煤气净化工艺技术课件

煤气净化工艺技术煤气净化工艺技术1目录1 HPF脱硫废液制酸技术2 蒸氨工艺的优化3 无管式炉负压脱苯技术目录1 HPF脱硫废液制酸技术2一 HPF脱硫废液制酸技术1 工艺简述脱硫废液制酸工艺是以HPF脱硫产生的脱硫废液和硫磺为原料制造硫酸的工艺。2 工艺流程净化原料预处理焚烧余热回收转化吸收尾气除害干燥一 HPF脱硫废液制酸技术1 工艺简述净化原料焚烧余热回收转3煤气净化工艺技术课件4一 HPF脱硫废液制酸技术3 工艺特点一次性解决了HPF、PDS等焦炉煤气氨法湿式氧化脱硫工艺产生的低品质硫磺的回收利用及脱硫副盐废液的后处理问题，硫资源得到有效利用，脱硫副盐废液得到无害化有效处理；焚烧工序采用液固相浆液进料，与焚烧固体硫磺和副盐为原料的工艺相比，具有预处理工序流程短，生产操作稳定，安全、环保的优点；采用湿法净化工艺脱除SO2工艺气中的有害杂质，净化效率更高，有利于保证转化工序催化剂的催化活性，延长催化剂使用寿命；采用干接触法转化工艺，技术成熟可靠，反应转化率高，开停工系统不易产生腐蚀；设有尾气除害工序，可确保制酸尾气环保达标排放。一 HPF脱硫废液制酸技术3 工艺特点5一 HPF脱硫废液制酸技术4 主要技术指标1）SO2最终转化率：一转一吸97.5%；二转二吸99.85%2）产品硫酸浓度：98%（w%）；93%（w%，冬季）5 主要经济指标1）计算基准脱硫煤气处理量105000Nm3/h；煤气H2S含量：进口6g/Nm3，出口0.1g/Nm3；制酸采用二转二吸工艺；产品“蒸汽项”中已扣除制酸单元自身蒸汽用量。2）产品序号序号名名 称称单位单位数量数量198%硫酸t/a1545023.0MPa蒸汽t/a25340一 HPF脱硫废液制酸技术4 主要技术指标序号名 称单位6一 HPF脱硫废液制酸技术5 主要经济指标3）主要原料消耗4）公辅消耗注1：催化剂为一次填充量，寿命8-10年。注2：如制93%（w%）硫酸，可不使用低温冷却水。5）投资：大约5500万元。序号序号名名 称称单位单位数量数量1制酸催化剂m3232纯氨t/a73焦炉煤气Nm3/h478序号序号名名 称称单位单位数量数量1锅炉用软水m3/h6.22循环冷却水m3/h4453低温冷却水m3/h654电（操作）kW765一 HPF脱硫废液制酸技术5 主要经济指标序号名 称单位7一 HPF脱硫废液制酸技术6 排放物及环保指标排气排气尾气中有害物浓度：SO2：200mg/Nm3硫酸雾：5mg/Nm3说明：上述尾气排放指标均达到最新硫酸工业污染物排放标准GB26132-2010中规定的适用于生态环境脆弱地区的特别排放限值中规定的指标。排液硫酸铵溶液：约1.52m3/h，送硫铵单元。废固制酸催化剂约23 m3,主要成分V2O5，由催化剂制造商回收利用。一 HPF脱硫废液制酸技术6 排放物及环保指标8一 HPF脱硫废液制酸技术7 小结1）脱硫废液制酸技术从根本上解决了低品质硫磺回收利用及脱硫副盐废液无害化后处理的工艺问题，可有效提高焦炉煤气脱硫脱氰效率，减少三废排放，提高焦化环保水平；2）脱硫废液制酸技术是对目前国内HPF等氨法湿式氧化脱硫工艺技术存在问题的配套改进及完善。3）制酸工艺选择的工艺路线是目前国内外制酸行业广泛采用的主流制酸工艺流程，技术先进、可靠，运行安全、环保；关键设备可全部实现国产化，可有效节省建设投资。4）中冶焦耐工程技术有限公司于1994年与日本大阪煤气公司联合为宝钢三期设计的FRC法（以苦味酸为催化剂）焦炉煤气氨法湿式氧化脱硫脱氰及脱硫废液焚烧制酸工艺装置，于1997年底开工投产，已在宝钢成功运行多年。5）金能脱硫废液制酸已完成设计，正在施工。6）南钢脱硫废液制酸总包已签合同，正在设计。