一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法与流程

本发明涉及焦炉煤气净化，特别是涉及一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法。

背景技术：

1、目前，焦炉煤气pds湿法脱硫脱氰工艺在国内仍是主流技术，以钠盐或氨为碱源，该工艺存在副反应速度快，脱硫液中的na2so4、na2s2o3、nascn等钠盐或(nh4)2so4、(nh4)2s2o3、nh4scn)等铵盐会快速增长，达到一定浓度后使催化剂活性下降，导致脱硫效率明显下降，耗碱量大，并产生大量脱硫废液，较大程度地增加脱硫和提盐运行成本。

2、部分煤化工企业采用络合铁系催化剂(简称络合铁)催化脱除焦炉煤气中的h2s，同时脱除焦炉煤气中的hcn。该工艺脱硫过程中h2s与脱硫液中的na2co3反应生成nahs,或与水解后的nh3反应生成nh4hs，再利用fe3+的氧化性将nahs或nh4hs氧化成单质硫。由于络合铁催化剂反应速率太快，在脱硫塔内即快速析出单质硫溶胶并容易在填料上逐渐附着，造成脱硫塔阻力在短期间内出现超标。因此，需定期停塔更换填料，无法实现连续脱硫；另一方面，络合铁系催化剂腐蚀性较强，易造成脱硫设备腐蚀穿漏，影响脱硫系统的安全、稳定运行。

3、综上所述，在焦炉煤气脱硫脱氰过程中，现有技术中存在减排降耗与维持脱硫脱氰效果的矛盾。

技术实现思路

1、本发明所需要解决的技术问题是在焦炉煤气脱硫脱氰过程中，如何做到减排降耗并维持脱硫脱氰效果。

2、为达上述目的，本发明实施例提出了一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，所述方法包括以下步骤：

3、将焦炉煤气送入脱硫单元，将25～30％的焦炉煤气送入一元催化脱硫单元，将70～75％的焦炉煤气送入各二元催化脱硫单元；

4、在一元催化脱硫循环液中投加pds催化剂催化脱除煤气中的h2s和hcn，在二元催化脱硫循环液中投加络合铁催化剂；

5、将一元催化脱硫单元产生的含pds催化剂的一元催化滤液送入各二元催化脱硫单元进行二次利用，在二元催化脱硫循环液中形成pds和络合铁二元催化剂催化脱除煤气中的h2s和hcn；

6、经过一元催化脱硫单元和二元催化脱硫单元处理后的焦炉煤气含h2s均＜50mg/nm3；

7、将二元催化脱硫单元中产生的脱硫废液送到提盐系统进行蒸发、浓缩提盐处理。

8、具体的，所述脱硫单元包括1个一元催化脱硫单元和多个二元催化脱硫单元，利用一元催化脱硫单元和二元催化脱硫单元并行处理焦炉煤气，脱除焦炉煤气中的h2s和hcn。

9、具体的，在一元催化脱硫单元的pds催化反应中以及在二元催化脱硫单元的络合铁系催化反应中加入碱源，所述碱源为na2co3或nh3。

10、具体的，一元催化脱硫循环液中产生的副盐为na2so4、na2s2o3、nascn三盐，或为(nh4)2so4、(nh4)2s2o3、nh4scn三盐，控制一元催化脱硫循环液中产生的副盐总浓度为120～170g/l。

11、具体的，二元催化脱硫循环液中产生的副盐为na2so4、na2s2o3、nascn三盐，或为(nh4)2so4、(nh4)2s2o3、nh4scn，控制二元催化脱硫循环液中产生的副盐总浓度为250～300g/l。

12、具体的，在一元催化脱硫单元中，控制进入一元催化脱硫塔内的脱硫循环液中单质悬浮硫的含量＜1g/l。

13、具体的，在二元催化脱硫单元中，控制进入二元催化脱硫塔内的脱硫循环液中单质悬浮硫及单质硫溶胶的总含量小于1g/l。

14、具体的，控制各脱硫塔的液气比的值大于35。

15、具体的，二元催化脱硫单元排出的脱硫废液经过滤单元的陶瓷过滤、活性炭吸附过滤净化后送去提盐系统进行蒸发、浓缩提盐处理。

16、具体的，回收脱硫废液在蒸发、浓缩提盐过程产生的尾气冷凝液及蒸汽冷凝水。

17、本发明还提供了一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰的设备，包括：多个脱硫单元，包括1个采用pds催化剂的一元催化脱硫单元和多个采用pds和络合铁两种催化剂的二元催化脱硫单元，一元催化脱硫单元包括1个脱硫塔、1个反应槽、1个再生塔等设备,二元催化脱硫单元包括多个脱硫塔、多个反应槽、多个再生塔等设备。另辅助配套一元催化压滤机、二元催化压滤机，以及包含陶瓷过滤器和活性炭吸附过滤器的脱硫废液过滤单元。具体包括：一元催化脱硫塔1、一元催化再生塔2、一元催化反应槽3、一元催化脱硫循环泵4、一元催化硫泡沫槽21、一元催化压滤机22、二元催化脱硫塔31、二元催化再生塔32、二元催化反应槽33、二元催化脱硫循环泵34、二元催化硫泡沫槽41、二元催化压滤机42；通过采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰的设备实现采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰的方法。

