CN105985814A - 从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，包括如下步骤：含硫化氢、氰化氢和氨的煤气从塔底进入复合洗涤塔，从下至上依次通过冷却段、脱硫段、碱洗段和洗氨段，完成脱除硫化氢、氰化氢和氨之后，经过塔顶捕雾器后进入下一单元。本发明工艺符合国家环保相关法规要求，脱硫、脱氨和脱氰效率高，工艺能耗低，设备集成化，适用面广。
Description
技术领域
本发明涉及从煤气中脱硫、脱氨和脱氰的新工艺，属于化工工程技术，具体涉及一种集成化的高效低耗脱硫脱氨脱氰的煤气净化工艺。
背景技术
目前，国内大多数的煤气脱硫工艺采用吸收法和催化氧化法，其中吸收法以真空碳酸盐法，AS法和有机胺吸收法为主，催化氧化法以HPF，PDS为主。这些正在运行的工艺各有特点，其中HPF和PDS的脱硫效果较好，但是脱硫废液和低质量的硫膏难以处理。真空碳酸盐法同样存在脱硫废液难以处理的问题。AS工艺虽然不存在固废和液废问题，但是其煤气脱硫指标已经不能满足国家环保相关法规要求。并且此工艺存在设备投资高，操作技术要求高并且设备容易堵塞和腐蚀等问题。
国内的一些的学者和工程技术人员对现有的AS工艺作了一些改进，中国专利CN101457162A于2009年06月17日公开了一种以氨为碱源的湿式吸收法焦炉煤气脱硫脱氰工艺。此工艺的特征在于：采用脱硫富液加压水解脱氰和加压脱酸技术方法，由煤气脱硫、富液脱氰、富液脱酸、蒸氨和硫磺回收等工艺组成的AS工艺，可以满足焦化行业准入条件的规定，净化后的煤气中硫化氢含量小于200mg/m3。此工艺思路虽然提高了AS工艺的脱硫效果，把脱酸塔进行了加压处理，用间接中压蒸汽和直接中压蒸汽供热。塔底贫液和剩余氨水混合去蒸氨。专利中没有提及煤气脱氨的方法，如果采用水洗氨工艺，为保证洗氨效果同样需要设置挥发氨塔和固定铵塔。由于固定铵塔和挥发氨塔同样需要蒸汽提馏，加压脱酸塔无法采用固定铵塔和挥发氨塔氨气供热，另外消耗中压蒸汽，因此此专利公布的内容，增加工序能耗、废水排放量。在设备布置上，增加了水解塔，增加占地面积和投资。因此有必要进一步开发新的低能耗，适用性广，投资低，集成化的新型煤气脱硫脱氨工艺。
发明内容
针对现有技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望提供一种符合国家环保相关法规要求，脱硫、脱氨和脱氰效率高，工艺能耗低，设备集成化，适用面广的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺。
根据实施例，本发明提供的一种从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其创新点在于，包括如下步骤：含硫化氢、氰化氢和氨的煤气从塔底进入复合洗涤塔，从下至上依次通过冷却段、脱硫段、碱洗段和洗氨段，经过塔顶捕雾器后进入下一单元，其中：
在冷却段，用循环低温水进行循环洗涤，对煤气进行冷却，将煤气温度冷却至20-22℃；
在脱硫段，用由剩余氨水、浓氨水和半富氨水混合组成的脱酸贫液对煤气进行循环洗涤，脱除硫化氢和氰化氢，此段设有冷却器，对循环洗涤液进行冷却，保证脱硫在20-22℃下进行，其中：洗涤液由脱硫段下部的断塔盘采出，一部分去富液槽，一部分回到脱硫段循环洗涤；
在碱洗段，用循环碱液对煤气中的硫化氢进行循环洗涤，进一步脱除硫化氢，在洗涤过程中适量补充新碱，适当从断塔盘中排除废碱液；
在洗氨段，用贫液槽的净化水对煤气中的氨进行循环洗涤，脱除煤气中的氨，此段设有冷却器对循环液进行冷却，洗氨后得到的半富氨水由断塔盘排出，进入前述脱硫段进行脱硫。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，富液槽中的富液由富液泵输送至射流气浮装置，去除焦油和其他悬浮物。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，去除焦油和其他悬浮物后的废水分两部分进入复合脱酸脱氨塔，一部分作为塔顶的回流冷料，一部分经过氨水富液换热器、氨气换热器和贫富液换热器后进入分解塔进行氰化物的分解，分解塔内设有超声波分解器，通过超声扰动促进氰化物的水解，加快反应速度；分解后的富液从分解塔塔顶满流进入复合脱酸脱氨塔的中上部。