CN105387472B - 一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，属于煤化工废气处理技术领域。本发明所述处理工艺包括：1)废气预处理：将恶臭气体通入水洗塔进行除油、除尘，然后再进入脱氨塔进行脱氨处理；2)废气焚烧：将气体通入燃烧装置，经燃烧后进入废气焚烧炉进行完全焚烧分解，达到除臭除气的目的；3)经废气焚烧炉处理的高温烟气进入余热回收装置进行余热回收，再经过脱硫处理后达标排放。通过上述处理工艺将恶臭气体完全焚烧分解为SO₂、CO₂、H₂O、NO、NO₂等组分，达到除臭、除去有害气体组分的目的。本发明能够实现对煤化工多种恶臭气体同时处理的目的，是一种经济、操作简单、安全、环保、废气处理完全且效果好的煤化工多种恶臭气体联合处理工艺。

Description

一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，特别涉及煤化工的废气处理，具体为一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺。

背景技术

煤化工行业在生产过程中会产生大量的恶臭气体，其主要成分为COS、SO₂、NH₃、H₂S、 HCN，特点为具有恶臭气味、有毒有害、热值低，同时气体中含尘含油，如果直接排放，将对周边生态环境造成极大的污染，同时在空气中产生强烈的恶臭感，对人类生存造成影响，已成为影响环境卫生的一大重要源头。

目前，国内在除臭技术领域也开展了研究，恶臭污染物的处理方法可以分为物理法、化学法及生物法。其中物理法有掩蔽法及扩散稀释法；化学法有燃烧法、氧化法、分解法、吸收法及吸附法等；生物法有生物过滤法及生物吸收法等，但这些技术方法大多正处于研究阶段，还不能满足使用的条件。

对于煤化工生产过程中产生的恶臭气体，其组分复杂，且难以一次性除去干净，需要采用多层处理工艺才能将其含量降低，达到排放的标准。掩蔽法及扩算稀释法一般不适用于气体物质的去除；简单采用生物过滤法或生物吸收法，则只能将很少一部分恶臭气体除去，无法达到环保排放标准；采用单一的焚烧技术，焚烧后烟气中的氮氧化物将严重超标，不能直接排放，必须还要进行脱硝处理，但脱硝处理工艺流程长，成本高，将大大增加装置建设及运行成本。

发明内容

针对上述煤化工恶臭气体处理存在的技术问题，本发明提供一种经济、实用、安全、环保、气体处理效果好的煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，本发明主要通过以下技术方案来实现：

一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，包括以下步骤：

1)废气预处理：

首先将恶臭气体通入水洗塔进行除油、除尘，然后再进入脱氨塔进行脱氨处理；

2)废气焚烧：

将经过预处理的气体通入燃烧装置，经燃烧生成的高温烟气及残留未反应物进入废气焚烧炉进行完全焚烧分解，达到除气除臭除气的目的；

3)余热回收：

经废气焚烧炉处理的高温烟气进入余热回收装置进行余热回收，余热回收后的烟气再进行脱硫处理后达标排放。

废气预处理的主要工艺作用是对恶臭气体进行除油、除尘，同时进行脱氨处理，变废为宝，将有害气体组分再次有效利用，也达到了节能减排的目的，并为后序工艺打下基础。废气焚烧的主要工艺作用是利用高温环境，对废气中恶臭组分进行完全焚烧分解，达到除气除臭的目的。余热回收的主要工艺作用是回收经过焚烧后的高温烟气的余热，达到余热回收利用，节能的目的，同时降低成本，提高装置建设的经济性。

作为本发明的一种优选，所述恶臭气体为COS、SO₂、NH₃、H₂S、HCN。煤化工生产过程中产生的废气组分复杂，主要有以上几种，由于其中含有COS、SO₂、NH₃、H₂S等组分，会带有强烈的恶臭气味，同时含有HCN有毒成分，直接排放会对环境及人类生活环境造成影响，影响人们的身体健康，必须要经过除臭除气处理达到环境排放标准。

