精脱硫工艺

精脱硫工艺（共9篇）

精脱硫工艺 篇1

0 引言

随着钢铁行业的迅速发展, 需要更多的焦炭才能促进钢铁行业的持续发展, 但是在生产焦炭的过程中, 会产生大量的焦炉煤气。为了经济的可持续发展和资源的充分利用, 用焦炉煤气生产甲醇的过程中存在一些问题, 无法有效地完成焦炉煤气的脱硫, 导致生产出来的甲醇不纯。有时直接把焦炉煤气排向空中, 无法实现资源的充分利用, 造成很严重的环境污染问题。

1 在焦炉煤气制甲醇中使用精脱硫工艺

在使用焦炉煤气制甲醇时, 由于焦炉煤气中存在大量的硫化物, 要想获得纯净的甲醇, 必须在生产甲醇的过程中使用精脱硫工艺进行脱硫处理。将焦炉煤气进行脱硫处理, 一方面可以对焦炉煤气进行处理, 避免因直接排放焦炉煤气而造成空气污染。另一方面, 可以实现资源的充分利用, 在制造甲醇的过程中, 可以生产出其他有用的化学物质, 实现资源的充分利用。

2 焦炉煤气制甲醇的流程介绍

为生产焦炭而产生的焦炉煤气首先要对其进行湿法脱硫, 再将经过湿法脱硫后的焦炉煤气通入到3台往复式压缩机进行压缩, 将压强改变为2.1 MPa, 温度变为40℃, 之后再将处理后的焦炉煤气送往精脱硫阶段。首先将处理后的焦炉煤气通入过滤器, 再通入到预脱硫槽, 然后输送到初预热器, 对焦炉煤气进行加热, 加热之后, 再将处理后的焦炉煤气通入两级铁钼加氢转化器, 将硫化物转变成H2S, 将反应完的气体输送到盛有铁锰脱硫剂和氧化锌的容器中, 让气体与铁锰脱硫剂和氧化锌进行反应, 降低气体中含有的硫化物, 然后将处理后的气体输送到转化系统, 在转化系统中通入蒸汽, 再使用预热器预热炉对混合气体进行加热, 转送到转化炉顶端, 通入空气中的氧气, 让混合气体与空气中的氧气进行燃烧作用, 产生足够的热量来为甲烷的转换提供热量, 经燃烧后的混合气体输送到含有催化剂的反应室里, 让混合气体产生甲烷, 在气体的输出口处要注重对温度的控制, 有效地降低混合气体中甲烷的体积分数。输出的气体再输送到废热锅炉、预热器等一系列的脱硫装置中, 来吸收混合气体中硫化物的含量, 从而提高生产出来的甲醇的纯度。

3 焦炉煤气在进行净化时的工艺

3.1 焦炉煤气净化时需要达到的效果

焦炭产生的焦炉煤气含有大量的杂质, 并且净化的难度很大, 如果焦炉煤气不进行脱硫处理, 将会造成资源的浪费, 污染环境。要提高焦炉煤气的使用价值, 必须对影响焦炉煤气进行甲醇转换的各种硫化物和不饱和烯烃、焦油等物质进行处理, 从而达到净化甲醇的效果。

在对焦炉煤气进行脱硫处理时, 因为其中含有几种拥有很强的化学稳定性的有机硫, 使用湿法脱硫不能有效地清除这些有机硫, 所以就要采用其他方法来进行有机硫的清除, 即干法脱硫。

3.2 焦炉煤气脱硫的过程

首先要采用湿法脱硫来对焦炉煤气进行预处理, 以减少焦炉煤气中硫的含量, 这样可以避免加氢转化脱硫剂与各种有机硫化物进行结合, 降低加氢转化脱硫剂的活性。通过使用干法加氢转化方法来实施精脱硫。在生产甲醇的过程中, 湿法脱硫法与干法脱硫法双管齐下, 共同完成焦炉煤气的脱硫过程, 达到净化甲醇的目的。

对焦炉煤气进行湿法脱硫时, 有效地降低了焦炉煤气中硫的含量, 然后采用干法脱硫。干法脱硫法在除硫的过程中可以使用多种方法来达到脱硫的目的, 主要有水解法和加氢转化法。

在对焦炉煤气采用干法除硫中的水解法进行除硫时, 操作的温度一般维持在中低温才能让水解催化剂的活性维持在比较活跃的状态, 但是由于转化甲烷过程的放热反应, 会升高混合气体的温度, 因而无法为除去有机硫的过程提供适宜的温度, 使用水解法进行除硫, 并不能有效地吸收焦炉煤气中化学稳定性较强的硫化物, 只能适当地降低CS2和COS的含量, 这是水解法应用以来一直无法突破的难关。

在对焦炉煤气采用干法除硫中的加氢转化法时, 可以有效地除去焦炉煤气中含有的化学稳定性较高的硫化物, 包括硫醚和硫醇, 可以有效地净化焦炉煤气生产出来的甲醇, 提高甲醇的纯度。在使用加氢转化法进行脱硫时, 必须使用加氢转化催化剂, 包括钴钼、铁钼和镍钼, 并依靠焦炉煤气中的氢气来实现脱硫的过程。由于CO和CO2在通过加氢催化剂时会发生副反应, 提高产生甲烷反应的温度, 导致生产出来的甲醇纯度不高。在使用加氢转化法进行硫化物的转化时, 由于催化剂以及对温度控制不够好等原因, 导致经过加氢转化法后的硫化物无法进行有效地转化。在进行加氢转化时, 由于CO和不饱和烯烃在进行脱硫反应时会产生出碳, 生产出来的碳附着在催化剂中, 降低了催化剂与焦炉煤气的接触面积, 因而降低了反应的发生速度, 不利于脱硫步骤的顺利进行。在使用加氢转化方法进行脱硫时, 必须使用价格比较高昂的钴钼来充当加氢催化剂, 这种方法只能简单地处理天然气中存在的硫化物。

4 如何解决精脱硫工艺中存在的问题

4.1 针对水解法存在的缺陷的解决办法

水解法在处理化学稳定性较高的硫醚和硫醇时, 不能有效地完成除硫的过程, 因此, 在使用水解法进行除硫的过程中, 要想办法将硫醚和硫醇转变为CS2和COS那种化学稳定性不高的硫化物, 使各种硫化物在水解法中都能够得到有效的清除。

4.2 针对加氢转化法中存在的缺陷的解决方法

在进行加氢转化法进行脱硫工作时, 必须在进行脱硫之前降低CO和CO2的体积分数, 避免在焦炉煤气通过加氢催化剂时发生副反应, 不利于加氢转化过程中对硫化物的吸收与转化。

在加氢转化的过程中, 要提高化学稳定性较高的硫化物的转化率, 可以通过使用科学合理的催化剂, 以及为反应提供合适的温度的方法来促进化学反应的快速进行, 进而提高硫化物的加氢转化率。

在对焦炉煤气使用加氢转化法进行精脱硫任务时, 可以先使用活性不高的铁钼加氢催化剂进行反应, 以免因活性较高的催化剂促使反应快速进行, 使反应室的温度快速提高, 不利于后续反应的有效进行。之后再使用活性较高催化剂来进行脱硫工作, 高效地降低焦炉煤气中硫化物的含量, 并将一些焦炉煤气中的其他杂质转换成水, 提高甲醇的纯度。

5 结语

在使用焦炉煤气制造甲醇的过程中, 为了实现资源的合理利用, 提高甲醇的纯度, 以及降低焦炉煤气中硫化物对环境的污染, 必须优化焦炉煤气制甲醇过程中的精脱硫工艺, 来降低甲醇中硫化物的含量。在使用水解法时, 必须将稳定性较高的硫化物转化成其它可进行反应的硫化物, 在使用加氢转化法进行除硫时, 要降低焦炉煤气中CO和CO2的含量, 为反应的过程提供合适的温度和催化剂, 只有这样才能提高甲醇的纯度, 实现资源的充分利用。

摘要：文章主要探讨焦炉煤气制甲醇的精脱硫工艺, 找到有效脱硫的生产技术, 生产出纯净的甲醇。

关键词：焦炉煤气,精脱硫工艺,问题,办法

参考文献

[1]唐忠钰.焦炉煤气制甲醇中的精脱硫工艺优化[J].氮肥技术, 2011, 4 (32) :111-112.

