TWI705847B - 焦爐氣脫硫的方法 - Google Patents
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Abstract
一種焦爐氣脫硫的方法，用以在一硫氨水複循環洗滌脫硫製程中執行，以降低焦爐氣中硫化氫之濃度，該方法包含步驟：將含高濃度的氨氣的氣體或純氨氣導入至一焦爐氣洗滌區中，藉此在維持該硫氨水複循環洗滌脫硫製程之設備的情況下，提昇脫硫的效率。
Description
本發明係關於一種焦爐氣脫硫的方法，特別是關於一種添加氨氣以進行焦爐氣脫硫之方法。
煤化學工場的硫氨場洗滌區的目的為淨化焦爐氣（Coke Oven Gas, COG），以去除焦爐氣（Coke Oven Gas, COG）中的氨、硫化氫及氰化氫，進而提供其他製程作為燃料的使用。工業界廣泛採用硫氨水複循環洗滌脫硫（ammonia hydrogen sulfide circulation scrubbing system, ASK）技術，透過自產之循環水（常稱：稀氨水）及氨水（常稱：去酸洗水）作為洗滌液以進行焦爐氣之淨化。
參照第1圖，硫氨水複循環洗滌脫硫製程通常可包括一至三座串聯洗滌塔，第一座塔常稱為脫硫塔，如第1圖所示的下段洗層（脫硫段），脫硫塔下段為氣冷段，第二座或再加上第三座則稱為氨洗滌塔，如第1圖所示的頂洗層。去酸洗水係導入下段洗層，而稀氨水則導入頂洗層。工業上亦有將所有洗滌塔整合為一高塔之設計，功能不變，亦即：去酸洗水導入脫硫塔，而稀氨水導入氨洗滌塔，合併達成吸收去除焦爐氣中的酸性成分的淨化目的。如第2圖所示，近年來，為再降低硫化氫的濃度，也有於中段洗層與頂洗層之間增加鹼洗層之設計。
透過硫氨水複循環洗滌脫硫製程淨化焦爐氣的優點為不需使用外來化學品且製程簡單，然而，脫硫效率不僅偏低，且經淨化的焦爐氣中的硫化氫的濃度一般為300至500 mg/Nm
3，隨著環保要求提高，已無法滿足環保法規。
因此，為了進一步降低經淨化的焦爐氣中的硫化氫的濃度，下列方案常被採用，包括：（1）增加洗滌液流量；（2）降低洗滌塔的洗滌溫度；以及（3）再增加氫氧化鈉鹼洗層。雖然，上述方式能將硫化氫的濃度進一步降低至200 mg/Nm
3左右，然而同時導致操作成本大增，以及易受環境氣候的限制，更重要的是，淨化結果達不到愈趨嚴格之環保要求，因為新法規往往要求硫化氫的濃度需小於100 mg/Nm
3。據此，有必要提供一種焦爐氣脫硫的方法，以解決習知技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種焦爐氣脫硫的方法，其係透過於焦爐氣洗滌區中導入高濃度的氨氣以提昇脫硫效率，以將硫化氫的濃度控制在目標濃度，甚至可以達成硫化氫的濃度小於50 mg/Nm
3。
為達上述之目的，在本發明之一實施例中，提供一種焦爐氣脫硫的方法，用以在一硫氨水複循環洗滌脫硫製程中執行，該方法包含下列步驟：將含高濃度的氨氣的氣體或純氨氣導入至一焦爐氣洗滌區中，以降低該焦爐氣洗滌區之焦爐氣中的硫化氫之濃度。
在本發明之一實施例中，該含高濃度的氨氣的氣體包含的氨濃度為大於等於5%及小於100%。
在本發明之一實施例中，該焦爐氣洗滌區為一焦爐氣洗滌塔，該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣係由該焦爐氣洗滌塔的一脫硫段上方、一氣冷段或該焦爐氣洗滌塔之一入口導入該焦爐氣洗滌塔中。
在本發明之一實施例中，該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣導入至該焦爐氣洗滌區中，直到使該焦爐氣中的氨氣的濃度增加10至2000 ppmv。
在本發明之一實施例中，該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣的導入的量與預定去除之焦爐氣中的硫化氫的濃度值成正比。
在本發明之一實施例中，該含高濃度的氨氣的氣體包含的氨氣濃度為40至50%，且該含高濃度的氨氣的氣體導入至該焦爐氣洗滌區中的流量為120至240升/小時。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
請參照第3~5圖，本發明之一實施例之焦爐氣脫硫的方法，用以在一硫氨水複循環洗滌脫硫製程中執行，主要包含步驟：將含高濃度的氨氣的氣體或純氨氣導入至一焦爐氣洗滌區中，以降低該焦爐氣洗滌區之焦爐氣中的硫化氫之濃度。
本發明之焦爐氣脫硫的方法主要是使用在當一待淨化的焦爐氣（於下文稱粗焦爐氣），經一硫氨水複循環洗滌脫硫製程淨化後，所得的該焦爐氣之硫化氫的濃度未至一目標濃度時，進一步透過本發明之焦爐氣脫硫的方法，於該硫氨水複循環洗滌脫硫製程中添加濃氨氣或純氨氣以對該焦爐氣予以再次淨化。
含高濃度氨的氣體來源可以包括市場上純液氨氣化後之氣體、高濃度氨水氣化後之蒸汽、工廠回收煉焦副產品並經濃縮的含氨氣體。
如第3圖所示，在本實施例中，該焦爐氣洗滌區為一焦爐氣洗滌塔100，並自該粗焦爐氣的通入入口處依序包括相連接的一氣冷段1、一下段洗層（脫硫段）2、一中段洗層3、及一頂洗層4。該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣係由該焦爐氣洗滌塔100的下段洗層（脫硫段）2上方導入該焦爐氣洗滌塔100中。詳細而言，該含高濃度的氨氣的氣體包含的氨濃度為大於等於5%及小於100%。例如：5至95%、10至80%、20至75%、30至60%或40至50%等。