作为本发明的一种优选，所述废气预处理之前还包括废气气柜混合步骤。这一步骤主要是对煤化工生产过程中产生的各种恶臭组分包括COS、SO₂、NH₃、H₂S、HCN等进行混合，然后再将各种恶臭气体联合处理，为后续废气预处理工艺做准备。

作为本发明的一种优选，所述水洗塔设置有急冷段、洗涤喷淋段及丝网除沫器。急冷段的目的是对废气进行降温，使其温度达到38～42℃；洗涤喷淋段的目的是对废气进行除油、除尘，并脱去废气中部分的氨；丝网除沫器的作用是分离出口气体中的雾滴，减少雾沫夹带。通过水洗塔的急冷段、洗涤喷淋段及丝网除沫器达到对废气极冷降温、除油除尘及部分脱氨的目的。

作为本发明的一种优选，所述废气预处理工艺为：恶臭气体经气柜混合后进入水洗塔下部的急冷段进行急冷，然后进入洗涤喷淋段，与喷淋液接触后经过丝网除沫器，最后在38～42℃温度下从水洗塔上部封头出口处排放进入脱氨塔废气进口，进入脱氨塔的气体与脱氨液接触，达到脱氨的目的。作为进一步优选，所述气体在脱氨塔的填料段与喷淋的脱氨液接触进行脱氨处理。废气预处理单元是本发明区别于现有技术的特征，在焚烧之前设置预处理单元可以先将废气中的油、尘等杂质进行处理，防止油、尘或者烃类物质进入后续焚烧过程产生难以去除、对环境有害的二次污染物。同时在预处理单元利用脱氨塔内的脱氨液对氨气进行吸收，吸收反应后的物质固定于脱氨液中，降低在焚烧处理单元由于氨气燃烧产生的NO及NO₂的量，减少对环境的污染。

作为本发明的一种优选，所述喷淋液为脱盐水。脱盐水来自反应的主装置，温度为35℃左右，从水洗塔上部喷入，与自下而上的废气逆流直接接触，达到除油、除尘的目的。

作为本发明的一种优选，所述脱氨液为浓度为10％～40％的硫酸，且所述脱氨液来自脱氨塔塔釜，经烯酸冷却器后用烯酸循环泵进行循环脱氨。脱氨液与硫酸反应的化学方程式为：

2NH₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄

本发明利用硫酸作为脱氨液对废气中的氨气进行吸收，硫酸对氨气的吸收反应属于化学不可逆反应，生成的硫酸铵能将氨气固定于吸收液中。相比于常规水洗脱氨的可逆反应，硫酸能大大提高对氨气的吸收率。经硫酸吸收后的废气中氨气含量低，在焚烧过程中产生的NO 及NO₂含量低，能够达到降低排气体中NO及NO₂组分的目的。

作为本发明的一种优选，所述气体与喷淋液及脱氨液为逆流接触。逆流接触可以使喷淋液及脱氨液与废气充分接触，提高传热传质效果，并能达到提高废气除油、除尘及脱氨效率的目的。

作为本发明的一种优选，所述废气焚烧工艺中在燃烧装置内还应通入空气及燃料气，且空气及燃料气采用旋流方式混合。空气、燃料气进入预燃室进行燃烧，提供废气焚烧所需的高温环境。为提高燃料气和空气的混合效果，空气及燃料气采用旋流方式混合。

作为本发明的一种优选，所述废气焚烧炉的温度为900～1300℃，优选为1000℃，焚烧炉温度对焚烧过程NO、NO₂的产生起调控作用，当温度越高，氮氧化合物的产量就越高，为了保证焚烧的顺利进行，又能将燃烧产生的NO及NO₂量控制在环境允许的范围内，本发明将焚烧温度设定为900～1300℃，优选地，当温度在1000℃，既能保证废气组分的充分燃烧，又能将NO及NO₂的量降到最低，达到排放标准。

