)氨水的直接利用，實現(xiàn)對蒸氨工段的再利用[4]。

5) 將干燥階段中的真空皮帶脫水機替換為全密閉輸送機。

2.2 新型氨法脫硫工藝的優(yōu)勢

從理論上將，將傳統(tǒng)氨法脫硫工藝改進后與當前國內(nèi)其他脫硫工藝的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為如下幾點：

1) 該新型氨法脫硫工藝可對硫進行資源化利用；

2) 改進后的脫硫工藝的吸收塔中不需要空氣壓縮系統(tǒng)，可解決傳統(tǒng)氨法脫硫工藝所導致的管道堵塞和設備腐蝕的問題；

3) 新型氨法脫硫工藝不需要加入任何脫硫劑，使得富液中的雜質(zhì)減少，復雜程度減弱，可最大程度實現(xiàn)對硫資源的利用；

4) 新型氨法脫硫工藝將蒸餾裝置與結(jié)晶釜一體化應用，可有效避免反應過程對硫化鋅的污染。

3 新舊氨法脫硫工藝的對比

基于傳統(tǒng)氨法脫硫工藝改進后的新型氨法脫硫工藝仍然為濕法脫硫的范疇。從直觀上分析，改進前后氨法脫硫工藝的效果如圖3所示。

圖3 改進前、后氨法脫硫效果對比

如圖3所示，1#為采用傳統(tǒng)氨法脫硫工藝后的產(chǎn)物；2#為采用改進后的新型氨法脫硫工藝的產(chǎn)物。對比可知，采用改進后的新型氨法脫硫工藝可獲得更純的副產(chǎn)品，且產(chǎn)物中的硫成分降低明顯[5]。

從數(shù)據(jù)層面對比，對改進前、后氨法脫硫工藝處理后所得產(chǎn)物的pH值和硫含量進行測定，測定結(jié)果如表1所示。

表1 改進前、后氨法脫硫工藝脫硫效果對比

如表1所示，采用改進后的新型氨法脫硫工藝所得液體為堿性；且采用新型氨法脫硫工藝后產(chǎn)物中的硫含量降低明顯，脫硫效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)氨法脫硫工藝，脫硫效率從40%提升至98.98%。

4 結(jié)語

焦化廠為對原煤進行處理的場所之一，屬于煤化工行業(yè)。在實際生產(chǎn)中，若對焦化廠廢氣、廢水等處理不當極易造成環(huán)境污染，甚至會造成二次環(huán)境污染。本文重點針對傳統(tǒng)氨法脫硫工藝所產(chǎn)生廢液極易造成對環(huán)境的二次污染對脫硫工藝進行改進，重點解決了傳統(tǒng)氨法脫硫工藝容易造成設備腐蝕、硫化鋅污染等問題。同時，采用新型氨法脫硫工藝脫硫效率可提升58%，廢液從酸性變成堿性，減小對環(huán)境的二次污染。