焦化脱硫提取技术

0前言

焦炉煤气是炼焦厂在得到焦炭和焦油产品的同时产生的一种可燃性气体，主要由氢气和甲烷构成，可以用作化工合成原料气和燃料。在炼焦过程中原料煤种约三分之一的硫转化成硫化氢，同时还会产生氰化氢等污染物，焦炉煤气若不脱除这些物质，在输送过程中会严重腐蚀设备；作为民用燃料使用会污染环境，损害人身健康；作为冶金燃料使用会严重影响钢铁产品与化工产品的质量。因此焦炉煤气必须经过净化和回收，脱除硫化氢和氰化氢后，才能作为工业合成原料气和燃料使用。

一般来说焦炉煤气脱硫脱氰工艺有砷矸法、A.D.A法、对苯二酚法、萘醌法、乙醇胺法、苦味酸法和HPF法等。在上述众多工艺中，HPF法因为以焦炉煤气中的氨为碱源，无需额外加入脱除剂、运行成本低而倍受青睐。在该工艺中氨与硫化氢、氰化氢等污染物经过复杂的化学反应生成含有硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵的废水。以一个年产220万吨焦炭的焦化公司为例，采用HPF法脱除焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢，每年产生约22000吨脱硫脱氰废液，废液中含有的硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵的浓度分别为140-150g/L、40-50g/L、5-10g/L，将这些废水直接排放不仅污染环境，而且造成上述化学品的浪费。

目前国内炼焦企业对上述废水几乎都没有进行深度处理，只是将其作为备煤用水，喷洒在煤堆上。这种方法虽然解决了废液的去处，表面看起来没有废液外排，但并没有从根本上解决问题，由于带有脱硫脱氰废液的煤进入焦化炉后，在高温下仍然转化成二氧化硫和硫化氢等含硫化合物，最终还是回到废液中。久而久之脱硫脱氰废液中的硫化物积累越来越多，一方面将会严重降低脱硫效果，另一方面造成对生产设备的严重腐蚀。而且由于废液中含有硫氰酸根离子，有强力的杀菌效果，无法采用生化方法对这些废水进行处理。

如何对焦炉煤气脱硫脱氰废液进行处理，甚至资源化利用一直是困扰煤气和炼焦企业的环保难题。

长春东狮科贸实业有限公司历经数年反复实践而开发出脱硫废液提盐技术专有技术。该技术采用“一步结晶”法，通过“高温分离，低温析出”的方法分离出脱硫废液中的硫氰酸盐、硫代硫酸盐（混品）并加以回收，对提取过程后剩余的脱硫废液进行循环利用。不但降低了废液中盐的含量，使焦炉煤气脱硫反应朝正方向进行，提高脱硫效率，而且使脱硫液可以循环利用，变废为宝的同时既提高了企业的经济效益，又解决了脱硫脱氰废液对环境的污染，具有显著的经济和社会效益。

脱硫废液处理装置主要是提取脱硫液中的副盐，使处理后脱硫液中副盐浓度降至10g/L以下，氨水循环使用；同时回收产品NH4SCN对外销售。

1工艺流程

本项目是一个物理变化过程，主要通过脱色、过滤、浓缩、过滤、结晶、过滤等一系列过程完成产品的提取。

工艺流程方块图见下图。

2工艺概述

（1）将脱硫车间排出的脱硫废液进行预处理，通过静置沉降、过滤，去掉其中的悬浮硫、硫泥、煤灰等杂质；

（2）向预处理液中加入一定量的活性炭，通过加温、搅拌、过滤等措施进行处理，得到合格清液，并分离出废活性炭，废活性炭由活性炭生产企业回收再生或加入到焦煤中焚烧,清液进入清液储槽供下工序使用；

（3）对脱硫清液进行减压浓缩。浓缩时，根据工艺要求慢慢补入脱硫清液或甩后母液，逐步提高脱硫清液中副盐的浓度，当浓缩到一定温度和浓度时，对浓缩液进行热过滤，分离出其中的硫代硫酸铵和硫酸铵作为副产品外卖。

（4）对过滤后的浓缩液进行冷却结晶，达到一定温度时析出硫氰酸铵晶体，再通过离心机进行固液分离，得到硫氰酸铵作为主导产品外卖；甩后母液补入到浓缩釜中，与脱硫清液一起继续进行浓缩，循环使用。

3本项目装置中采用新工艺新技术装备的评价

3.1技术创新点

(1)工艺先进：采用“一步结晶法”低温浓缩，在确保硫代硫酸铵不分解的温度下，完全回收脱硫液中的氨，供脱硫系统循环使用，节约用水，又避免排放造成的污染。

(2)设备创新：使用东狮科贸实业有限公司研制开发的专有设备，采用专有技术分离精制出附加值较高的硫氰酸铵，而不用化学方法提纯硫氰酸铵，避免造成二次污染。

3.2工艺特点

(1)实用：专有技术来自于东狮人生产实践过程中，成熟、可靠并且有几处生产车间样板可供客户工程技术人员实地查看。

(2)低能耗：本生产工艺技术单位产能能耗低于行业平均水平，每处理1立方脱硫废液仅消耗蒸汽0.8吨，行业平均为1-1.3吨；耗电85kwh,行业平均为90kwh以上。

（3）清洁环保：本系统最大的特点就是将本来污染环境的废弃物充分合理的加以利用，提取出来的氨水供脱硫系统循环使用，其它组分如硫氰酸铵、硫代硫酸铵等可以满足其他工业生产的使用要求，节约了大量的能源和资源，变废为宝，避免了污染，解决了环保问题，实现节能减排。