作为本发明的一种优选，所述余热回收步骤中高温烟气依次进入余热锅炉、给水预热器或空气预热器进行余热回收。余热锅炉、给水预热器及空气预热器为余热回收装置。高温烟气先进入余热锅炉进行余热回收产生蒸汽，经余热回收降温后的烟气再进入给水预热器或空气预热器进一步进行余热回收，降温后的烟气再通过脱硫工艺进行脱硫处理后达标排放。

本发明的有益效果：本发明针对煤化工领域恶臭气体COS、SO₂、NH₃、H₂S、HCN等具有恶臭、有毒有害、低热值的特性，开发出一种联合处理工艺。本发明工艺分为废气预处理、废气焚烧及余热回收三个步骤，通过这三个步骤的处理将恶臭气体完全焚烧分解为SO₂、CO₂、H₂O、NO₂、NO等组分，达到除臭、除去有害气体组分的目的。经过后续脱硫工艺处理后可直接排放，能够达到国家《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)的排放标准要求。本发明能够实现对煤化工多种恶臭气体同时去除的目的，是一种经济、操作简单、安全、环保、废气处理完全且效果好的煤化工多种恶臭气体联合处理工艺。

附图说明

图1为本发明煤化工多种恶臭气体联合处理工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，如图1所示，主要包括以下步骤：

1.废气气柜混合：

将煤化工生产主装置产生的各种恶臭气体通入到废气气柜中进行混合。这一步骤主要是对煤化工生产过程产生的各种恶臭组分包括COS、SO₂、NH₃、H₂S、HCN等进行混合，然后再将各种恶臭气体进行联合处理，为后续废气预处理工艺做准备。

2.废气预处理：

将经过废气气柜混合的恶臭气体通入水洗塔下部的急冷段进行急冷，然后进入洗涤喷淋段，与脱盐水逆流接触，达到除油、除尘的目的。经脱除合格的废气再经过丝网除沫器，分离出口气体中的雾滴，减少雾沫夹带，最后在40℃从水洗塔上部封头出口处排放进入脱氨塔废气进口。

为降低脱盐水的消耗，采用洗涤液循环洗涤利用的方式。循环洗涤液脱氨水从水洗塔塔釜底部抽出，经过废水冷却器换热后用废水循环泵进行循环洗涤，初始循环液来自主装置脱盐水，循环液经使用一段时间生成稀氨水后，由稀氨水泵抽出进入主装置。

经水洗塔处理后的废气进入脱氨塔废气进口，气体进入脱氨塔在填料段与喷淋的循环脱氨液逆流接触，达到脱氨目的。所述脱氨液为硫酸，且所述脱氨液来自脱氨塔塔釜，经稀酸冷却器后用稀酸循环泵进行循环脱氨。作为进一步优选，初始脱氨液采用稀硫酸溶液，稀硫酸溶液来自煤化工生产的主装置，存放在稀硫酸贮槽，当稀硫酸贮槽溶液不足时，可以采用浓硫酸溶液进行配置。

3.废气焚烧：

将经过预处理的气体通入燃烧装置，并通入空气及燃料气。空气、燃料气进入燃烧装置预燃室进行燃烧，提供废气焚烧所需的高温环境。为提高燃料气和空气的混合效果，空气及燃料气采用旋流方式混合，上述混合气体在燃烧装置的预燃室进行燃烧，燃烧生成的高温烟气进入废气焚烧炉。

经燃烧生成的高温烟气及残留未反应物进入废气焚烧炉进行焚烧，焚烧炉应保证足够的高温环境和有足够的烟气停留时间，确保废气恶臭气体组分焚烧分解反应完全。为确保焚烧反应更加完全，废气应均匀地进入焚烧炉，且在焚烧炉内设置花墙结构，一方面加强高温反应，使废气焚烧完全，减少高温气流对管板表面的相互影响，同时产生的高温气体更为均匀的进入下一工艺流程。