當然，本發明不以此為限。本發明之焦爐氣脫硫的方法可實施在其他形式的焦爐氣洗滌塔。如第4圖所示，一焦爐氣洗滌塔100a與該焦爐氣洗滌塔100大致相同，不同之處在於該焦爐氣洗滌塔100a的中段洗層3與頂洗層4之間設置有一鹼洗層5。同樣地，該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣係由該焦爐氣洗滌塔100a的下段洗層（脫硫段）2上方導入該焦爐氣洗滌塔100a中。
基本上，含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣可自中段洗層以下的區域添加入該焦爐氣洗滌塔100a中。例如，如第5圖所示，該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣可由焦爐氣洗滌塔100a之粗焦爐氣通入入口處、氣冷段1、下段洗層（脫硫段）2、或中段洗層3導入該焦爐氣洗滌塔100a中。
該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣導入至該焦爐氣洗滌區中，直到使該焦爐氣中的氨氣的濃度增加10至2000 ppmv。該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣的導入的量與粗焦爐氣中的硫化氫的濃度值成正比。
參照第6圖，其為利用試驗工場實證檢驗本發明之焦爐氣脫硫的方法的效果示意圖。於此試驗中，試驗工場粗焦爐氣的處理量為2400 升/小時，粗焦爐氣中硫化氫的濃度為1619 ppmv，而氨氣為7967 ppmv。利用習知硫氨水複循環洗滌脫硫方法洗滌後，硫化氫的濃度354 ppmv；而使用本發明之焦爐氣脫硫的方法導入濃氨氣（氨氣約40至50%，其他為氮氣及水）約120至240 升/小時後，硫化氫的濃度降為222至256 ppmv。由此可見，本發明之焦爐氣脫硫的方法與習知硫氨水複循環洗滌脫硫方法相比，所增加之硫化氫去除的濃度高達98至132 ppmv，證明硫化氫去除的效果顯著。
值得一提的是，導入高濃度氨氣相較於導入高濃度氨水，前者在硫化氫去除的效率來得較後者高，其是因從實驗及理論皆發現，高濃度氨水會吸收大量的二氧化碳，而高濃度氨氣則顯著地提升硫化氫吸收效率，且二氧化碳的吸收增加量並不顯著，亦即硫化氫/二氧化碳吸收選擇率高。
綜上所述，本發明之焦爐氣脫硫的方法在不須更改既有的硫氨水複循環洗滌脫硫製程的硬體設備以及新增的設備亦少的情況下，達到顯著的粗焦爐氣的硫化氫的去除效果。此外，本發明之焦爐氣脫硫的方法還具有無排放水及空污等負面環保顧慮、導入之氨氣最終由硫磺場燃燒回收能源以及整體方法成本低的優點。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100a:焦爐氣洗滌塔
1:氣冷段
2:下段洗層
3:中段洗層
4:頂洗層
5:鹼洗層
第1圖為習知之焦爐氣脫硫的方法的方塊圖；
第2圖為習知之焦爐氣脫硫的方法的方塊圖；
第3圖為本發明之一實施例的焦爐氣脫硫的方法的方塊圖；
第4圖為本發明之一實施例的焦爐氣脫硫的方法的方塊圖；
第5圖為本發明之一實施例的焦爐氣脫硫的方法的方塊圖；
第6圖為本發明之焦爐氣脫硫的方法的實驗結果的示意圖。
無
100:焦爐氣洗滌塔
1:氣冷段
2:下段洗層
3:中段洗層
4:頂洗層
Claims (5)
- 一種焦爐氣脫硫的方法，用以在一硫氨水複循環洗滌脫硫製程中執行，該方法包含步驟：將含高濃度的氨氣的氣體或純氨氣導入至一焦爐氣洗滌區中，以降低該焦爐氣洗滌區之焦爐氣中的硫化氫之濃度，其中該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣導入至該焦爐氣洗滌區中，直到使該焦爐氣中的氨氣的濃度增加10至2000ppmv。
- 如請求項1所述之焦爐氣脫硫的方法，其中該含高濃度的氨氣的氣體包含的氨氣濃度為大於等於5%及小於100%。
- 如請求項1所述之焦爐氣脫硫的方法，其中該焦爐氣洗滌區為一焦爐氣洗滌塔，該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣係由該焦爐氣洗滌塔的一脫硫段上方、一氣冷段或該焦爐氣洗滌塔之一入口導入該焦爐氣洗滌塔中。
- 如請求項1所述之焦爐氣脫硫的方法，其中該含高濃度的氨氣的氣體或該純氨氣的導入的量與預定去除之焦爐氣中的硫化氫的濃度值成正比。
- 如請求項1所述之焦爐氣脫硫的方法，其中該含高濃度的氨氣的氣體包含的氨氣濃度為40至50%，且該含高濃度的氨氣的氣體導入至該焦爐氣洗滌區中的流量為120至240升/小時。
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| TW201417871A (zh) * | 2012-08-29 | 2014-05-16 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | 用循環的含氨洗滌溶液洗滌含硫氣體之方法 |
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