[2]吴波.焦炉煤气制甲醇装置运行探讨[J].煤化工, 2012, 5 (40) :120-121.

[3]李秀峰.水煤气无变换脱硫工艺中水解催化剂的选择和应用[J].中氮肥, 2011, 9 (3) :135-136

精脱硫工艺 篇2

目前工业生产中脱除硫化物的净化技术分为湿法工艺和干法工艺两大脱硫体系.湿法采用不同的脱硫剂,构成不同的脱硫方法.本文介绍了国内外烟气脱硫工艺技术,对比分析了几种烟气脱硫的`工艺技术优缺点.

作 者：朱东升 黄 胡海兰 Zhu Dongsheng Huang Quan Hu Hailan 作者单位：朱东升,胡海兰,Zhu Dongsheng,Hu Hailan(兰州石化公司研究院)

黄,Huang Quan(兰州石化公司)

精脱硫工艺 篇3

关键词：燃煤电厂；烟气脱硫；工艺

中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0173-02

对于当前燃煤电厂发展而言，除了要实现自身可持续发展目标之外，还有一个更重要的任务，就是保护生态系统环境。近年来，随着我国工业的飞速发展，因各类燃料大量燃烧而产生的污染越来越严重，给人类的生产和生活造成了巨大的威胁。所以，采取切实可行的脱硫技术，降低烟气排放是当前燃煤电厂发展中非常重要的一项工作，需要引起领导部门的高度重视。

1 燃煤电厂烟气的危害分析

煤炭的大量消耗是燃煤电厂生产活动开展的基础，煤炭燃烧过程会产生大量烟气，烟气中所含有的CO2、CO、SO2等成分，不仅会破坏大气平衡，而且还会造成不同程度的环境污染，威胁着人类的身体健康。尽管当前大部分燃煤电厂在生产中都配置了相应的烟气脱硫设备，但由于技术不完善、设备更新速度慢，从而使得烟气脱硫效果并不理想，无法满足社会发展的根本需求。

此外，由于烟气在排放时会散发大量的热，为了避免高温给人带来伤害，大部分燃煤电厂采用高烟囱排烟。烟囱高度增加，必须会增加烟气的扩散范围和传输距离，加剧烟气危害。

由此可见，随着我国燃煤电厂的飞速发展以及人们环保意识的不断提升，正视燃煤电厂烟气危害，采取针对性的烟气脱硫技术解决环境污染问题至关重要。

2 燃煤电厂烟气脱硫现状分析

早在20世纪70年代，我国燃煤电厂就开始尝试各类烟气脱硫工艺试验，经过长时间的研究总结，已经取得了一些成功经验。90年代后，更是引进了诸多国外先进烟气脱硫工艺，给燃煤电厂烟气脱硫工作的有效开展提供了充足的技术保障。比如说，山西太原第一热电厂所采用的简易石灰石-石膏法脱硫装置；成都热电厂采用的电子束法脱硫技术等，都是从国外引进而来，并且在电厂生产中发挥了重要作用。

近年来，伴随着燃煤电厂的飞速发展，煤炭燃烧量和产生的烟气量越来越大，SO2和NOX排放量更是大幅度增加，环境污染问题日益严峻，给燃煤电厂的发展提出了新的问题。传统燃煤电厂所采用的干法和湿法脱硫脱硝技术，虽然可以在一定程度上降低烟气对环境产生的污染，但同时也存在一些不足之处。比如说，干法炉内喷钙脱硫工艺不仅脱硫效率低，而且使用过程中还需要大量的石灰石作为支撑；湿法烟气脱硝技术尽管效率较高，但运行费用却十分庞大，在燃煤电厂中很难得到广泛推广。

此外，采用干法和湿法脱硫技术进行烟气脱硫时，或多或少都会产生废渣和废水，如果不能将其进行有效处理，势必会造成环境的二次污染，同样无法达到环境保护的目的。

所以，针对当前燃煤电厂烟气脱硫的现状，我们首先要做的就是转变传统的治理思路，从燃煤电厂可持续发展的角度出发，在变废为宝的基础上避免二次污染的问题发生。只有这样，才能够提高燃煤电厂的经济效益和社会效益。

目前，我国燃煤电厂在烟气脱硫技术方面主要有炉内脱硫和烟气脱硫两种类型。虽然有所成效，但在应用过程中也存在一些问题，从大环境来讲，国家相关部门对烟气脱硫市场的监管力度不够，无法对相关设施进行准确评价，致使经常出现技术人员不足、质量管理环节薄弱等问题。

从小环境来讲，由于行业进入门槛低，且大部分脱硫工程以总承包模式运行，从而导致很难从设计源头实现烟气脱硫工艺的优化。这些问题的存在都将直接影响到燃煤电厂的烟气脱硫效果，阻碍燃煤电厂可持续发展目标的顺利实现。

3 燃煤电厂烟气脱硫工艺探讨

烟气脱硫效果是否能够满足燃煤电厂发展需求，最关键的就是对脱硫脱硝工艺的选择。上文提到，燃煤电厂生产所产生的烟气中，不仅含有碳、氮、硫等矿物元素，而且还有大量的二氧化碳和氮氧化合物，不仅损害了人们的身体健康，还污染了大气环境。因此，进行必要的脱硫脱硝处理非常重要。接下来，笔者就针对燃煤电厂中烟气脱硫脱硝的工艺进行简要介绍。

3.1 脱硫工艺

脱硫工艺是贯穿在整个生产中的一项重要技术，分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三个阶段。燃烧前主要以物理性脱硫为主，脱硫方法主要是针对煤炭中含有的矿物硫成分，利用其带磁特性，尽可能多的将煤炭中所含有的硫元素降低，以此来减少燃烧时烟气中的硫含量。燃烧中主要以化学性脱硫为主，即在煤炭燃烧过程中，在燃烧炉内加入碳酸类化合物，使其与煤炭燃烧中释放的含硫化合物发生反应，继而生成为固体硫酸盐，随炉内残渣排除。与燃烧前和燃烧中的脱硫工艺相比，燃烧后的脱硫工艺要相对复杂一些。

一般来说，燃烧后的脱硫工艺操作重点主要集中在防止SO2的排放上，常用的方法主要有三种，即干法、半干法和湿法。

所谓干法脱硫，主要是以多种类型的固态吸收剂为主，通过催化反应减少二氧化硫，进而达到环境保护的目的。虽然这种方法可以避免废液的处理，但这种方法在当前燃煤电厂中很少应用，其原因主要是因为耗时多、反应慢、效果不明显。半干法脱硫主要有两种方法，即吸着剂喷射法和喷雾干燥法。两种方法都是以碱性粉末为主要材料，在高温蒸发的水分环境下，通过反应生成固态干粉。这种方法虽然比不上湿法脱硫的效果好，但却具有操作简便、维护方便等优势，在当前燃煤电厂中具有一定范围的应用。

在上述三种脱硫工艺中，应用最广泛的要属湿法脱硫工艺，该方法主要以Ca（OH）2和NaOH作为二氧化硫的吸收皿，同时应用石膏来实现对二氧化硫的强力吸收。由于是气液反应，其脱硫反应速度快、效率高、脱硫添加剂利用率高，如用石灰做脱硫剂时，当Ca/S=1时，即可达到90%的脱硫率，适合大型燃煤电站的烟气脱硫。但是，湿法烟气脱硫存在废水处理问题，初投资大，运行费用也较高。

3.2 脱硝工艺

脱硝工艺的完善对大气环境保护同样十分重要，也应该被燃煤电厂领导部门给予高度重视。就目前脱硝工艺的使用情况来看，有效的脱硝工艺可以大幅度降低NOX的生成。具体方法是通过锅炉内氧气密度的减少，缩短煤气在高温中的时间。

此外，对NOX的处理也是脱硝技术使用的一个主要目的，这项工作的开展与脱硫相似，需要采用喷射粉末吸附、溶液内反应以及催化还原等方法进行处理。实践证明，无论是哪一种脱硝工艺，都能够实现对NOX的有效处理。