由于废气中的大部分氨气在预处理步骤已经 被除去，剩余少量的氨气在焚烧过程中生产的NO及NO₂含量很少，基本能满足碳氧化合物的排放要求，不会对坏境造成危害。但是为了防止空气及其它组成在焚烧过程中产生NO、NO₂，从焚烧温度对NO、NO₂生成量进行控制，将焚烧炉温设置为1000℃，焚烧后NO、NO₂的含量达到最低，能够达到排放标准。

废气焚烧过程的化学反应如下：

COS+O₂→CO₂+SO₂

H₂S+O₂→SO₂+H₂O

4HCN+5O₂→2N₂+2H₂O+4CO₂

4NH₃+7O₂→4NO₂+6H2O

4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O

通过上述反应看出，废气中原有的有害组分(COS、H₂S、剧毒HCN、残余少量NH₃) 能够焚烧分解为SO₂、CO₂、H₂O、NO₂、NO组分，达到除臭、除去有害气体组分的目的，且通过对焚烧温度的控制，NO及NO₂的含量也能达到坏境要求，烟气经过余热回收后进行脱硫处理脱除SO₂，满足环保排放的要求。

4.余热回收：

经废气焚烧炉处理的高温烟气进入余热回收装置进行余热回收。高温烟气依次进入余热锅炉、给水预热器或空气预热器进行余热回收。高温烟气先进入余热锅炉进行余热回收产生蒸汽，经余热回收降温后的烟气再进入给水预热器或空气预热器进一步进行余热回收，降温后的烟气再进行脱硫处理后达标排放。

为了更加清楚说明本发明工艺对煤化工多种恶臭气体的处理效果，将处理前后各种恶臭气体组分浓度值进行对比，其结果如下表1所示：

表1处理前后各种恶臭气体组分浓度值对比结果

从上表1可以看出经过本发明工艺处理后，废气中的恶臭成分COS、SO₂、NH₃、H₂S 及有毒成分HCN已经被焚烧分解为CO₂、SO₂、H₂O及NO₂、NO，除去了其中的恶臭味及有害成分，且经过后续脱硫工艺处理，能够达到国家《锅炉大气污染物排放标准》 (GB13271-2014)的排放标准要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)废气预处理：

首先将恶臭气体通入水洗塔进行除油、除尘，然后再进入脱氨塔进行脱氨处理，所述水洗塔设置有急冷段、洗涤喷淋段及丝网除沫器；

具体地，将恶臭气体经气柜混合后进入水洗塔下部的急冷段进行急冷，然后进入洗涤喷淋段，与喷淋液接触后经过丝网除沫器，最后从水洗塔上部封头出口处排放进入脱氨塔废气进口，进入脱氨塔的气体与脱氨液接触，达到脱氨的目的；

2)废气焚烧：

将经过预处理的气体通入燃烧装置，经燃烧生成的高温烟气及残留未反应物进入废气焚烧炉进行完全焚烧分解，达到除臭除气的目的；

3)余热回收：

经废气焚烧炉处理的高温烟气进入余热回收装置进行余热回收，余热回收后的烟气再进行脱硫处理后达标排放。

2.如权利要求1所述一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，所述恶臭气体主要组分为COS、SO₂、NH₃、H₂S、HCN。

3.如权利要求1所述一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，所述喷淋液为脱盐水。

4.如权利要求1所述一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，所述脱氨液为浓度为10％～40％的硫酸。

5.如权利要求1所述一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，所述气体与喷淋液及脱氨液为逆流接触。

6.如权利要求1所述一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，所述废气焚烧工艺中在燃烧装置内还应通入空气及燃料气，且空气及燃料气采用旋流方式混合。

7.如权利要求1所述一种煤化工多种恶臭气体联合处理工艺，其特征在于，所述废气焚烧炉的温度为900～1300℃。