焦炉煤气几种脱硫工艺介绍及发展情况
焦炉煤⽓⼏种脱硫⼯艺介绍及发展情况
介绍了焦炉煤⽓的组成和脱硫的必要性，重点介绍了⼏种常⽤的湿法脱硫⼯艺，即湿式吸收法[真空碳酸盐法、氨硫联合洗涤法(AS法)、单⼄醇胺法(MEA法)]和湿式氧化法[塔卡哈斯(TH)法、改良A.D.A法、HPF法、FRC法]，展望了新型脱硫⽅法，即超重⼒湿式氧化法脱硫，钨钼杂多化合物作催化剂和采⽤铁基脱硫剂的脱硫⽅法。
0 引⾔
焦炭是钢铁⾏业的重要原料。近年来，随着钢铁⾏业产能的不断增长，焦炭⾏业产能亦不断增长。⽬前，我国焦炭产能、产量均已位居全球第⼀。焦炉煤⽓是炼焦过程的副产品，是H2、CH4、CO2、CO 等⽓体组成的混合物，焦炉煤⽓的产率和构成取决于炼焦⽤煤的质量及炼焦过程操作条件。
焦炉煤⽓是⼀种⾼热值煤⽓，可作燃料使⽤，也可⽤作化⼯产品的重要原料，如合成氨、甲醇等。焦炉煤⽓⽆论是作燃料，还是作⽣产原料，使⽤前需进⾏净化处理，以脱除煤⽓中H2S 及HCN等，满⾜环保和⽣产要求。
1 焦炉煤⽓组成
炼焦过程中，除⽣成H2、CH4 等可燃性⽓体外，⼀些杂质⽓体也伴随产⽣，如H2S、NH3、HCN 等。
煤⽓中的H2S 含量⼀般为5～8 g/m3，HCN 含量为1～2.5 g/m3。
焦炉煤⽓组成情况见表1。
2 焦炉煤⽓脱硫技术简介
焦炉煤⽓脱硫⼯艺可分为⼲法脱硫⼯艺和湿法脱硫⼯艺2 ⼤类。
2.1 ⼲法脱硫⼯艺
⼲法脱硫⼯艺是指使⽤固体脱硫剂，在固定床层中进⾏H2S 的物理或化学吸附、吸收与化学反应。⼲法脱硫技术主要包括活性炭系、铁系、锌系、铜系、锰系及钙系等脱硫剂。
⼲法脱硫效率⾼，⽣产成本低，但脱硫剂需要定期更换，劳动强度⼤，同时失效的脱硫剂需进⾏处理。因此，⼲法脱硫⼯艺主要⽤于湿法脱硫后的精脱硫。
2.2 湿法脱硫⼯艺
湿法脱硫⼯艺是指利⽤液体形式的脱硫剂脱除煤⽓中的H2S 和HCN。按溶液的吸收和再⽣性质⼜分为湿式吸收法，包括物理吸收法、化学吸收法和物理—化学吸收法以及湿式氧化法。
湿法脱硫具有焦炉煤⽓处理量⼤、脱硫效率⾼等特点，在国内焦炉煤⽓脱硫中较为常⽤。
3 典型湿法脱硫⼯艺
湿法脱硫⼯艺包括湿式吸收法和湿式氧化法。
3.1 湿式吸收法
湿式吸收法是以单⼄醇胺、碳酸盐及氨溶液等不同的碱源作吸收液，吸收焦炉煤⽓中的H2S 和HCN，吸收液在⼀定操作条件下经解吸释放出H2S等酸性⽓体，借助制酸⼯艺或克劳斯⼯艺，将酸性⽓体转化⽣成硫酸或硫磺产品。湿式吸收法包括真空碳酸盐法、氨硫联合洗涤法及单⼄醇胺法。
3.1.1 真空碳酸盐法危险品有几种
真空碳酸盐法脱硫⼯艺是—种物理— 化学吸收⽅法，溶液中起吸收作⽤的是碳酸钠（或碳酸钾）。焦炉煤⽓与吸收液逆
真空碳酸盐法脱硫⼯艺是—种物理— 化学吸收⽅法，溶液中起吸收作⽤的是碳酸钠（或碳酸钾）。焦炉煤⽓与吸收液逆流进⾏传质并发⽣反应，HCN、H2S 及CO2 被吸收液吸。吸收了H2S 的等酸性⽓体的溶液循环到再⽣塔，在⼀定操作条件下，H2S 等酸性⽓体析出，实现吸收液的再⽣。酸性⽓体经克劳斯法⽣成硫磺或经Topsoe 法⽣成浓硫酸。
该⼯艺特点如下：