近年来，随着我国科学技术的飞速发展，脱硝工艺也得到了进一步优化与完善，以平板式催化剂为例，由于该方法采用不锈钢筛网板作为支撑担体，使用加压涂覆工艺，断面为平行褶皱板结构，所以，平板式催化剂在防止飞灰堵塞、磨损和抗中毒等方面具有很大的优势，在高尘燃煤烟气脱硝占据很大的市场份额。电子束技术也是一种新兴的脱硝工艺，这种方法主要是利用电子束光来对NOX进行照射，在光照作用下，NOX就会产生氧化，生成硝酸，然后与NH3反应，生产没有污染的硝酸盐。随着这种方法耗时短、脱硝效果好，但由于该方法对技术要求较高，所以在当前燃煤电厂的发展中并没有得到广泛应用，还有待进行进一步考察。

4 结 语

总而言之，在燃煤电厂飞速发展的新形势下，做好烟气脱硫工作势在必行，其不仅是促进燃煤电厂可持续发展的重要依据，而且也是保护生态环境的重要手段。虽然目前应用于燃煤电厂烟气脱硫中的技术有很多，但大多数都不是十分成熟，这就要求研究者们要加大研究力度，结合我国当前燃煤电厂运营的实际情况，对烟气脱硫技术进行不断优化与完善，确保其具有较强的实效性。只有这样，才能够为燃煤电厂的长足发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1] 王磊.燃煤电厂烟气治理策略及脱硫脱硝技术[J].科技与创新，2014，（10）.

[2] 钱水军，张义钢.燃煤电厂的烟气治理策略和脱硫脱硝技术探讨[J].硅 谷，2013，（23）.

[3] 苗强.燃煤脱硫技术研究现状及发展趋势[J].洁净煤技术，2015，（2）.

[4] 张晓.燃煤发电烟气脱硫技术现状及发展趋势[J].资源节约与环保，2014，（7）.

精脱硫工艺 篇4

对于CO2汽提法尿素工艺, 尿素合成的原料之一 ——CO2气体一般来自脱碳工序或低温甲醇洗工序, 含有少量的H2及其他可燃气体, 如CO、甲醇、甲烷等。此外, 为防止尿液对不锈钢的腐蚀, 一般在CO2气体中加入一定量的钝化空气。出尿素合成塔的典型气体组成 (体积) 为CO2 21.52%, NH3 67.82%, H2 1.86%, H2O 3.67%, O2 1.02%, N2 4.12%。经过高压洗涤器吸收后, 其中的NH3和CO2大部分被回收, 可燃气体在尿素装置尾气中富集, 吸收后的尾气典型组成为CO2 0.06%, NH3 0.5%, H2 26.15%, H2O 1.12%, O2 14.34%, N2 57.9%。该组成在爆炸极限范围内。

2设置脱氢和精脱硫的必要性

由高压洗涤器出来的尿素尾气通常在爆炸范围内, 一旦遇到外界的某些引爆因素 (如火花、静电、摩擦、撞击等) 即可能发生爆炸, 轻者损坏设备, 重者大量甲铵液泄漏造成环境污染, 甚至会酿成人员伤亡的恶性事故。

因此, 为安全起见, 近年来大部分新建尿素装置在CO2进尿素高压合成前, 设置脱氢装置, 使CO2气体中的H2含量≤50×10-6。部分未设置脱氢的老尿素装置也增加了此部分内容。这样不仅可以提高尿素转化率, 更重要的是可以确保高压洗涤器的放空尾气在爆炸极限范围之外, 从而保证整个尿素系统安全、可靠运行。

CO2脱氢催化剂是钯-铂等贵金属催化剂, 价格较一般催化剂高很多。这种催化剂对硫化物等毒物十分敏感, 少量的硫化物就能引起催化剂中毒, 使活性下降甚至失活。实践证明, 当CO2中总硫 (有机硫+硫化氢, 下同) <2×10-6, 催化剂寿命只有1年, 总硫<0.5×10-6, 催化剂寿命2年, 总硫<0.1×10-6 (国内公认的精脱硫指标) , 催化剂寿命可达3年以上。可见将CO2气进行精脱硫对脱氢催化剂的寿命至关重要。

3脱氢和精脱硫的常用流程

由于脱硫催化剂要求温度通常在40～60 ℃, 而脱氢催化剂适用温度通常在120～180 ℃, 因此一般CO2精脱硫设置在CO2压缩机的级间, 而脱氢装置可设置在CO2压缩机级间或末段出口。

常见的脱氢流程见图1, 精脱硫流程见图2。

由图1、2可以看出, 精脱硫一般需要5台设备, 脱氢至少需要3台设备。

4设计实例

4.1基础数据和设计要求

我公司为国内用户设计一年产520 kt尿素项目, 采用Stamicarbon CO2汽提尿素工艺技术, 设计条件如下。

二氧化碳来自低温甲醇洗装置, 正常气量29 018 m3/h, 最大气量32 000 m3/h。

组成 (正常操作) 如下:

CO2 96.600% H2 0.373%

N2 2.404% CH3OH 0.015%

CO 0.069% O2 0.519%

其中硫含量≤5 mg/m3, 有机硫痕量;精脱硫后硫含量≤0.1 mg/m3。

脱氢设计时需按H2+CO≤1.2% (体积分率) 考虑;脱氢后 H2≤50×10-6 (体积分率) 。

CO2压缩机主要数据如表1。

4.2工艺流程优化

项目以煤为原料生产尿素, 主要包括煤气化、耐硫变换、低温甲醇洗、氨合成、尿素装置等。

CO2气体是经过耐硫变换、低温甲醇洗装置而来的, 粗合成气在经过耐硫变换工段时, 大部分的有机硫都转化为无机硫。CO2气体随后经甲醇溶液洗涤时, 由于甲醇对有机硫的吸收能力是无机硫的100倍以上, 因此低温甲醇洗装置出来的CO2气体含有的微量有机硫也几乎全部被吸收。从已运行的某同类工厂得到的数据显示, 从低温甲醇洗出来的CO2气体中检测不到有机硫。因此本项目只考虑无机硫的脱除。

根据CO2压缩机数据, 精脱硫设置在CO2压缩机的二级出口冷却器之后与三级入口之间。由于脱氢催化剂的起活温度要求大于120 ℃, 并且催化剂末期起活温度要求更高, 因此, 脱氢设置在四级出口与五级之间。

经计算, 脱氢后CO2气体正常工况下温度升高30 ℃, 极端工况下升高70 ℃, 因此, CO2压缩机厂商在设计四级出口与五级之间的冷凝器时, 需要把脱氢后的温升考虑在内。

4.3工艺流程简介

从CO2压缩机二级压缩再冷却后的温度约为40 ℃, 压力约为0.64 MPa (绝) 的气体, 进入精脱硫塔, 精脱硫后的CO2气体中硫含量不超过0.1×10-6。

精脱硫后的CO2气体经过三、四级压缩后, 压力2.14 MPa (绝) , 温度159 ℃, 进入到脱氢反应器内, 在铂催化剂作用下, CO2气中的可燃性气体与加入系统中的O2发生氧化反应, 放出的热量使得气体温度上升, 大约每1%的H2可使原料气温度上升45～48 ℃。

出脱氢反应器的气体冷却至40 ℃左右, 经五、六、七、八四级压缩至14.5 MPa (绝) 后进入尿素装置。压缩工段工艺流程见图3。

4.4优化流程与传统流程的对比

从工艺流程图可以看出, 本项目的精脱硫和脱氢分别只有一台设备, 与传统流程的对比 (以年产520 kt尿素为例进行对比) 见表2。

4.5脱硫剂和脱氢催化剂的选定

国内这类脱硫催化剂和脱氢催化剂已有很多使用经验, 供应商的类似产品也都非常成熟。在选用过程中, 可根据工艺要求进行招标, 以招标结果确定催化剂的供应工厂和型号。

4.6设备设计

本项目的设计中对工艺过程作了详尽的分析, 对流程进行了优化, 只设置了精脱硫塔和脱氢反应器两台设备。

脱硫塔中脱硫剂高径比按3∶1设计, 脱氢催化剂装填高径比按0.9～1.1设计。

(1) 脱氢反应器主要设备参数

设备尺寸 ϕ1 200×3 050 mm

脱氢催化剂 1.63 m3, 装填高度1 440 mm

设计温度 250 ℃ 设计压力 2.7 MPa (表)

