焦爐煤氣干法脫硫脫萘技術(shù)研究

朱宏亮 王寅寅（河鋼邯鋼能源中心，河北邯鄲 056003）

焦爐煤氣干法脫硫脫萘技術(shù)研究

朱宏亮 王寅寅
（河鋼邯鋼能源中心，河北邯鄲 056003）

焦爐煤氣利用濕法脫硫脫萘之后，往往存在著霉氣當中硫化氫和萘的成分含量依然較高的現(xiàn)象。基于冷軋薄板的生產(chǎn)、PSA技術(shù)制氫以及煉鋼的需要，我們需要對焦爐煤氣進行金細化的處理，來使得其達到下一個程序的標準。因為500#、600#的配置對脫硫、脫萘產(chǎn)生了影響，所以在實際進行配置的時候，我們對兩種工藝進行了比較，并且對脫硫劑以及活性炭進行選擇，技術(shù)方法作如下分享。

焦爐煤氣 干法 脫硫 脫萘

以往，我們使用濕法脫硫脫萘之后，焦爐煤氣當中的硫化氫以及萘的含量依然較高。給予冷軋薄板生產(chǎn)技術(shù)以及PSA煉鋼制氫技術(shù)生產(chǎn)的需要，我們通常設(shè)置500#、600#來脫硫、脫萘，同時還對焦爐煤氣進行了精制，來滿足下一道工序的需要［1］。然而在實際操作中，這兩種方法對脫硫、脫萘產(chǎn)生了一定的影響，所以我們需要對實際脫硫、脫萘技術(shù)進行探究，以求得可以應用于生產(chǎn)的更好的方法。

1　煤氣凈化工藝分析

1.1煤氣凈化流程

上文中所提到的制氫以及供應冷軋薄板、煉鋼提純煤氣等工序都是配置了500#、600#的脫硫、脫萘技術(shù)，都是采用干法來精制焦爐煤氣［2］。焦爐煤氣需要需要首先經(jīng)過電捕焦油器，脫除一些煤氣中的雜質(zhì)，接著經(jīng)過加壓機的加壓，匯入500#脫硫塔中，通過脫硫劑來脫除煤氣中的硫化氫；接著涌入600#，在活性炭的攪拌之下，脫除了煤氣當中的萘，從而為下一道工序做好了準備［3］。

1.2煤氣凈化方式的選擇

混合煤氣當中往往由一定比例的高爐煤氣以及焦爐煤氣組成，成分具有復雜性，有害成分的含量以及物理化學性質(zhì)差異大，這無疑加大了凈化的難度。目前情況下，我們比較常用的凈化方法主要是干法以及濕法。其原料煤氣的雜質(zhì)含量情況參見表1。

我們根據(jù)上表的數(shù)據(jù)并且結(jié)合混合煤氣中的濕法、干法兩種處理方法的特點，選擇成本低廉、容易操作的方法來進行脫硫脫萘［4］。干法主要指的是用粉塵吸收劑、吸附劑或者催化劑等來進行一次性的脫除硫化氫、萘、焦油、灰塵等，來滿足使用要求的凈化煤氣方法。

表1　原料中煤氣雜質(zhì)的含量/（mg·Nm—3）

2　焦爐煤氣干法脫硫脫萘原理

2.1脫硫

（1）采用吸附劑脫硫。這種方法主要是利用氣態(tài)的H2S和空氣當中的O2常溫下發(fā)生氧化反應，從而釋放熱量：

2H2S+O2=2H2S+2S+O

由于這種反應速度較慢，所以我們往往使用活性劑來做作為催化劑、吸收劑來加快反應的速度。吸附劑的內(nèi)部空隙往往存在一定的吸附力，并且對于氣體的分子有吸附作用。水蒸氣在吸附劑當中除了存在多分子層吸附，還有毛細血管凝結(jié)的作用。我們在室溫下進行脫硫的時候，吸附劑里邊的空隙會容易凝結(jié)產(chǎn)生薄水膜，從而使得混合煤氣當中的溶水性硫化氫吸附起來相對較為容易，進而加速了脫硫的速度。