（1）脱硫剂单⼀，脱硫效率可达99%；（2）产品质量好，硫磺纯度可达99.7%；（3）采⽤真空解吸，操作温度低，为50～60 ℃，可有效利⽤循环氨⽔余热。
3.1.2 氨- 硫联合洗涤法（A S 法）
以煤⽓中的NH3 为碱源，以洗氨塔的富液作为吸收液吸收H2S 和HCN。脱硫效果取决于富氨循环液中的氨浓度，氨浓度越⾼脱硫效果越好，但同时⼜受制于氨的吸收率，氨浓度越⾼则氨的吸收率越低，因此，脱硫效果较差，⼀般吸收塔出⼝煤⽓中的H2S 含量只能≤500 mg/m3。
3.1.3 单⼄醇胺法（MEA 法）
MEA 脱硫⼯艺是宝钢化⼯公司焦化⼆期⼯程从⽇本钢管公司引进的Sulfiban 脱硫脱氰⼯艺。该⼯艺主要以15%的MEA ⽔溶液作为吸收液，在低温下吸收，⾼温下解吸。产⽣的酸性⽓体进⼀步⽤于制取硫磺或硫酸。
该⼯艺主要特点如下：（1）脱硫脱氰效率较⾼；（2）施⼯占地⾯积⼩，投资⼩。
MEA 脱硫⼯艺的缺点是操作过程中MEA 与其中的COS 及CO2 等发⽣不可逆反应，造成MEA 损失；MEA 价格昂贵，⽣产运⾏成本偏⾼。
3.2 湿式氧化法
湿式氧化法利⽤含有催化剂的碱性吸收液吸收焦炉煤⽓中的酸性⽓体，再将反应液在催化剂的作⽤下进⾏再⽣，同时将含硫反应物中的硫氧化成单质硫，是较普遍的焦炉煤⽓脱硫脱氰⽅法。
该⼯艺特点如下：（1）脱硫效果好，脱硫效率可达98.6%；（2）通过催化剂的氧化作⽤将H2S 氧化为单质S，便于利⽤；（3）操作条件温和，操作压⼒低，节省设备投资；（4）脱硫剂均可再⽣，运⾏成本较低。
湿式氧化法包括塔卡哈斯（TH 法）、改良蒽醌⼆磺酸钠（A.D.A）法、醌钴铁类（HPF）法和FRC 法。
3.2.1 TH 法
宝钢焦化⼀期⼯程采⽤从⽇本新⽇铁公司成套引进的TH ⼯艺。该⼯艺由Takahax 法脱硫脱氰和Hirohax 法废液处理两部分组成。脱硫部分以煤⽓中的氨为碱源，以1,4 萘醌-2 磺酸钠为催化剂；废液处理部分在273 ℃、7.5 MPa 下以氧化还原法将脱硫废液中的（NH4） 2S2O3 和NH4SCN 转化为硫铵和硫酸。
TH ⼯艺特点如下：（1）脱硫脱氰效率⾼，以氨为碱源；（2）吸收过程吸收液和解吸过程空⽓量较
⼤，因此能耗偏⾼；（3）需配建硫铵装置；（4）操作稳定性较好。
3.2.2 A.D.A 法
A.D.A 法是以钠为碱源，以钒作为脱硫的基本催化剂，A. D. A 作为还原态钒的再⽣载氧体，适量添加酒⽯酸钾钠（或少量三氯化铁及⼄⼆胺四⼄酸）组成脱硫液，脱硫效率⾼，国内⽐较普遍应⽤在城市民⽤煤⽓净化⼯艺中。
A.D.A 法存在的主要问题如下：（1）悬浮液的硫磺颗粒⼩，不便于收集，易附着，造成设备堵塞；（2）副反应消耗部分脱硫液，成本偏⾼；（3）不便应⽤于脱除有机硫和氰化氢；（4）脱硫废液难于处理。
3.2.3 HPF 法
HPF 法是利⽤焦炉煤⽓中的氨为吸收剂、HPF为催化剂的湿式液相催化氧化脱硫脱氰⼯艺。
HPF 催化剂活性⾼，流动性好，对脱硫脱氰过程和再⽣过程均有催化作⽤，且能减缓设备和管道的堵塞。
HPF 催化剂活性⾼，流动性好，对脱硫脱氰过程和再⽣过程均有催化作⽤，且能减缓设备和管道的堵塞。