脱氢设备示意见图4。

(2) 精脱硫塔主要设备参数

设备尺寸 ϕ2 500 ×10 000 mm

脱硫剂 氧化铁填料36.8 m3, 装填高度7 500 mm

设计温度 80 ℃ 设计压力 0.55 MPa (表)

精脱硫塔结构示意见图5。

5结语

本项目在设计脱氢流程时, 合理选用CO2压缩机的压缩比, 将脱氢的设计与CO2压缩机选型有机结合, 使进脱氢反应器的CO2气体温度达到脱氢催化剂要求的温度, 节省了两台换热器和蒸汽消耗, 减少了运行成本。

精脱硫工艺 篇5

888脱硫催化剂是长春东狮科贸实业公司研究开发的新一代无毒、高效属一元催化法脱硫脱氰催化剂的新型产品。

888脱硫催化剂中有—NH4SO3和三核酞氰钴聚合团的活性大离子, 且从结构式中可以看出每个酞氰环有8个碳原子组成, 为多电子共轭体系。其中4个氮原子与金属中心原子钴以共价键和配位键结合, 从而形成了载体和电子转移的通道。吸附的O2得到一个电子, 变成O2-, 与H+结合成HO2自由基, 使888的催化反应为自由基反应。

888催化机理可分为四步:

(1) 在溶液终不过将溶解的O2吸附而活化;

(2) 当遇到H2S等含硫化合物时, 将硫化物吸附和氧化反应形成新的化合物析出单质硫;

(3) 新产物从活性大离子的微观表面上解析离去;

(4) “888”大离子重新吸氧携氧而获得再生, 周而复始。由此可见, 888是名符其实的催化剂, 反应前后不改变其质和量, 只充当催化介质。只要888活性大离子保留在吸收液中不被其它物质俘获或溢流出系统外, 其使用寿命相当长久, 使用率高。

2 山西原平化学工业集团有限责任公司 (下称原化) 栲胶脱硫工艺状况

原化联醇脱硫工艺使用半水煤气栲胶脱硫工艺。平时操作要点主要如以下几点:

(1) 经常调整溶液中的总碱度, 催化剂浓度等, 保持各组份要在规定的指标内, 根据生产负荷的变化及进出口硫含量, 适合调整溶液循环量 (即碱度、催化剂浓度、循环量生产正常操作三要素) 。

(2) 加强氧化再生浮选分离, 维护调整喷射器液相压力和温度及溢流量的适度控制, 使再生完全, 浮选回收彻底, 提高吸收溶液的质量。

(3) 强化回收熔硫的操作管理。熔硫温度、压力、流量控制十分重要, 特别要注意进熔硫釜泡沫要滤清, 熔硫后残液回收要进行处理, 最好是经过多级沉降过滤处理, 使其变成清液, 再用空气吹搅补氧恢复活性后方能返回系统, 减少对再生的干扰。真正做到强化回收熔硫优化再生之目的。

(4) 维护运转设备的正常运行, 注意液位控制和安全生产等。要根据自身设备工艺特点, 生产负荷状况、认真细心摸索, 不断优化工艺条件和操作管理水平。

3 原化888法脱硫过程化学反应方程式

脱硫化氢:

催化氧化析硫:

脱有机硫:

催化氧化析硫:

溶液再生:Na HCO3+Na OH=Na2CO3+H2O (式11)

催化剂再生: (888吸附O2恢复活性不存在价数得失, 只是由失氧态变成携氧态)

反应 (1) 为可逆反应, 若尽快将反应生成物Na HS进一步氧化可以加快反应向右进行, 提高反应效率。此外, 析硫反应 (3) 每析出一个S原子就相应地生成一个OH即相应地提高了Na2CO3的浓度。反应速度与反应物浓度积成正比。催化活性强, 析S越多就越有利于提高脱硫率。反应 (2) 、 (4) 形成多硫离子888催化剂的一大特点, 由于溶液中硫离子在888催化下多硫离子大量形成从而提高了硫容, 降低了溶液中悬浮硫的含量, 并能活化硫, 加速沉积硫团互解, 故对清洗系统内积硫具有较强作用。

4 原化888法脱硫过程工艺状况

(2) 总碱度 (以Na2CO3计) :20~30g l (或0.3~0.6mol/l) ;

(5) 悬浮硫≤0.5g/l;

(6) 888浓度8~15×10-6;

(7) 液气比>12L/m3;

(8) 温度:吸收30~40℃, 再生35~42℃;

(9) 填料塔空速:0.5~0.8m/s;喷淋密度:30~40m3/m2·h;

(10) 再生氧化槽溶液停留时间15~20min, 吹风强度45~60 m3/m2·h;

(11) 喷淋器液相压力0.25~0.35mpa;流速18~20m/s;

(12) 888脱硫剂日耗量0.6~0.9g/k·H2S。2005年8月29日, 半水煤气负荷43000m3/h, 循环量740 m3/h, 入口H2S3.0~2.8g/m3, 出口27~40mg/m3。8月30日往栲胶脱硫液系统加888脱硫剂, 加脱硫剂前后, 栲胶溶液成分稳定, 但是脱硫塔循环量降到了550~600 m3/h, 出口硫含量在指标范围内, 运行一个月后脱硫塔阻力降低到40mm Hg以下。

5 原化栲胶脱硫液使用888法脱硫催化剂结论

原化在原有栲胶脱硫法脱半水煤气硫的方法基础上, 使用长春东狮科贸实业公司开发的888脱硫催化剂, 栲胶与888共同使用, 增强了脱硫效果, 并且888清洗脱硫塔内积硫的效果明显, 塔阻由原来的300mm Hg降到了40mm Hg以下, 脱硫效率由84%提高到了95%以上, 消耗成本由单纯使用栲胶时的960元/天, 降到了栲胶和888脱硫催化剂共用的452元/天。

摘要：本文主要介绍888脱硫催化剂的组成, 它是由酞菁钴有机化合物, 水扬酸磺酸铵化合物, 2.G二磺酸铵1.4苯醌按一定比例复配而成。该催化剂具有脱除无机硫及部分脱除有机硫特性和该脱硫剂的使用方法。

关键词：888脱硫催化剂,组成,栲胶法

参考文献

焦炉煤气脱硫工艺研究 篇6

焦炉煤气若没有经过净化处理, 则含有各种结构复杂的有机硫及多种化学元素, 如硫化氢、氢化氧、萘、焦油等。同时因为焦炉煤气CO含量低, 而热量值较高, 所以在城市民用比较广泛。但因为炼焦原料煤中煤气是硫以硫化氢的形式转入的, 所以一经燃烧就会产生大量的二氧化硫, 对人体会产生相当大的毒害作用, 对环境也会产生极大的污染, 对煤气管道及相关设备也会产生严重的腐蚀, 所以要经过严格的脱硫处理。它的重要性具体体现在:一是使回收产品质量得到提高, 使生产成本降低, 设备维修费用减少、设备免受腐蚀;二是周边环境得到保护, 煤气燃烧产生的有害物质如二氧化硫对环境造成的污染降低, 焦炉煤气的品质得到有效提高;三是使钢铁企业煤气中硫化氢含量降低, 进而生产出更多优质钢材;四是在化工、医药领域, 能够应用回收后的硫磺。

2 焦炉煤气脱硫工艺几种方法的比较

因为焦炉煤气具有不同的周边环境、用途和产量, 所以不同的焦化企业, 焦炉煤气的脱硫方法也会有所不同, 从目前来看, 常用的有干法脱硫和湿法脱硫两种脱硫方法。

2.1 干法脱硫

2.1.1 干法一次脱硫

其原理为:采用含有氢氧化铁的脱硫剂, 将焦炉煤气脱硫, 和硫化氢发生化学反应, 最终生成硫化亚铁和硫化铁, 一旦饱和, 在有水分存在的前提下, 和空气充分接触, 含铁的硫化物被氧化为氢氧化物, 在连续使用再生的脱硫剂。此方法适用于的焦化企业往往规模较小, 荒煤气产量在8000m3/s以下。