本系统除包装工段外，全密闭操作，生产环境清洁，无废水、废气外排，只有脱色时产生的少量活性炭，可送活性炭再生企业加工利用或配煤燃烧，无其他新的污染物产生。

4全自动显示与预警系统

4.1控制原理

自控系统采用高性能西门子S7-300型PLC为控制核心，配置现场仪表对过程参数进行检测，将信号送PLC进行采集处理。以工业计算机作为上位机，宽屏LCD液晶为显示器，上位机放置在主控制室内，采用组态软件，以系统工艺流程图作为主界面，在对应位置实时显示系统的主要参数和设备工作状态，参数超限报警，记录历史数据。操作人员可以在显示器上观测实时运行数据，对设备进行远方操作和调节，从而改善工作环境，提高工作效率。

4.2各反应釜监控参数说明及功能

（1）脱色釜 PLC实时采集容器内的真空压力、蒸汽压力和液体温度在显示器上实现各参数的显示及超限报警，在控制柜上设超限声光报警灯及报警复位按钮。

（2）浓缩釜 PLC实时采集容器内的液位、真空压力、蒸汽压力和液体温度在显示器上实现各参数的显示及超限报警，在控制柜上设超限声光报警灯及报警复位按钮。

（3）缓冲釜 PLC实时采集容器内的液体温度在显示器上实现各参数的显示及超限报警，在控制柜上设超限声光报警灯及报警复位按钮。

（4）结晶釜 PLC实时采集容器内的液体温度在显示器上实现各参数的显示及超限报警，在控制柜上设超限声光报警灯及报警复位按钮。

4.3控制柜

系统电源电压为3相380V供电，控制回路电压采用AC220V。电气控制柜采用标准GGD柜形式，并盘安装于电气控制室内，进线柜设总进线开关，配有电压表、电流表和指示灯；其余的GGD柜用于控制生产设备，所用低压电器选用国内知名品牌产品。柜内出线与设备间一般不经过中间端子，用导线直接连接。柜内控制线布置在线槽内，能完全容纳控制导线，所有导线用白塑料管打印编号。

5工程分析

5.1供配电

可按照装置日处理废液量，每立方米废液55kwh核算装机容量。电缆采用耐腐蚀型，电缆敷设以电缆桥架敷设为主，强电弱电分开敷设，局部穿PVC高强度塑料管或直埋敷设；电缆进出配电柜下的孔洞楼板等处用防火阻燃材料进行封堵。电缆桥架宜选用玻璃钢防腐型电缆桥架。

5.2厂房建筑

本项目需配套建设厂房建筑，一般采用钢筋混凝土框架结构，层高约5米，根据处理能力分为2-3层不等。建筑采用局部防腐或全面防腐处理。同时根据化工工程建设的有关标准和规范配套建设采暖通风、消防、照明等辅助设施。

5.3防雷、接地

本工程建筑大部分为第二类及第三类建、构筑物。对第二类工业建、构筑物考虑防直雷击和感应雷的措施。对第三类工业建、构筑物、考虑防直击雷的措施、其接地电阻不大于10欧姆；对所有用电设备和铠装电缆屏蔽层都进行保护接地，接地电阻不大于4欧姆。

5.4辅助工程动力及能耗

本项目需配套提供蒸汽、冷冻水、脱盐水及压缩空气等辅助能源，由业主方现有管道中就近供给至界区，此项由业主方负责施工，具体指标要求如下：

5.5项目岗位设置：（以日处理35m3废液为例）

6经济效益分析

6.1直接经济效益

以全年330天生产，日处理脱硫废液35m3为例，全年处理11550m³脱硫废液，回收1000吨硫氰酸铵，其直接经济效益：

（1）耗电：0.65元/度×85度×11550立方/年=63.8万元

（2）工资：22人×2.4万元/年=52.8万元

（3）蒸汽：0.8吨×11550×100元/吨=92.4万元

（4）活性炭：11550吨×0.3%（活性炭用量）×3500元/吨=12.13万元

（5）包装：60元/吨×1000吨=6万元

（6）维修费及消耗材料年费用按18万元计

（7）循环水消耗：2吨×330天×2元/吨=0.132万元

（8）循环水耗电：32KW×0.65元/KWh×24小时/天×330天=16.47万元

（9）年成本价总计：

63.8+52.8+92.4+12.13+6+18+0.132+16.47=261.732万元

（10）吨硫氰酸铵成本2617320÷1000=2617元

（11）销售价：4000～5000元/吨

（12）吨利润：4500-2617=1883元/吨

（13）全年利润1883元/吨×1000吨/年=188.3万元/年

6.2间接经济效益

副盐提取后废液不再用于配煤，降低了煤中的硫含量和二氧化硫的排放量，从而降低了生产成本，增加了效益。还有一点就是脱硫液中的副盐减少后，提高了硫化氢的吸收的效率，减少了催化剂及碱的用量，从而也降低了生产成本。

综合起来看，本项目带来的间接经济效益要远大于直接经济效益。

7其他说明

（1）本项目建设周期约需180天；

（2）项目投资额度可根据装置日处理能力及业主方特定要求另行概算；

（3）关键设备设计使用寿命10年

（4）工程承包方式：EPC方式，即工程总承包（土建及配套公辅设施除外）

8东狮提盐业绩表