YST脱硫脱氰工艺创新与改进.doc

YST脱硫脱氰工艺创新与改进琚根华 叶国良（杭州钢铁集团公司焦化厂 杭州 310022）摘要：本文介绍了杭钢焦化厂YST脱硫脱氰工艺，该工艺不产硫磺，只生成含硫的盐类，通过提取硫盐较好的解决了以往湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生低品质硫磺和处理脱硫废液难题，装置投资少，脱硫效率高。通过几年的生产实践，积累了很多宝贵经验，对设计中存在的许多问题进行了优化改进，为以后优化设计提供借鉴，为焦化行业煤气脱硫脱氰闯出一条新路径。关键词：焦炉煤气、YST、脱硫脱氰、优化改进0 前言目前国内焦炉煤气脱硫脱氰有多种工艺，但无论哪一种工艺都存在着某些较大的缺陷，使用户很难选择出较完美的脱硫脱氰工艺。如目前国内普遍应用的HPF脱硫脱氰工艺就存在着脱硫废液问题，大量的脱硫废液返回到煤场，不但增加了脱硫系统负荷，而且污染和腐蚀了整个备煤、配煤系统，严重影响了备煤、配煤系统的正常生产。我厂利用回收系统大修改造的机会与大连化工设计院合作，借鉴目前国内外常用的焦炉煤气脱硫脱氰工艺，在原ADA脱硫脱氰工艺的基础上，改建成国内外首创的YST脱硫脱氰工艺，并于2005年8月30日建成投入使用。1 YST脱硫脱氰工艺特点YST脱硫脱氰工艺的基本原理是：以1.4萘醌-2磺酸钠（简称NQ）作为催化剂，利用煤气中的氨作为碱源，脱除煤气中的硫化氢、氰化氢等有害物质，脱硫液在氧化塔内用空气氧化再生，同时生成硫代硫酸铵、硫酸铵（少量）、硫氰酸铵等盐，含盐的脱硫液提取一部分经过脱色、蒸发、浓缩、冷却、结晶得到硫代硫酸铵（含少量硫酸铵）、硫氰酸铵等产品。11 YST脱硫脱氰工艺流程见下图：硫氰滤液硫氰酸铵产品脱硫液脱色液硫代硫酸铵产品硫代滤液脱硫液脱硫后煤气煤气脱硫前煤气硫铵工段硫氰结晶器硫代结晶器氧化塔脱色釜脱硫塔氨萘塔脱硫液压缩空气YST脱硫脱氰工艺流程示意图12 YST脱硫脱氰工艺的特点：（1）脱硫脱氰装置设在电捕焦油器后，脱氨装置前，这样可以先除去硫化氢、氰化氢等有害酸性极毒物质，减轻环境污染及后续工段设备腐蚀。（2）脱除硫化氢、氰化氢效率高，能达到国家一级清洁生产标准。（3）运行成本低，不用加脱硫剂，只需加少量的催化剂。（4） 废物资源化，煤气中的硫化氢、氰化氢等有害物质转化成硫代硫酸铵、硫氰酸铵等化工产品，产生较好经济效益。（5） 生产环境较好，因无硫磺产品，即消除了熔硫过程中的恶臭，又无含盐脱硫液排放污染设备环境。（6） 投资费用较低。2 生产实际运行情况YST脱硫脱氰工艺属国内外首创，设计、运行无先例可以借鉴，投入试生产后遇到了很大的困难，由于设计中存在着许多不足，如工艺流程布置不合理、主要设备材质选用不当等等，特别是提盐设计处理能力不足，使煤气脱硫效率严重下降，煤气中硫化氢脱除率只有40%左右。经过四年多的努力探索实践、不断改进提高，现已基本上解决了设计中存在的不足之处，生产逐步趋于正常。脱硫后煤气含硫化氢为44.1mg/m3，硫化氢脱除率从40.0%上升到99.1%，稳定地达到了国家一级清洁生产标准（硫化氢200mg/m3），脱硫后煤气含氰化氢为94.5mg/m3，氰化氢脱除率从41.4%上升到92.6%。并生产出硫代硫酸铵、硫氰酸铵产品。见下表：表1：2006年16月改进前煤气脱硫分析数据日期脱硫塔入口煤气mg/m3脱硫塔出口煤气mg/m3H2S脱除率%HCN脱除率%H2SHCNH2SHCN2006.14735.5 1257.3 2019.5 510.0 57.4 59.4 2006.24258.9 1113.4 2372.9 608.6 44.3 45.3 2006.33232.7 923.3 2307.8 588.0 28.6 36.3 2006.43704.3 1019.0 2420.6 675.8 34.7 33.7 2006.53422.5 795.0 2244.2 508.0 34.4 36.1 2006.63577.6 1177.0 2122.2 759.0 40.7 35.5 平均值3821.9 1047.5 2247.9 608.2 40.0 41.1 表2：2009年38月改进后煤气脱硫分析数据日期脱硫塔入口煤气mg/m3脱硫塔出口煤气mg/m3H2S脱除率%HCN脱除率%H2SHCNH2SHCN2009.35031.21226.635.276.699.393.82009.45244.51218.0100.2100.398.191.82009.55105.21342.356.456.098.995.82009.64612.01233.223.596.899.592.22009.74085.91723.526.2394.7699.494.52009.84418.41127.823.1141.599.587.5 