其优点是:脱硫效率高、投资省、占地少, 对操作指标进行合理的控制, 能够满足城市煤气的需求。

干法脱硫常常采用两种方式, 既塔式脱硫和箱式脱硫。箱式脱硫的特点是投资省, 更换脱硫剂简便, 操作环境差、占地面积大;塔式脱硫投资稍大、但占地面积小、操作环境好。二种方式都在实际生产中应用, 但往往对环境的二次污染比较严重, 同时废弃脱硫剂的处理相对困难, 脱硫剂的再生效果也不是很好。

2.1.2 干法二次脱硫

主要应用于严格要求煤气中的H2S含量及后续处理一次脱硫的场合。多数采用的是活性炭吸附二次脱硫剂。经过二次脱硫, 显著降低了H2S含量, 利用此煤气可合成甲醇。

2.2 湿法脱硫

其工作原理是送入脱硫塔后的煤气逆流接触塔顶喷洒下来的脱硫剂, 吸收溶液吸收煤气中的硫化氢之后, 从塔顶排出。硫化氢和脱硫剂发生化学反应生成化合物。脱硫剂在接触空气后发生氧化反应, 进而析出单质硫、使脱硫剂再生。由于采用不同的脱硫剂, 所以工艺路线也不一样, 依据处理煤气的先后顺序, 包括两种方式, 既后脱硫和前脱硫。

2.2.1 前脱硫

其工作原理是:经过冷凝鼓风处理之后, 煤气先进入脱硫工段, 在被粗笨和氨等化学产品回收, 将氨作为碱源, 采用PDS+栲胶作为常用催化剂。

其优点是:一是使设备所遭受的煤气所含的H2S腐蚀降低, 后续工段的腐蚀相应减少, 既降低了生产成本、也减少了维修费用。二是不另外加碱, 只将煤气中的氨作为碱源, 能够使脱酸液PH值保持在8~9之间, 脱硫效果好。

其缺点是:一是H2S经过脱硫处理后质量浓度无法保证不超过200mg/m3。二是为了保障脱硫精度, 只有在另加二次脱硫设备的前提下, 才可正常供城市煤气使用。

2.2.2 后脱硫

其工作原理是:先通过粗笨、氨等化学产品的回收, 在进入脱硫工段, 采用ADA作为常用的催化剂, 碱源为碳酸钠。

其优点是:H2S质量浓度经过脱硫后, 可达到20mg/m3以下, 能够为城市直接提供供气。

其缺点是:一是增加了设备投资;二是加大了操作成本;三是设备腐蚀严重;四是动力消耗大。在实际使用过程中, 各厂应该根据当地的实际情况及煤气的用途来选择适合自己的脱硫工艺。

3 焦化厂脱硫工艺改进措施

3.1 煤气洗涤脱硫

将H2S从煤气中脱除是煤气洗涤脱硫的最终目的, 所以从工艺角度出发, 应该从以下几个方面入手:一是选择合适的液气比和喷淋密度;二是调料比面积要足够大;三是为保证脱硫液及煤气的传质效果良好, 气液分布要均匀。脱硫塔是煤气洗涤脱硫的关键, 其效果的好坏是由液体再分布器及填料所决定。目前应用较广的是气液再分布器, 有着显著的使用效果, 适用于大循环量及大塔径的脱硫, 可以调节液体喷洒高度, 保证液体均匀喷洒到塔截面。

3.2 脱硫液再生

随着脱硫催化剂的发展, PDS系列催化剂已经开始普遍应用, 其特点是氧化反应速度快。目前国内普遍采用的两种方式为:一是采取加热熔硫方式;二是采取压滤方式。加热熔硫分为间歇和连续两种方式, 应用比较广泛。压滤方式的优点是耗能低, 缺点是污染严重后果, 增加了工人的劳动强度, 不容易处理压滤的硫泡沫。

4 结语

作为炼焦过程中的副产物, 焦炉煤气已经被广泛的应用在化工原料、燃料等各个方面。伴随环境法规的颁布, 对焦炉煤气脱硫工艺也有了越来越严格的要求, 资源化、无污染及高效已经成为目前脱硫工艺发展的趋势。比较目前应用较广的两大脱硫工艺, 既干法脱硫和湿法脱硫, 湿法脱硫应用广、可满足高负荷的脱硫要。可根据催化剂和不同的工艺, 选择不同的脱硫塔的个数, 以为社会创造更多的社会效益和经济效益。而在脱硫催化剂的选择上, 也是非常关键的环节。好催化剂能产生较小的脱硫费液量, 同时也能提高脱硫效果, 在催化剂的使用上, 还有待于我们在今后是生产实践中做进一步的研究和探讨。

参考文献

[1]程晓辉.半焦煤气脱硫工艺的探讨[J].燃料与化工.2011, (06) [1]程晓辉.半焦煤气脱硫工艺的探讨[J].燃料与化工.2011, (06)

[2]耿萍, 高立军, 孙晨曦, 王勇.莱钢焦化厂HPF法脱硫工艺改进[J].燃料与化工.2011, (06) [2]耿萍, 高立军, 孙晨曦, 王勇.莱钢焦化厂HPF法脱硫工艺改进[J].燃料与化工.2011, (06)

[3]高丽.焦炉煤气脱硫技术及脱硫反应效率因素分析[J].化工技术与开发.2011, (02) [3]高丽.焦炉煤气脱硫技术及脱硫反应效率因素分析[J].化工技术与开发.2011, (02)

[4]杨丽, 张丽颖.焦炉煤气脱硫脱氰方法[J].河北化工.2011, (06) [4]杨丽, 张丽颖.焦炉煤气脱硫脱氰方法[J].河北化工.2011, (06)

[5]唐忠钰.焦炉煤气制甲醇中的精脱硫工艺优化[J].氮肥技术.2011, (04) [5]唐忠钰.焦炉煤气制甲醇中的精脱硫工艺优化[J].氮肥技术.2011, (04)

[6]韩飞, 赵彩霞, 徐法俭, 孙猛.焦炉煤气净化脱硫脱氰工艺真空系统的设计[J].真空.2011, (05) [6]韩飞, 赵彩霞, 徐法俭, 孙猛.焦炉煤气净化脱硫脱氰工艺真空系统的设计[J].真空.2011, (05)

轻烃脱硫加工工艺浅析 篇7

轻烃是一种重要的基本有机化工原料, 其基本特征是:无色澄清、易燃、易爆、易挥发, 系混合有机化合物液体, 不溶于水, 其蒸汽与空气形成爆炸性混合物遇明火、高温、氧化剂有燃烧爆炸危险。

2 轻烃脱硫加工技术的应用

2.1 天然气脱硫技术现状

目前, 国内在天然气脱硫技术上, 主要分为湿法脱硫和干法脱硫两类。一是湿法脱硫, 主要包括物理脱硫与化学脱硫, 这两种脱硫的流程类似, 主要都是采用吸收加上再生模式, 吸收剂吸收与天然气中的含硫组进行反应, 富液到再生塔后, 再生出吸收剂并循环使用, 但是在这一过程之中需不断地补充脱硫剂, 不仅装置设备多, 而且能耗较大, 流程颇为复杂, 还有生产过程中产生的脱硫剂废液需要进行处理, 主要适用于天然气处理量大且气体含硫量较高, 但是脱硫精度要求不高的物料。一般来说, 进料含硫量在60mg/m3以上, 脱硫后天然气含硫量仍然在10mg/m3以上。二是干法脱硫, 主要是采用固体脱硫剂, 这样一来, 硫化物在脱硫剂上被吸附后发生反应, 脱硫精度较高, 一般是采用三塔或两塔串并联工艺。干法脱硫装置不仅投资少、设备少、能耗小, 而且流程简单, 生产过程中无废液和废气产生, 适用于天然气处理量较小, 含硫量在20mg/m3以下, 同时脱硫精度要求在0.05至1.0mg/m3范围内的物料。当前, 国家