18、本发明脱硫过程所需碱度较低，可有效降低碱源消耗及减少副反应发生，硫泡沫生成效果好，抗油性强，脱硫效果稳定，废液产生量少，不堵脱硫塔填料，一元催化脱硫单元排出的多余一元催化滤液中的残余pds催化剂和碱源在二元催化脱硫单元中进行利废二次使用，脱硫废液蒸发、浓缩提盐过程产生的尾气冷凝液及蒸汽冷凝水返回各脱硫单元作为补充水循环使用。

19、本发明还具有以下有益效果：

20、1)有效减少催化副反应，减少废液产生量，按三盐浓度为250g/l计的脱硫废液产生量＜0.15m3/万nm3焦炉煤气,较单独使用pds催化脱硫工艺减少60％以上的脱硫废液；

21、2)有效控制络合铁催化脱硫的反应速率，避免大量的单质硫溶胶在脱硫塔内生成并附着在填料上，消除了使用络合铁脱硫催化剂易出现的堵塞脱硫塔的情况；

22、3)抗油性强，再生塔硫泡沫生成效果好，脱硫效率较高，运行稳定性较强，能脱除焦炉煤气中99％以上的h2s及30％以上的有机硫，一级脱硫即可稳定实现出脱硫塔煤气含h2s指标＜50mg/nm3；

23、4)脱硫废液蒸发、浓缩提盐过程产生的尾气冷凝液及蒸汽冷凝水补充入各脱硫单元，实现提盐废水利废二次使用，正常工况下，各脱硫单元不再补充新水；

24、5)将一元催化滤液排入二元催化脱硫单元成为二元催化脱硫单元的脱硫循环液，实现将一元催化滤液中残余的pds催化剂和碱源进行利废二次使用，系统所需碱度、及催化剂浓度较低，与单独使用pds催化剂或单独使用络合铁催化剂的脱硫脱氰方法相比，可有效降低40％以上的碱源消耗，及降低30％以上的pds催化剂和络合铁催化剂消耗；

25、6)二元催化脱硫单元引入了pds催化剂进行协同催化，所需的络合铁催化剂浓度较低，低络合铁催化剂浓度下对碳钢塔器、管道的腐蚀速率＜0.3mm/a，与单独使用络合铁催化脱硫脱氰方法相比，对碳钢设备的腐蚀速率降低了70％。

技术特征：

1.一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，所述脱硫单元包括1个一元催化脱硫单元和多个二元催化脱硫单元，利用一元催化脱硫单元和二元催化脱硫单元并行处理焦炉煤气，脱除焦炉煤气中的h2s和hcn。

3.根据权利要求2所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，在一元催化脱硫单元的pds催化反应中以及在二元催化脱硫单元的络合铁系催化反应中加入碱源，所述碱源为na2co3或nh3。

4.根据权利要求1所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，一元催化脱硫循环液中产生的副盐为na2so4、na2s2o3、nascn三盐，或为(nh4)2so4、(nh4)2s2o3、nh4scn三盐，控制一元催化脱硫循环液中产生的副盐总浓度为120～170g/l。

5.根据权利要求1所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，二元催化脱硫循环液中产生的副盐为na2so4、na2s2o3、nascn三盐，或为(nh4)2so4、(nh4)2s2o3、nh4scn，控制二元催化脱硫循环液中产生的副盐总浓度为250～300g/l。

6.根据权利要求1所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，在一元催化脱硫单元中，控制进入一元催化脱硫塔内的脱硫循环液中单质悬浮硫的含量＜1g/l。

7.根据权利要求1所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，在二元催化脱硫单元中，控制进入二元催化脱硫塔内的脱硫循环液中单质悬浮硫及单质硫溶胶的总含量小于1g/l。

8.根据权利要求7所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，控制各脱硫塔的液气比的值大于35。

9.根据权利要求1所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，二元催化脱硫单元排出的脱硫废液经过滤单元的陶瓷过滤、活性炭吸附过滤净化后送去提盐系统进行蒸发、浓缩提盐处理。

10.根据权利要求8所述的一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，其特征在于，回收脱硫废液在蒸发、浓缩提盐过程产生的尾气冷凝液及蒸汽冷凝水。

技术总结
本发明公开了一种采用一元及二元协同催化的焦炉煤气脱硫脱氰方法，所述方法包括以下步骤：将焦炉煤气脱硫系统分成1个一元催化脱硫单元和多个二元催化脱硫单元，各单元并行、协同完成催化脱硫；一元催化脱硫单元处理总煤气量的25～30％，各二元催化脱硫单元合计处理总煤气量的70～75％。一元催化脱硫单元投加酞氰钴磺酸盐系化合物脱硫剂为单一催化体系；各二元催化脱硫单元投加络合铁催化剂，将一元催化脱硫单元产生的含PDS催化剂的一元催化滤液送入各二元催化脱硫单元进行二次利用；经一元及二元协同催化脱硫后的焦炉煤气含H<subgt;2</subgt;S＜50mg/Nm<supgt;3</supgt;。本发明脱硫过程所需碱度较低，可有效降低碱源消耗及减少副反应发生，脱硫效果稳定，废液量少，不堵脱硫塔填料。

技术研发人员：秦振清,韦宏来,邹骏,罗玲,杨名红,黄飞平,汤新超,邓旭演,刘江,彭光文,黄业迎,凌智勇,张奇修,梁杰群,胡艳君,许柳稻,张林杰,覃任安
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>柳州钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15