煤化工工艺学第4章第六节详解.ppt

4.6 硫、氰的脱除及回收 焦炉煤气中所含的硫化氢及氰化氢是有害的杂质，它们腐蚀设备和管道设施，还会污染厂区环境，必须在化产回收流程中设置脱除工艺。焦炉煤气脱硫不仅可以提高煤气质量，同时可以副产硫磺或硫酸。焦炉煤气的脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫两种。干法脱硫有氢氧化铁法、活性炭法等；湿法脱硫大致可分为吸收法（也称中和法）与氧化法两类。湿法脱硫具有处理能力大、脱硫与再生均能连续化、劳动强度小、在脱除硫化氢的同时也能脱除氰化氢等优点。 4.6.1 干法脱硫 4.6.1.1 干法脱硫原理 氢氧化铁法脱硫原理为：将焦炉煤气通过含有氢氧化铁的脱硫剂，使硫化氢与脱硫剂中的有效成分Fe(OH)3反应生成Fe2S3或FeS。当含硫量达到一定程度后，使脱硫剂与空气接触，在有水存在下，空气中的氧将铁的硫化物氧化使之又转变成氢氧化铁，脱硫剂得到再生，再重复使用。当煤气中含氧时，则使脱硫剂的脱硫和再生同时进行。 在碱性脱硫剂中，硫化氢与活性组分发生下列化学反应，即脱硫反应： 2Fe(OH)3+3H2S　→　Fe2S3+6H2O Fe2S3　→ 2FeS+S Fe(OH)2+H2S → FeS+2H2O 当有足够的水分时，脱硫剂的再生是用空气中的氧来氧化脱硫所生成的硫化铁，发生下列化学反应，即再生反应： 2Fe2S3+3O2+6H2O　→　4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O2+6H2O　→　4Fe(OH)3+4S 上述脱硫和再生是两个主要反应，这两个反应都是放热反应。 脱硫剂经过反复的脱硫和再生使用后，在脱硫剂中硫磺聚积并逐渐包住氢氧化铁活性微粒，导致其脱硫能力逐渐降低。因此，当脱硫剂上积有30％～40％（质量）的硫磺时，需更换新的脱硫剂。 4.6.1.2 脱硫设备及操作 煤气干法脱硫装置按构造可分为箱式和塔式两种。 图4-49箱式干法脱硫装置 （1）箱式脱硫装置 箱式脱硫装置是一个长方形槽，箱体用钢板焊制或用钢筋混凝土制成，内壁涂沥青或沥青漆进行防腐。箱内水平木格上装有四层厚为300～500mm的脱硫剂，顶盖与箱体用压紧螺栓装置密封连接或用液封连接，此设备的水平截面积一般为25～50m2，总高度约为1.5～2m。图4-49所示箱式干法脱硫装置一般由四组设备组成，三组设备并联操作，另一组备用。 煤气通过进口管上的切换装置（阀门或水封阀），根据操作要求以串联或并联形式通过脱硫箱，然后由煤气出口管输出。为了充分发挥各脱硫箱的脱硫效率，均匀地利用煤气中的氧使各脱硫箱中的脱硫剂得到再生，延长脱硫剂的使用周期，定期改变箱内煤气流向或在过箱煤气中加入少量空气来保持煤气中含氧量为1.0～1.1%，使箱内硫化铁得到一定程度的再生。煤气在脱硫箱内的流向分由下而上流、由上向下流以及分散流三种。一般只要改变脱硫箱的煤气进出口即能使煤气在箱内成为向上流或向下流。 （2） 塔式脱硫装置 脱硫塔的工作原理与箱式干法脱硫装置设备基本相同，脱硫塔是一个铸铁制的立式塔，直径约5.5～7.5m，高为12～16m。塔内装有互相叠置的10～14个中央带有圆孔的吊筐，筐内装有脱硫剂。吊筐在净化塔中心形成一个圆柱形煤气处理通道。煤气由塔底进入中心通道并均匀地分布后，依次进入各个吊筐内与脱硫剂进行脱硫反应，脱硫后的煤气进入吊筐与塔壁形成的空隙内，自塔侧壁管道排出。塔式干法脱硫装置一般由5～6个塔组成，其中4个操作，1～2个备用。 干法脱硫的脱硫净化度很高，可使煤气硫含量降至0.1～0.2g/100m3煤气，因脱硫反应速度较慢，煤气需与脱硫剂接触较长时间。所以，煤气通过脱硫剂的速度很低，并依次通过箱内各脱硫层，以保证足够的接触时间。 4.6.2 湿法脱硫 4.6.2.1改良A.D.A法脱硫 改良蒽醌二磺酸钠法简称改良A.D.A法，是湿法脱硫法中一种较为成熟的方法，具有脱硫效率高（可达99.5%以上）、对硫化氢含量不同的煤气适应性大、脱硫溶液无毒性、对操作温度和压力的适应范围广、对设备腐蚀性小，所得副产品硫磺的质量较好等优点。改良A.D.A法在我国焦化厂已得到较广泛的应用。 （1） 生产过程原理 A.D.A法脱硫吸收液是在稀碳酸钠(Na2CO3)溶液中添加等比例2，6-蒽醌二磺酸和2，7-蒽醌二磺酸（A.D.A）的钠溶液配制而成的。为了改进效果，在上述溶液中加入了0.12%～0.28%偏钒酸钠（NaVO3）和酒石酸钾钠（NaKC4H4O6），即为改良ADA法所用的脱硫液。 改良A.D.A法脱硫液的碱度和组成为：总碱度0.36～0.5mol/L；Na2CO3 0.06~1.0 mol/L；NaHCO3 0.3~0.4mol /L； A.D.A