标准要求气雾剂产品的硫含量在5m g/m3以下, 而国际标准则要求硫含量在1mg/m3以下。只有采取脱硫精度较高的干法精脱硫工艺, 才能达到这一标准要求。

2.2 选择脱硫剂

笔者通过对多家科研院所或企业的干法脱硫剂进行对比后发现, 中科院大连化学物理研究所所生产的3018脱硫剂不仅具有反应温度低、能耗低、精度高和硫容量高等优点, 而且技术比较先进所以, 3018脱硫剂较为适宜作为脱硫装置的填装料。这种脱硫剂是一种高硫容催化剂浸渍的活性炭, 天然气中的硫化物, 在催化剂的作用之下, 在床层上与氧气反应, 从而转变为单质硫, 随后再存贮在脱硫剂的活性炭孔之中。

2.3 确定工艺路线

丙烷和丁烷产品硫含量之所以超标, 其原因是由于原料气中含有硫, 如果原料气在进处理装置之前就进行脱硫, 那么仅仅需要建设一套脱硫装置, 就可以完成脱硫要求, 不仅操作简单, 而且流程较短, 便于操作。经过开展模拟试验与计算, 确定原料气脱硫后, 硫的含量当在0.1mg/m3以下, 脱硫剂的最佳反应温度则为25℃±2℃。具体工艺流程如下:原料气在经过低点排液后, 进入到原料气加热器, 并在换热器中将被辅助装置引来的导热油加热至25℃, 换

热后的原料气在与氧气进行混合后, 分成两路分别进入原料气脱硫塔A、B, 反应温度控制在25℃±2℃, 补空气量按处理的原料气量严格控制在60至100Nm3/h, 脱硫后的原料气可直接或经过原料气脱硫塔C后进入到原料气过滤器, 通过脱硫净化后, 再将天然气输送到气体处理装置。由于脱硫剂的硫容高, 所以正常情况下, 装置要使用2到3年才会达到硫饱和, 因此寿命较长。

2.4 明确脱硫装置的关键参数

一般来说, 干法脱硫技术适用于处理量比较低的工艺, 即要求天然气的日处理量最大为240万m3, 因为原料气压力较低, 为确保下游装置的正常生产, 脱硫塔压降要严格控制在0.05MPa以下。只要调整填充床层的高径比与脱硫剂的孔隙度, 最近就能将高径比H/D控制为10∶6, 外孔隙度控制在30%至35%之间。为确保孔隙度调整后的硫含量不会超标, 需要设计一个保驾塔, 从而按照前两塔的脱硫效果, 经过在线分析的结果来决定是否投用, 以充分保证脱硫的精度, 从而使装置的压降控制在0.02MPa至0.05MPa之间, 以解决干法脱硫技术在大处理量工艺中遇到的问题。为确定3018脱硫剂的最佳反应温度, 可通过模拟试验得出不同温度下硫化氢和有机硫的转化率, 当温度5℃以上时, 天然气中的硫化氢就已基本转化完全。当温度在10℃以下时, 天然气之中的有机硫就会基本不转化, 而且仅存在部分吸附。当温度在17℃时, 天然气中的有机硫转化率就达到了80.5%。当温度在26℃时, 天然气中有机硫的转化率已达到了97.7%。因此, 确定最佳反应的温度为25℃±2℃。脱硫反应中所需要的氧气来自于装置中的仪表风, 因而可以采用流量控制、仪表风与原料气间的压差来进行控制。当仪表风压力偏低时, 仪表可以及时切断气源, 以防止天然气倒流进入到仪表风管线。在仪表风的压力偏低时, 应当及时切断气源, 空气的加入量可视原料气量的不同而定, 具体可控制在60至100m3/h之间, 总体积只占原料气量的1/1000, 可以说远远小于天然气的爆炸极限, 可以确保绝对安全。

3 轻烃加工产品的利用

轻烃加工产品有多方面的利用价值, 比如可用作汽车用气、雾化产品、化工溶剂等。一是汽车用气。脱硫处理后的轻烃加工产品, 由于不含烯烃, 因而用作汽车用气, 汽车火化塞不容易产生积炭, 而且清洗周期变长, 同时也可作液化石油气来使用。二是雾化产品。因为脱硫处理后的轻烃加工产品不含烯烃, 性质又较为稳定, 且无臭味, 也可用于制造发胶、摩丝、杀虫剂与灭害灵等雾化系列产品的抛射剂, 为防止臭氧层受到破坏, 还可以用来取代传统氟里昂制冷剂。三是化工溶剂。轻烃是一种优良的化工原料, 可作为裂解原料来使用。

4 结语

综上所述, 干法精脱硫工艺的脱硫精度较高, 适用于总硫含量在5至20mg/m3之间的天然气, 脱硫之后的净化气总硫含量低于0.1mg/m3, 不仅能脱除无机硫, 而且还可脱除有机硫, 从而较好地解决因为硫化物的成分较为复杂, 总硫含量和硫化物成分随时间变化比较频繁, 导致硫化物不易脱除的困境, 具有很好的应用价值。

摘要：本文从轻烃的基本特征入手, 着重论述了如何应用轻烃脱硫加工工艺, 并介绍了轻烃加工产品的利用。

关键词：轻烃,脱硫,加工工艺

参考文献

[1]尹代益.天然气化学[M].北京:石油工业出版社, 1990.[1]尹代益.天然气化学[M].北京:石油工业出版社, 1990.

[2]饶苏波, 胡敏.干法脱硫技术分析[J].广东电力, 2004 (6) .[2]饶苏波, 胡敏.干法脱硫技术分析[J].广东电力, 2004 (6) .

烟气脱硫工艺进展综述 篇8

1 常见的烟气脱硫技术

工业行业中应用范围最广泛且最有效的脱硫方法是烟气脱硫(FGD)。根据硫化物吸收剂及副产品形态的不同,脱硫技术通常可分为干法、湿法和半干法三种方法。干法脱硫工艺采用的吸附剂主要是固体形式的,一般是将石灰石磨成粉末状喷入炉膛中,与烟气中的SO2在高温下反应,生成CaSO3,从而达到去除烟气中SO2的目的,生成的CaSO3利用除尘器收集,部分经烟囱排放至大气中。

干法与湿法脱硫各有优缺点(见表1),企业可以根据自身的实际情况和发展方向进行选择。

1.1 干式烟气脱硫

1.1.1 喷雾干式烟气脱硫工艺

喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD),最先由

美国JOY公司和丹麦Niro Atomier公司共同开发,主要在电力工业中推广。

喷雾干式烟气脱硫工艺将石灰浆液进行雾化,在干燥塔中与含硫烟气接触反应,生成的反应物经干燥塔干燥,得到的固体反应物利用除尘器收集。

四川省白马电厂曾利用旋转喷雾干法烟气脱硫技术进行了试验,试验过程及结果给后期此技术的应用提供了宝贵经验,为在200~300 MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。

其反应方程式为:

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该技术一般可分为吸收剂雾化、混合流动、反应吸收、水汽蒸发、固性物分离五个阶段,此技术最大特点就是反应之前吸收剂要先被雾化,如此将大大增加吸收剂的比表面积,不仅使反应更加充分,也极大地提高了传热的速度。该技术的优点是装置建设费用相对较低,缺点是要用到大量的石灰石,吸收剂的利用率相对不高,产生的反应物无法循环再利用,因此运用该技术企业需要承担很大的运行成本。

1.1.2 脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫技术

脉冲电晕放电等离子烟气脱硫脱硝技术在八十年代兴起发展,是干式脱硫技术的一种。该技术利用高电压窄脉冲放电过程中产生的等离子处理含硫烟气。此技术既可以烟气脱硫也可以脱硝除尘,而且反应物为硫酸铵、硝酸铵,可作为肥料的原材料综合利用,从而降低生产成本。

王祖武等[1]研究了SO2在放电电场中形成负离子的机制和电迁移特性。试验证明,SO2在放电电场中具有电迁移能力,其迁移能力与电厂强度或放电区长度成正比,即电场强度或放电区长度越大,其迁移能力越强。