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，复合脱酸脱氨塔的精馏段为填料塔，塔顶采出的酸气含氨小于1％，这股酸气进入后续的克劳斯炉或者制酸工段；复合脱酸脱氨塔的提馏段为板式塔，在提馏段的中下部采出10％-30％的氨气，氨气经过两级和富液换热后进入1#气液分离器进行一次闪蒸，1#气液分离器的塔体采出氨水，塔顶的氨气经过富液的冷凝进入2#气液分离器进行一次闪蒸，闪蒸后的浓氨水和之前冷凝的氨水合并采出进入第一浓氨水槽，2#气液分离器塔顶的采出的少量氨气经过冷凝冷却器后进入3#气液分离器，3#气液分离器塔底的浓氨水进入第二浓氨水槽，3#气液分离器顶部的和不凝性气体返回煤气系统。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，复合脱酸脱氨塔塔底采出的贫液经过和富液换热后进入贫液槽，贫液槽内的液体分为两部分处理，一部分通过贫液泵输送经过冷却器和低温水冷却器冷却后作为洗氨水去洗氨，一部分经过冷却水冷却后去生化处理。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，第一浓氨水槽中的浓氨水，一部分作为脱硫的碱源，在进入复合洗涤塔前和洗氨水混合去脱硫，一部分作为产品出售。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，复合脱酸脱氨塔塔顶采用净化水或者脱酸贫液进行回流，塔顶温度控制在28-45℃；复合脱酸脱氨塔的塔底采用中低压蒸汽提操作，脱酸塔的操作压力控制在4kgf/cm2-10kgf/cm2,塔底的温度控制在140-180℃。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，复合脱酸脱氨塔的提馏段设置20-30层理论板，精馏段设置4-10层理论板。
根据一个实施例，本发明前述从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺中，复合脱酸脱氨塔在自下而上第15-25层塔盘采出氨气，经过多级换热和冷凝，得到20％-95％的浓氨水产品，一部分作为产品出售，一部分和塔底的贫液混合后去脱硫。相对于现有技术，本发明采用一塔式复合洗涤塔，合并脱硫塔和洗氨塔为一塔，一塔替代两塔操作，完成煤气的脱硫、脱氨和脱氰的操作。复合洗涤塔后的H2S的含量低于200mg/m3,符合行业准入标准。优选地，由于贫液槽中的净化水去除了氰化氢、HSCN等氰化物，对复合洗涤塔的腐蚀减轻，使用年限增加，并且提高了煤气中脱氰的效率。
相对于现有技术，本发明采用一塔式复合脱酸脱氨塔，合并脱酸蒸氨工艺的脱酸塔、固定铵塔、挥发氨塔为一塔操作，一塔代替三塔操作，完成富液的脱酸和脱氨操作。随后的实施例将证明，复合脱酸脱氨塔的脱酸脱氨效率高，塔底废水的H2S含量小于100mg/l,塔底废水的总氨含量小于100mg/l，塔底废水经过换热后一部分去洗氨，一部分和浓氨水混合去脱硫，一部分去废水处理装置。根据不同的富液组成，复合脱酸脱氨塔蒸馏能耗为120-150kg蒸汽/t富液。本发明考虑多级换热，系统能耗较低。复合脱酸脱氨塔后的脱酸贫液和浓氨水混合后，贫液的氨硫比有了显著增加，因此，脱硫效果好。
相对于现有技术，本发明采用复合洗涤塔和复合脱酸脱氨塔有效的完成了工艺得集约化组合，两个塔代替五个塔的作用。并且水解塔和脱酸塔不再需要钛合金材质等高等级材料，普通碳钢和奥氏体不锈钢就可以满足工艺和设备的要求。因此，本发明具有流程短，占地面积小，设备材质要求降低，投资低。
相对于现有技术，在富液解析中，采用富液超声波加压水解和一塔式复合脱酸脱氨塔技术，改变原有AS脱硫方法的工艺参数，提高煤气脱硫效率；合并脱酸蒸氨工艺的脱酸塔、固定铵塔、挥发氨塔为一塔操作，一塔代替三塔操作。本发明的优化特点是：蒸馏后的脱酸贫液的H2S含量小于100mg/l,塔底废水的总氨含量小于100mg/l。整个工艺具有占地面积小，流程短，脱酸脱氨效率高，工艺设备材质等级下降，工程投资低；采用合理的阶梯式换热，工序能耗低等特点。
附图说明