在运⾏过程中，脱硫液中盐类积累速度缓慢，废液量少，可将脱硫脱氰废液搀⼊炼焦配煤中。⽣产实践表明，搀⼊配煤中的脱硫废液的盐类，在炭化室内受⾼温影响，裂解⽣成H2S，其中⼤部分⽓体进⼊荒煤⽓，极少部分与焦碳反应。⽽焦碳中的硫含量仅为0.03%～0.05%，焦碳强度和耐磨性等指标均⽆明显变化。废液中的NH4SCN 在⾼温裂解时转化为NH3、CO2、N2。因此，煤⽓脱硫脱氰装置中产⽣的NH4SCN 不会积累。
由于HPF 法以⽓体氨为碱源，故不能⽤于处理硫含量较⾼的⽓体。该法脱硫操作环境差，回收的硫磺质量较差，收率低。
3.2.4 FRC 法
FRC 法是以2，4，6- （）作为催化剂，由Fumaks-Rhodacs 法脱硫脱氰、Compacs 法废液焚烧和⼲接触法三法结合制取浓硫酸的⼯艺。
由宝钢焦化三期⼯程和天津第⼆煤⽓⼚从⽇本⼤阪煤⽓公司引进的该⼯艺，以煤⽓中的氨为碱源，为催化剂，来脱除煤⽓中的H2S 和HCN。
FRC 法具有以下特点：（1）脱硫脱氰效率⾼，净化后的煤⽓中H2S 和HCN 可达到20～100mg/m3；（2）催化剂消耗量少，便宜易得，但由于属于爆炸危险品，故需对其进⾏严格安全监管，
运输储存要求较⾼；（3）采⽤⾼效预混喷嘴，⼤⼤降低再⽣空⽓⽤量；（4）⼯艺流程较长；投资较⾼。
4 展望
4.1 超重⼒湿式氧化法脱硫⼯艺
潘红霞等搭建了旋转填料床吸收装置，利⽤超重⼒提⾼⽓液传质效率，缩短⽓液接触时间。该研究以H2S、CO2 混合⽓模拟焦炉煤⽓。研究结果表明，最佳的超重⼒因⼦为63.79，最佳液⽓⽐为50∶1 ，实验中脱硫率基本可以达到95%以上，为焦炉煤⽓脱硫提供了⼀种新思路。
4.2 钨钼杂多化合物为催化剂的脱硫⼯艺
王睿等以钨钼杂多化合物作为催化剂，研发了新的脱硫⼯艺，应⽤于天然⽓脱硫。经研究发现，在最佳⼯艺下，在吸收H2S 的同时，发⽣氧化还原反应，杂多酸变为单电⼦杂多兰，H2S 变为S，最后利⽤空⽓中的氧⽓将单电⼦杂多兰氧化为杂多酸，实现杂多酸的循环利⽤。该⼯艺脱硫效率可达95%以上。
4.3 络合铁脱硫⼯艺
20 世纪70 年代，美国空⽓资源公司开发了Lo-Cat ⼯艺，奥地利联合⼯程公司联合维也纳技术⼤学研发了优化后的Lo-Cat ⼯艺，即Sulfint ⼯艺。该⼯艺可降低催化剂消耗，节省操作成本。
国内也有学者致⼒于改进Lo-Cat ⼯艺，典型的有龙胆酸—铁法、FD 法及ATMP—Fe 法等。磺基⽔杨酸络合盐⽤作FD 法的脱硫剂，唐⼭绿源环保该⼯艺已经应⽤于⼯业⽣产。
5 结语
⽬前，焦炉煤⽓的脱硫技术不断取得新的突破。各种脱硫⽅法都有其优缺点。要想达到最佳的脱硫效果，必须结合各种⼯艺的优势，实现优势互补，合理调配⼯艺流程，搭建出综合的⼯艺路线。
随着科研⼯作者的不断努⼒，焦炉煤⽓的应⽤途径越来越⼴。由于有些利⽤途径，例如利⽤焦炉煤⽓制甲醇对焦炉煤⽓洁净度要求较⾼，故需要脱硫技术与时俱进，不断更新。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。