1.1.3 炭法烟气脱硫技术

炭法烟气脱硫的基本原理是利用活性炭、活性焦或者活性纤维等作为脱硫剂,通过物理吸附和化学吸附,达到去除烟气中SO2的目的。化学吸附主要体现在,当烟气中存在O2和水蒸气时,活性炭表面的SO2与氧气反应生成SO3,SO3与水反应生成H2SO4。由于此技术既有物理吸附又有化学吸附,因此吸效率很高。

1.1.4 填充式电晕法烟气脱硫技术

填充式电晕法是一项新型技术,近几年发展迅速,由于其设备简单,投资低,生产处理过程易于操作,因此近几年对此工艺的研究越来越深入。此工艺原理是由高压电晕放电产生电场,在电场的作用下,含硫烟气中会产生大量的非平衡态等离子体,在电子碰撞下使烟气中气体分子活化、裂解或者电离,从而产生大量的活化基团,最终使SO2氧化成SO3,从而达到烟气脱硫的目的。

1.2 湿法烟气脱硫

湿法烟气脱硫主要分为镁法、钠法、石膏法、石灰/石灰石、硫铵法、海水脱硫法等。

1.2.1 石灰石/石膏法

因石灰石(石灰)价格便宜,来源广泛,相对运行成本低,因此石灰石湿法脱硫技术在湿法FGD领域得到广泛的应用。石灰石(石灰)湿法烟气脱硫的反应机理为:

SO2(g)→SO2(l)+H2O→H++HSO3-

→2H++SO32-CaCO3(s)+H+

→Ca2++HCO3-HCO3-+H+

→CO2(g)+H2OHSO3-+1/2O2

→SO32-+H+SO32-+1/2O2

→SO42-Ca2++SO32-+1/2H2O

→CaCO3·1/2H2O(s)

该工艺的脱硫效率可达到95%以上,吸附剂的利用率也可以达到90%以上,比较适合SO2浓度高的烟气脱硫。但此工艺装置的建设费用较高,需要消耗很大的水量,产生的脱硫废水的腐蚀性比较严重。

1.2.2 海水脱硫法

海水烟气脱硫工艺是一种新型的脱硫方法,主要利用海水的碱度达到脱除烟气中SO2。

海水脱硫法在脱硫过程中不需要添加化学药剂,不产生固体废弃物,脱硫效率可达到92%,运行及维护费用较低。但是海水烟气脱硫工艺受地域限制,仅适用于有丰富海水资源的地区,而且只适用于中、低硫煤种,生产过程中还会产生二次污染,无法实现清洁生产。根据海水脱硫法的特点可知,此法对于加工高硫原油的炼油厂并不适用。

海水脱硫法特别适用于用海水作循环冷却水的火电厂,其海水脱硫工艺流程见图1。烟气首先经过除尘器由增压风机送入气—气换热器,换热器降温后的烟气进入吸收塔,与大量海水反应吸收脱除烟气中的SO2,脱除SO2后的烟气再经过换热器升温后高空排放,海水经过氧化反应后

排放。

1.2.3 镁法烟气脱硫

镁法烟气脱硫工艺在国外应用时间比较长,在国内还处于起步阶段。

镁法烟气脱硫主要利用氧化镁的浆液吸收SO2,生成水和亚硫酸镁,从而达到吸收取出烟气中SO2的目的。

主要反应方程式如下:

Mgundefined

将吸收塔内的浆液打入氧化塔与空气进行氧化反应,将亚硫酸镁氧化成硫酸镁。

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镁法相对于石灰石—石膏法,有很大优点:

(1)吸收剂用量少,生产装置占地面积小,投资费用相对较低。

(2)氢氧化镁相对安全,装置能够在相对安全的操作环境中运行。

(3)我国镁资源丰富,取材方便。

由于该技术的副产品硫酸镁还原成氧化镁,进行重复利用的工艺比较复杂,将副产品进行综合利用比较困难,因此在应用镁法脱硫工艺时,需要进行综合考虑[2]。

1.2.4 氨 法

氨—硫酸铵法的吸收液为氨水和亚硫酸铵溶液混合物,吸收液通过循环泵从塔的吸收段进入脱硫塔,烟气从下部进入脱硫塔,与喷淋出的吸收液反应后,再经除雾器除雾后进入烟囱排空。吸收液循环吸收达到一定浓度,经过强制氧化,制得脱硫副产物——硫酸铵。

主要化学反应:

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3+NH3=NH4HSO3

NH4HSO3+ NH3=(NH4)2SO3

2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4

2(NH4)2SO3+2NO=2(NH4)2SO4+N2

氨法脱硫工艺优点:

(1)氨法脱硫工艺是以氨为吸收剂。由于氨的反应活性高于钙基吸收剂,因此脱硫效率要高于石灰石—石膏法,脱硫效率可以达到95%~98%。

(2)湿式氨法脱硫工艺的反应产物为硫酸铵化肥,不产生废水二次污染。硫酸铵化肥的利用价值很高,企业可实现废物综合利用。例如,某炼油化工企业2.80×106t/a催化裂化装置的再生烟气设计烟气量为420 000 Nm3/h,利用湿式氨法脱硫工艺每年可以产生21 000 t硫酸铵。硫酸铵可作为化肥用于农业生产,按照市场上硫酸铵的销售价格以1 000元/吨计算,可带给公司2 100万元的收入,这将大大降低企业生产成本。因此此法可作为新型炼油企业再生烟气脱硫技术的一种选择。

(3)湿式氨法脱硫工艺是国内自有技术,免去了大量的技术引进费用。与湿式Labsorb可再生湿式洗涤工艺以及Cansolv可再生湿法脱硫工艺相比,湿式氨法脱硫系统的建设投资较小。

2 其它烟气脱硫技术新进展

人类对生活环境的要求越来越高,在高速发展工业的今天,寻找经济实用且具有较高效率的烟气脱硫方法,是改善人类生活大气环境的关键,因此众多学者对烟气脱硫技术进行了研究与探讨,各种烟气脱硫技术顺势而出。

冯治宇等[3]研制了FeSO4/Ac 脱硫剂,并对FeSO4/Ac 脱硫剂的脱硫性能进行了试验研究。结果表明:当n(O2)∶n(SO2)=7~10、n(H2O)∶n(SO2)=3~5、脱硫温度为120 ℃时,FeSO4/Ac 脱硫剂具有良好的脱硫性能,脱硫效率可达92.1%~96.8%。FeSO4/Ac脱硫剂能够再生重复使用,采用水蒸气加热再生法对FeSO4/Ac 脱硫剂进行再生,实验结果显示,经4次加热法再生的FeSO4/Ac 脱硫剂的脱硫效率仍能达到91%。

张云峰等[4]提出了把磁流化床技术应用于烟气脱硫的新思路,并研制了一套磁流化床脱硫试验装置。多种工况下的脱硫实验验证了磁流化床强化脱硫的理论分析。当采用床料dp=220 μm 铁磁颗粒,施加外加磁场的磁感应强度B=40 mT, 钙硫物质的量比n(Ca)/n(S)=2.31,入口烟气温度T0=250的工况条件对初始浓度为2 000~3 000 mg/L 的模拟烟气进行脱硫时,获得了85.93%的脱硫效率。试验结果还表明,脱硫效率随着磁性颗粒粒径的变小或磁感应强度的增大而增加。

YAN 等[5]提出了一种工业范围内的半干法烟气脱硫过程。该法通过电晕放电进行烟气脱硫。在生产能力为12 000 Nm3/h 的中试条件下,使用SO2初始浓度为500 mg/L的烟气进行脱硫,脱硫率达到95%以上,反应器的能耗为1.8 Wh/Nm3,氨流失少于5 mg/L,且可获得合格的化学肥料。

3 脱硫行业技术展望

环境与发展是人类社会长期面临的一个主题,随着环境污染的日益严重,酸雨、温室效应的频频发生,环境问题已成为人们不容忽视的问题,生产技术创新已成为人们唯一的选择。

脱硫技术已成为令人关注的重要课题,主流的脱硫工艺将在国内外广泛应用。受技术条件及经济成本的制约,石灰石—石膏湿法、喷雾干燥工艺、湿式氨法是适合各种脱硫要求的首选工艺。而脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫技术和海水脱硫等工艺因还处于试验研究阶段,应用地域也受到限制,所以所占市场份额十分有限,但可以提供便利条件的地区将有所发展。其它烟气脱硫技术也在开发和利用中渐渐成熟起来,在不久的将来会成功地投入生产,为烟气脱硫治理提供更先进的技术。

参考文献

[1]王祖武,梅欢,周晶,等.SO2在放电电场中的电迁移特性研究[J].武汉大学学报,2006,39(6):75-78.