平均值4749.51311.944.194.599.1 92.6 从表1、2中可见YST脱硫脱氰工艺具有较高的脱硫脱氰效率，完全可以满足国家一级清洁生产要求，提盐产品见下表：表3：2009年38月硫代硫酸铵产品质量分析数据指标名称实际值（NH4）2S2O3含量69.60%（NH4）2SO4含量13.92%NH4CNS含量10.59%其它杂质和水5.40%表4：2009年38月硫氰酸铵产品质量分析数据指标名称实际值产品外观淡黄色结晶NH4CNS含量46.60%（NH4）2S2O3含量40.47%含水量未检测从表3、4中可见YST脱硫脱氰工艺生产出的硫代硫酸铵、硫氰酸铵产品均是粗产品，硫代硫酸铵产品市场售价30元/t，硫氰酸铵产品市场售价500元/t左右，与生产硫磺、硫酸相比仍较具有较高的经济价值。3 YST脱硫脱氰工艺与HPF、真空碳酸钾脱硫脱氰工艺比较表5：YST脱硫脱氰工艺与HPF、真空碳酸钾脱硫脱氰工艺比较项目HPF法真空碳酸钾法YST法一、技术参数比较1处理煤气量 m3/h6500065000650002脱硫塔生产方式单塔单塔双塔串联3脱硫效率%96.498.599.14脱氰效率%75.086.092.6二、综合经济效益比较1原料及辅助材料 PDS催化剂 t/a20V2O5催化剂 t/a38 KOH(48%) t/a201 NQ催化剂 t/a12动力消耗比较 循环水 m3/h180410500 低温水 m3/h125285230 工业水 m3/h2 电 kW/h125612171000蒸汽 t/h4.32.53自产蒸汽 t/h4压缩空气 m3/h195025003产品比较 硫磺(含硫90%) t/a3249 硫酸(98%) t/a8697 硫代硫酸铵 t/a1926硫氰酸铵 t/a31494设备投资比较总投资 万元42891033039005. 生产费用（万元）比较(注：生产费用为每年的设备折旧费和维修费、原料消耗费、动力消耗费、工人工资等相加，扣减产品产值)3110246719066生产成本（元/处理1000m3煤气）比较(注：生产成本为生产费用除以本系统的年煤气处理量)54.62243.47633.465三、环保比较1废气排放再生尾气不处理直接排放污染大气。熔硫有废气产生。再生尾气经处理后排放2废液排放有多余脱硫废液产生送煤场后产生污染无废液产生无废液产生3废渣排放有熔硫废渣产生无废渣产生无废渣产生从表5中可见：YST脱硫脱氰工艺具有脱硫脱氰效率高、投资少、原料及辅助材料消耗低、产品附加值高、无二次污染环保好的优势。YST脱硫脱氰工艺在脱硫脱氰过程中消耗了煤气中部分氨源，减轻后续硫铵工序的生产负荷约30%，每年可减少硫铵工序的亏损额约100万元。4 存在问题及优化改进（1） 氨萘塔用洗油洗萘，受煤气中硫化氢、氰化氢污染后的洗油严重腐蚀了蒸苯工段设备，开工后的第二年蒸苯工段因设备腐蚀泄漏而停产检修次数达13次之多。通过把洗油洗萘改为氨水洗萘，避免了洗油污染，解决了蒸苯系统设备严重腐蚀问题，使生产能正常稳定运行。（2）蒸氨系统工艺流程复杂、设置不合理，设备、管道用材不当腐蚀严重，浓氨水中间槽一年不到就腐蚀报废，316L不锈钢材质的蒸氨尾气管半年左右就腐蚀穿孔，液位计使用寿命也只有12个月。通过简化蒸氨工艺流程，提高氨气冷凝冷却器标高2.5m，浓氨水自流入脱硫塔液封槽，取消了浓氨水中间槽、冷却器、泵、流量计、液位计、调节阀等等设备。蒸氨尾气管用价廉的纯铝管代替316L不锈钢管，解决了蒸氨尾气管严重腐蚀问题。操作方便，维修简单，每年可节省大量维修费用。（3） 提盐系统设备、管道用材不当，由于结晶母液PH值5.25.7，对304不锈钢有强烈的腐蚀作用，使得304材质的设备、管道在使用几个月后就开始腐蚀泄漏，引起频繁停产检修。选用更耐腐蚀的316L不锈钢代替304不锈钢，解决设备、管道严重腐蚀问题。改造后至今已经五年没有再出现设备、管道腐蚀问题。（4） 提盐工艺流程设置不合理，母液中的硫酸铵无法有效结晶出来，产生大量细晶，引起结晶温度过高，硫代硫酸铵大量分解生成硫磺，干扰了结晶器的正常运转。通过把硫代硫酸铵冷却结晶改为蒸发结晶，使硫酸铵能够较好地结晶出来，结晶温度下降，有效地抑制了硫代硫酸铵分解，减少了硫磺的产生，产品易于离心分离。（5） 硫氰结晶器冷却器用18冷媒水直接冷却，由于母液与冷媒水的温度差过大，使冷却器管壁易结晶垢，需要经常冲洗，影响了正常生产。通过把冷媒水直接冷却改为冷媒水循环冷却，减小了温度差，延长了冷却器晶垢冲洗周期，从每班冲洗2次延长到每天冲洗12次，稳定