焦化厂制硫克劳斯炉尾气处理方案

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一、克劳斯炉尾气成分

1.1焦化厂克劳斯炉制硫

来自焦化厂脱硫工段的酸性气体进入克劳斯炉,其中1/3进入克劳斯炉上部的燃烧器,硫化氢与空气燃烧生成二氧化硫,其余2/3直接进入克劳斯炉,H2S与燃烧器出口混合气体中的SO2反应,生成单质硫,主要的反应方程式如下:H2S+3/2O2→O2+H2O2H2S+SO2→3/2S2+2H2O

因炉温会达到-℃,酸性气体中的NH3和HCN等氮化物在高温还原气氛和催化剂的作用下反应分解为H2、N2和CO。酸性气体中的烃类化合物能完全分解或燃烧,生成CO2和H2O。

在高温条件下,H2S和炉内的CO2发生反应,因此炉内还有COS和CS2的生成:

CO2+H2S→COS+H2O

2H2S+CO2→CS2+2H2O

酸性气体各组分的质量分数如下表所示:

酸性气体中成分较多,经过克劳斯反应后尾气中含有的主要组分有:CO2、H2O、N2、H2、CO、H2S、SO2等。克劳斯炉制硫尾气达不到国家直接排放标准,因此必须对尾气进行处理后再进行排放。因尾气中含有可燃组分,尾气热值约为KJ/m3。

一、克劳斯炉尾气处理方案

1、斯科特工艺

传统的克劳斯炉尾气处理工艺为斯科特工艺,该工艺工艺成熟、运行可靠、硫收率高,能满足环保要求,但是该工艺装置整体投资较高,运行费用高,占地面积较大。

斯科特工艺属于尾气还原吸收工艺,采用选择性溶剂吸收后的富液经过再生,释放出含H2S的酸性气体,含H2S的酸性气体返回到克劳斯系统循环处理,最终使硫回收率高达99.8%。该工艺适应性墙,硫回收率高,但是与其他工艺相比,斯科特工艺的投资及消耗是最高的,工艺流程图下图所示:

2、焚烧+钙法脱硫

钙法脱硫工艺是采用价廉易得的石灰石作为脱硫吸收剂,石灰石被磨成粉状后与水混合搅拌,制成吸收浆剂,或者直接将石灰石制成吸收浆液。制硫尾气在焚烧后送到钙法脱硫装置,吸收剂浆液和尾气在吸收塔内接触,尾气中的SO2被吸收脱除最终反应生成石膏。脱硫效率在95%以上,而且该工艺技术成熟,应用广泛,一次性投资和运行费用相对较低。

此工艺在京能锡林煤化有限责任公司应用于克劳斯炉尾气处理。

而其他脱硫工艺也适用于焚烧后的烟气脱硫,也可采用焚烧+其他常规脱硫工艺进行克劳斯炉的尾气处理。

3、输送回焦炉煤气管道

因克劳斯炉尾气有较高的热值,部分焦化厂将克劳斯炉制硫尾气打回至初冷器前的荒煤气管道中。

4、克劳斯炉尾气资源化利用方案—制备焦亚硫酸钠

焦亚硫酸钠,又称为重亚硫酸钠,分子式为Na2S2O5,分子量为.1。焦亚硫酸钠作为化工产品,分为工业用品和食品添加剂。用途广泛,在医药、食品、印染、香料、照相等行业中均有用途。在食品行业主要用作防腐剂、漂白剂、疏松剂。

工艺流程主要分为三个步骤,即尾气焚烧、反应吸收和分离处理。首先制硫尾气在焚烧炉中被焚烧,尾气中的含硫组分均被转化为SO2。反应产生的热量利用余热锅炉进行回收。反应吸收是在吸收设备中以纯碱水(或过饱和悬浮液)吸收SO2制取中间产品,然后进一步饱和吸收SO2生成重亚硫酸钠。




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