（2）利用氨脫硫的方法。氨可以使得吸附劑內(nèi)部的空隙液膜呈現(xiàn)弱堿性，從而有利于吸附酸性的H2S分子，其反應主要如下：

4NH3+2H2S+3O2=2（NH4）2SO3

2NH3+H2S+2O2=（NH4）2SO4

從上面的化學方程式中，我們可以發(fā)現(xiàn)，煤氣中的氨成分越多，在進行脫硫的時候就及其容易生成硫的含氧酸鹽。我們可以看出采用吸附劑來脫除硫的反應機制相對復雜，根據(jù)其凈化過程當中的特點，大體上可以分成吸附作用、催化作用以及轉(zhuǎn)化作用。吸附主要就是依靠吸附劑的自由力場，通過催化劑與硫化物之間的分子力產(chǎn)生的硫化物，這樣有機硫的脫除率甚至可以達到70%。

（3）采用脫硫劑脫硫。脫硫劑我們通常采用常溫以及高效的氧化鐵脫硫劑，其具有高硫容量、活性高，阻力小、精度高、可以再生等優(yōu)勢。常溫下基本可以將硫全部脫除。當含有硫的煤氣通過催化劑的時候，氣體當中的硫化氫便可以和脫硫劑發(fā)生反應從而生成硫化鐵，其反應方程式如下：

這種方式由于煤氣當中存在著少量的氧氣，并且生成的硫化鐵再進一步氧化就可以析出硫磺，所以，當混合煤氣中的O2/H2S大于等于2.5的時候，脫硫的再生過程便不斷進行，這就導致了脫硫劑空隙的堵塞從而失效。

2.2脫萘

由于吸附劑具有十分強大的吸附作用，使得萘和不飽和的烴也可以在表面發(fā)生聚合反應，產(chǎn)生大分子的聚合物。所以，吸附劑可以去硫的同時，也會對煤焦油、萘擁有極強較好的凈化作用。

2.3吸附劑的再生原理

吸附劑在使用一段時間之后，大量的萘、H2S、NH3、HCN等便會被吸附在表面的空隙當中從而失效。這個時候，我們必須除去焦油和萘，從而恢復其吸附的能力。吸附劑再生便是通過加壓之后的凈化煤氣實現(xiàn)。凈化煤氣被加熱到120攝氏度至130攝氏度之后，和吸附劑產(chǎn)生接觸，吸附劑隨之被加熱，并且其上面吸附的萘被解析出來，隨著煤氣被排出，這樣就使得吸附劑可以再生。

3　效果分析

（1）煤氣的雜質(zhì)凈化的效果顯著。事實證明，干法凈化煤氣的效果顯著，凈化之后煤氣的雜質(zhì)含量經(jīng)過檢驗遠遠低于設(shè)計的要求，效果非常的理想。焦爐煤氣經(jīng)過處理之后，大多數(shù)的雜質(zhì)被深度脫除，質(zhì)量顯著提升。（2）經(jīng)濟效益提升。經(jīng)過干法凈化之后的煤氣，雜質(zhì)大幅度降低，這便減少了熱處理爐的輻射管、煤氣的管道以及閥門的腐蝕，從而延長了使用的壽命。

4　結(jié)語

干法脫硫脫萘技術(shù)流程簡單、操作方便、適應雜質(zhì)的能力強，經(jīng)過凈化之后的煤氣雜質(zhì)含量可以滿足要去，投資少、占地面積小。并且其根據(jù)雜質(zhì)的物理化學性質(zhì)，采用了分段的凈化工藝，從長遠上來看減少了電能的消耗，運行成本大大降低。

［1］楊培，董浩，張楠，雷曉民.混合煤氣干法脫硫脫萘凈化技術(shù)的應用［J］.寬厚板，2013（01）：20-22.

［2］王書民，陳曉強，王峻，姜濤.焦爐煤氣吸附裝置解吸氣的綜合利用［J］.冶金動力，2013（06）：19-23.

［3］張維祥，楊兵.煤氣干法脫硫技術(shù)的應用［J］.科技風，2014（09）：91+93.

［4］萬卓耿.干法脫萘在三鋼的應用［J］.冶金動力，2015（09）：23-24+26.

朱宏亮（1985—），男，遼寧調(diào)兵山人，本科，畢業(yè)于遼寧科技大學，助理工程師，研究方向：焦爐煤氣凈化混合加壓。