[2]郝吉明,王书肖,陆永琪,等.燃煤二氧化硫污染控制技术手册[M.]北京:化学工业出版社,2001.

[3]冯治宇,胡筱敏,孙铁珩,等.FeSO4/Ac脱硫剂脱硫性能的研究[J].环境污染与防治,2005,27(1):47-49.

[4]张云峰,王之肖,马宇洁,等.磁流化床烟气脱硫反应特性研究[J].东南大学学报(自然科学版),2005,35(1):126-129.

浅议轻烃脱硫加工工艺 篇9

关键词：轻烃,脱硫加工,工艺

1 轻烃的基本特征

轻烃是一种重要的基本有机化工原料, 其基本特征是:无色澄清、易燃、易爆、易挥发, 系混合有机化合物液体, 不溶于水, 其蒸汽与空气形成爆炸性混合物遇明火、高温、氧化剂有燃烧爆炸危险。

2 轻烃脱硫加工技术的应用

2.1 天然气脱硫技术现状

目前, 国内在天然气脱硫技术上, 主要分为湿法脱硫和干法脱硫两类。一是湿法脱硫, 主要包括物理脱硫与化学脱硫, 这两种脱硫的流程类似, 主要都是采用吸收加上再生模式, 吸收剂吸收与天然气中的含硫组进行反应, 富液到再生塔后, 再生出吸收剂并循环使用, 但是在这一过程之中需不断地补充脱硫剂, 不仅装置设备多, 而且能耗较大, 流程颇为复杂, 还有生产过程中产生的脱硫剂废液需要进行处理, 主要适用于天然气处理量大且气体含硫量较高, 但是脱硫精度要求不高的物料。一般来说, 进料含硫量在60mg/m3以上, 脱硫后天然气含硫量仍然在10mg/m3以上。二是干法脱硫, 主要是采用固体脱硫剂, 这样一来, 硫化物在脱硫剂上被吸附后发生反应, 脱硫精度较高, 一般是采用三塔或两塔串并联工艺。干法脱硫装置不仅投资少、设备少、能耗小, 而且流程简单, 生产过程中无废液和废气产生, 适用于天然气处理量较小, 含硫量在20mg/m3以下, 同时脱硫精度要求在0.05至1.0mg/m3范围内的物料。当前, 国家标准要求气雾剂产品的硫含量在5mg/m3以下, 而国际标准则要求硫含量在1mg/m3以下。只有采取脱硫精度较高的干法精脱硫工艺, 才能达到这一标准要求。

2.2 选择脱硫剂

笔者通过对多家科研院所或企业的干法脱硫剂进行对比后发现, 中科院大连化学物理研究所所生产的3018脱硫剂不仅具有反应温度低、能耗低、精度高和硫容量高等优点, 而且技术比较先进所以, 3018脱硫剂较为适宜作为脱硫装置的填装料。这种脱硫剂是一种高硫容催化剂浸渍的活性炭, 天然气中的硫化物, 在催化剂的作用之下, 在床层上与氧气反应, 从而转变为单质硫, 随后再存贮在脱硫剂的活性炭孔之中。

2.3 确定工艺路线

丙烷和丁烷产品硫含量之所以超标, 其原因是由于原料气中含有硫, 如果原料气在进处理装置之前就进行脱硫, 那么仅仅需要建设一套脱硫装置, 就可以完成脱硫要求, 不仅操作简单, 而且流程较短, 便于操作。经过开展模拟试验与计算, 确定原料气脱硫后, 硫的含量当在0.1mg/m3以下, 脱硫剂的最佳反应温度则为25℃±2℃。具体工艺流程如下:原料气在经过低点排液后, 进入到原料气加热器, 并在换热器中将被辅助装置引来的导热油加热至25℃, 换热后的原料气在与氧气进行混合后, 分成两路分别进入原料气脱硫塔A、B, 反应温度控制在25℃±2℃, 补空气量按处理的原料气量严格控制在60至100Nm3/h, 脱硫后的原料气可直接或经过原料气脱硫塔C后进入到原料气过滤器, 通过脱硫净化后, 再将天然气输送到气体处理装置。由于3018脱硫剂的硫容高, 所以正常情况下, 装置要使用2到3年才会达到硫饱和, 因此寿命较长。

2.4 明确脱硫装置的关键参数

一般来说, 干法脱硫技术适用于处理量比较低的工艺, 即要求天然气的日处理量最大为240万m3, 因为原料气压力较低, 为确保下游装置的正常生产, 脱硫塔压降要严格控制在0.05MPa以下。只要调整填充床层的高径比与脱硫剂的孔隙度, 最近就能将高径比H/D控制为10∶6, 外孔隙度控制在30%至35%之间。为确保孔隙度调整后的硫含量不会超标, 需要设计一个保驾塔, 从而按照前两塔的脱硫效果, 经过在线分析的结果来决定是否投用, 以充分保证脱硫的精度, 从而使装置的压降控制在0.02MPa至0.05MPa之间, 以解决干法脱硫技术在大处理量工艺中遇到的问题。

为确定3018脱硫剂的最佳反应温度, 可通过模拟试验得出不同温度下硫化氢和有机硫的转化率, 当温度5℃以上时, 天然气中的硫化氢就已基本转化完全。当温度在10℃以下时, 天然气之中的有机硫就会基本不转化, 而且仅存在部分吸附。当温度在17℃时, 天然气中的有机硫转化率就达到了80.5%。当温度在26℃时, 天然气中有机硫的转化率已达到了97.7%。因此, 确定最佳反应的温度为25℃±2℃。脱硫反应中所需要的氧气来自于装置中的仪表风, 因而可以采用流量控制、仪表风与原料气间的压差来进行控制。当仪表风压力偏低时, 仪表可以及时切断气源, 以防止天然气倒流进入到仪表风管线。在仪表风的压力偏低时, 应当及时切断气源, 空气的加入量可视原料气量的不同而定, 具体可控制在60至100m3/h之间, 总体积只占原料气量的1/1000, 可以说远远小于天然气的爆炸极限可以确保绝对安全。

2.5 脱硫装置技术指标

脱硫装置的技术指标详见表1。

2.5 脱硫装置应用效果

脱硫装置应用效果详见表2。

3 轻烃加工产品的利用

轻烃加工产品有多方面的利用价值比如可用作汽车用气、雾化产品、化工溶剂等。一是汽车用气。脱硫处理后的轻烃加工产品, 由于不含烯烃, 因而用作汽车用气汽车火化塞不容易产生积炭, 而且清洗周期变长, 同时也可作液化石油气来使用。二是雾化产品。因为脱硫处理后的轻烃加工产品不含烯烃, 性质又较为稳定, 且无臭味, 也可用于制造发胶、摩丝、杀虫剂与灭害灵等雾化系列产品的抛射剂, 为防止臭氧层受到破坏, 还可以用来取代传统氟里昂制冷剂。三是化工溶剂。轻烃是一种优良的化工原料, 可作为裂解原料来使用。

4 结语

综上所述, 干法精脱硫工艺的脱硫精度较高, 适用于总硫含量在5至20mg/m3之间的天然气, 脱硫之后的净化气总硫含量低于0.1mg/m3, 不仅能脱除无机硫, 而且还可脱除有机硫, 从而较好地解决因为硫化物的成分较为复杂, 总硫含量和硫化物成分随时间变化比较频繁, 导致硫化物不易脱除的困境, 具有很好的应用价值。

参考文献

[1]尹代益.天然气化学[M].北京:石油工业出版社, 1990.

[2]饶苏波, 胡敏.干法脱硫技术分析[J].广东电力, 2004 (6) .