图1为本发明从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的方法的专用装置及其工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本发明权利要求所限定的范围。
如图1所示，是本发明从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的方法的专用装置示意图。
如图1所示，含硫化氢、氰化氢和氨煤气首先进入复合洗涤塔的下部，复合洗涤塔的第一段为冷却段，在此段用循环低温水进行循环洗涤，对煤气进行冷却，把煤气温度降到20-22℃；洗涤塔的第二段为脱硫段，在此段，用由剩余氨水，浓氨水、半富氨水混合组成的脱酸贫液进行循环洗涤脱除硫化氢，洗涤液由脱硫段下部的断塔盘采出，一部分去富液槽，一部分回到脱硫段循环洗涤，由于硫化氢的吸收属于放热反应，因此，在此段设置冷却器对循环液进行冷却，保证脱硫温度在20-22℃的环境下进行；洗涤塔的第三段为碱洗段，在此段用循环碱液对煤气中的硫化氢进行循环洗涤，进一步脱除硫化氢，在洗涤过程中适量补充新碱，适当从断塔盘中排除废碱液；洗涤塔的第四段为洗氨段，在此段用复合脱酸塔塔底的净化水(输送到贫液槽中)对煤气中的氨进行循环洗涤脱除煤气中的氨，为了保证氨的洗涤效率，设置冷却器对循环液进行冷却，保证洗氨过程在适宜温度下。洗氨后得到的半富氨水由断塔盘排出，进入脱硫段进行脱硫。煤气经过塔顶捕雾器后进入下一单元。
富液槽中的富液由富液泵输送至射流气浮装置进行脱除焦油等油类，利用高压射流的方式增强液体的溶气能力，促使微小气泡均匀分布，比表面积大，吸附作用强，不仅能去除焦油，还可以去除其他悬浮物等杂质，有效地降低废水中的COD和BOD。
除完焦油和其他悬浮物的废水分两部分进入复合脱酸脱氨塔，一部分作为塔顶的回流冷料，一部分经过氨水富液换热器-3#氨气换热器-2#氨气换热器-1#氨气换热器-贫富液换热器后进入分解塔进行氰化物的分解，分解塔内设有超声波分解器，通过超声扰动促进氰化物的水解，加快反应速度。分解后的富液从分解塔塔顶满流进入复合脱酸脱氨塔的中上部。
复合脱酸脱氨塔塔顶采用净化水或者脱酸贫液(冷液)进行回流，塔顶温度控制在28-45℃。复合脱酸脱氨塔的塔底采用中低压蒸汽提操作，复合脱酸塔的操作压力控制在4kgf/cm2-10kgf/cm2,塔底的温度控制在140-180℃。
复合脱酸脱氨塔的精馏段为填料塔，精馏段设置4-10层理论板，塔顶采出的酸气含氨小于1％，这股酸气进入后续的克劳斯炉或者制酸工段。复合脱酸脱氨塔的提馏段为板式塔，提馏段设置20-30层理论板，在提馏段的中下部(即在自下而上第15-25层塔盘)采出10％-30％的氨气，氨气经过两级和富液换热后进入1#气液分离器进行一次闪蒸，1#气液分离器的塔体采出氨水，塔顶的氨气经过富液的冷凝进入2#气液分离器进行一次闪蒸，闪蒸后的浓氨水和之前冷凝的氨水合并采出进入第一浓氨水槽，2#气液分离器塔顶的采出的少量氨气经过冷凝冷却器后进入3#气液分离器，3#气液分离器塔底的浓氨水进入第二浓氨水槽，3#气液分离器顶部的和不凝性气体返回煤气系统。经过多级换热和冷凝，得到20％-95％的浓氨水产品，一部分作为产品出售，一部分和塔底的贫液混合去脱硫。
复合脱酸脱氨塔塔底采出的贫液经过和富液换热后进入贫液槽。贫液槽内的液体分为两部分处理，一部分通过贫液泵输送经过冷却器和低温水冷却器冷却后作为洗氨水去洗氨，一部分经过冷却水冷却后去生化处理。根据不同的富液组成，复合脱酸脱氨塔蒸馏能耗为120-150kg蒸汽/t富液。
第一浓氨水槽中的浓氨水，一部分作为脱硫的碱源，在进入洗涤塔前和洗氨水混合去脱硫，一部分作为产品出售。
实施例1
按照图1和前述流程，对某焦化厂煤气进行处理，处理能力为5万Nm3煤气，其具体技术操作指标和结果见表1。
实施例2
按照图1和前述流程，对某焦化厂煤气进行处理，处理能力为8万Nm3煤气，其具体技术操作指标和结果见表1。
从表1中数据可以归纳出：
1、煤气净化后，煤气中H2S的含量低于200mg/Nm3，符合行业准入标准。
2、符合脱酸脱氨塔塔底废水的硫化氢含量小于100mg/L，塔底废水的总氨含量小于100mg/L。
3、处理每吨脱硫富液，水蒸气耗量为120-150kg。
4、去克劳斯炉酸性气体中氨含量小于0.5％(体积分数)。
Claims (9)
1.一种从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，包括如下步骤：含硫化氢、氰化氢和氨的煤气从塔底进入复合洗涤塔，从下至上依次通过冷却段、脱硫段、碱洗段和洗氨段，经过塔顶捕雾器后进入下一单元，其中：
在冷却段，用循环低温水进行循环洗涤，对煤气进行冷却，将煤气温度冷却至20-22℃；
在脱硫段，用由剩余氨水、浓氨水和半富氨水混合组成的脱酸贫液对煤气进行循环洗涤，脱除硫化氢和氰化氢，此段设有冷却器，对循环洗涤液进行冷却，保证脱硫在20-22℃下进行，其中：洗涤液由脱硫段下部的断塔盘采出，一部分去富液槽，一部分回到脱硫段循环洗涤；
在碱洗段，用循环碱液对煤气中的硫化氢进行循环洗涤，进一步脱除硫化氢，在洗涤过程中适量补充新碱，适当从断塔盘中排除废碱液；
在洗氨段，用贫液槽的净化水对煤气中的氨进行循环洗涤，脱除煤气中的氨，此段设有冷却器对循环液进行冷却，洗氨后得到的半富氨水由断塔盘排出，进入前述脱硫段进行脱硫。
2.根据权利要求1所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，富液槽中的富液由富液泵输送至射流气浮装置，去除焦油和其他悬浮物。
3.根据权利要求2所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，
去除焦油和其他悬浮物后的废水分两部分进入复合脱酸脱氨塔，一部分作为塔顶的回流冷料，一部分经过氨水富液换热器、氨气换热器和贫富液换热器后进入分解塔进行氰化物的分解，分解塔内设有超声波分解器，通过超声扰动促进氰化物的水解，加快反应速度；分解后的富液从分解塔塔顶满流进入复合脱酸脱氨塔的中上部。
4.根据权利要求3所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，
复合脱酸脱氨塔的精馏段为填料塔，塔顶采出的酸气含氨小于1％，这股酸气进入后续的克劳斯炉或者制酸工段；
复合脱酸脱氨塔的提馏段为板式塔，在提馏段的中下部采出10％-30％的氨气，氨气经过两级和富液换热后进入1#气液分离器进行一次闪蒸，1#气液分离器的塔体采出氨水，塔顶的氨气经过富液的冷凝进入2#气液分离器进行一次闪蒸，闪蒸后的浓氨水和之前冷凝的氨水合并采出进入第一浓氨水槽，2#气液分离器塔顶的采出的少量氨气经过冷凝冷却器后进入3#气液分离器，3#气液分离器塔底的浓氨水进入第二浓氨水槽，3#气液分离器顶部的和不凝性气体返回煤气系统。
5.根据权利要求4所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，复合脱酸脱氨塔塔底采出的贫液经过和富液换热后进入贫液槽，贫液槽内的液体分为两部分处理，一部分通过贫液泵输送经过冷却器和低温水冷却器冷却后作为洗氨水去洗氨，一部分经过冷却水冷却后去生化处理。
6.根据权利要求4所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，第一浓氨水槽中的浓氨水，一部分作为脱硫的碱源，在进入复合洗涤塔前和洗氨水混合去脱硫，一部分作为产品出售。
7.根据权利要求4所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，复合脱酸脱氨塔塔顶采用净化水或者脱酸贫液进行回流，塔顶温度控制在28-45℃；复合脱酸脱氨塔的塔底采用中低压蒸汽提操作，脱酸塔的操作压力控制在4kgf/cm2-10kgf/cm2,塔底的温度控制在140-180℃。
8.根据权利要求4所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，复合脱酸脱氨塔的提馏段设置20-30层理论板，精馏段设置4-10层理论板。
9.根据权利要求8所述的从煤气中脱除硫化氢、氰化氢和氨的处理工艺，其特征是，复合脱酸脱氨塔在自下而上第15-25层塔盘采出氨气，经过多级换热和冷凝，得到20％-95％的浓氨水产品，一部分作为产品出售，一部分和塔底的贫液混合后去脱硫。
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