一 HPF脱硫废液制酸技术7 小结9二 蒸氨工艺的优化1 工艺简述蒸氨就是利用水蒸汽将原料氨水中的氨蒸出，使处理后氨水中的氨含量较低以便于生化装置的运行，同时得到较高浓度的氨汽。2 工艺分类1）根据外来水蒸汽是否直接进入蒸氨塔：直接蒸氨工艺：外来水蒸汽直接进入蒸氨塔作为蒸馏介质。间接蒸氨工艺：外来水蒸汽不进入蒸氨塔，利用蒸氨塔底的废水被加热蒸发得到的水蒸汽作为蒸馏介质。间接蒸氨工艺节省了蒸氨直接蒸汽所消耗的水，并且降低了蒸氨废水排放量。2）根据蒸氨塔操作压力：正压蒸氨工艺：蒸氨塔操作压力大于大气压力，即操作表压为正压。负压蒸氨工艺：蒸氨塔操作压力小于大气压力，即操作表压为负压。3）热泵蒸氨工艺：利用热泵回收蒸氨塔顶氨汽余热余能，再通过再沸器加热来自蒸氨塔底的废水，产生低压饱和蒸汽返回蒸氨塔底提供热量，降低了蒸氨能耗。二 蒸氨工艺的优化1 工艺简述10二 蒸氨工艺的优化3 间接蒸氨工艺的加热热源1）蒸汽2）煤气管式炉3）导热油4）初冷器上段余热水（只适用于负压蒸氨）5）循环氨水（只适用于负压蒸氨）6）焦炉烟道气（由于焦炉烟道气可回收的热能大于蒸氨所需的热能，所以焦炉烟道气热能采用余热锅炉单独回收更经济）二 蒸氨工艺的优化3 间接蒸氨工艺的加热热源11二 蒸氨工艺的优化4 间接蒸氨工艺加热热源的选择蒸汽蒸汽煤气管式炉煤气管式炉导热油加油加热炉炉使用方便性方便蒸汽是仅次于电最方便使用的动力介质。在加热温度许可的情况下应优先采用蒸汽作为动力介质。不方便需建设一套燃烧煤气的管式炉。很不方便需建设一套燃烧煤气的导热油加热炉系统。先燃烧煤气加热导热油，再用导热油加热工艺介质，不如用管式炉直接加热工艺介质。安全性最安全蒸汽不可燃，不会造成爆炸和火灾。不安全管式炉燃烧的煤气易爆炸。很不安全导热油加热炉燃烧的煤气易爆炸，导热油易发生火灾。环保性最好蒸汽泄漏后冷凝变成水，对环境无任何污染一般管式炉燃烧煤气生成的废气中含SO2和NOX，对环境有污染。较差导热油加热炉燃烧煤气生成的废气中含SO2和NOX，对环境有污染。导热油泄漏和裂解气排入大气对环境造成污染。使用建议应首选蒸汽作为加热热源在无蒸汽可用时，可选择管式炉作为加热热源。不应采用二 蒸氨工艺的优化4 间接蒸氨工艺加热热源的选择蒸汽煤气管式12二 蒸氨工艺的优化5 负压蒸氨工艺1）蒸氨塔操作压力：20kPa2）蒸氨塔操作温度：60 3）加热热源：应首选低温余热热源，如初冷器上段余热水或循环氨水，不宜采用蒸汽或煤气管式炉作为加热热源。4）节能效果：如果选择初冷器上段余热水或循环氨水作为负压蒸氨热源，负压蒸氨可以完全不用蒸汽、煤气这类新的能源。初冷器上段余热水或循环氨水实质都是利用荒煤气的余热。5）关键点：蒸氨塔、分缩器等设备气相压降应较低。真空系统的设计必须考虑氨的影响，否则真空度达不到，操作温度升高，塔底供热量降低，蒸馏效果变差，蒸氨废水不达标。6）工业应用情况：已在焦化行业成功应用。见燃料与化工2003年第二期第112页7）建议：在低温余热热源可用时，应优先选择负压蒸氨工艺。二 蒸氨工艺的优化5 负压蒸氨工艺13二 蒸氨工艺的优化6 热泵蒸氨工艺1）热泵工作原理：热泵类似于空调制热，可将热量从低温热源移到高温热源。2）热泵蒸馏工作原理：利用热泵把蒸馏塔塔顶气相的部分低温余热，转变为可用作塔底再沸器的高温热源，从而回收塔顶气相的余热，达到节能的目的。适用于塔顶和塔底温度差小于30，且塔顶分缩器冷却负荷较大的情况。已在石油化工行业成功应用多年。3）热泵蒸氨：塔顶和塔底温度差：10塔顶分缩器冷却负荷：占塔底输入热能的60%节能效果：回收的热能占塔底输入热能的30%热泵系统增加的投资：450万元（剩余氨水量40吨/时）热泵系统投资回收期：3年工业应用情况：已在焦化行业成功应用。建议：在负压蒸氨不可用的情况下，应优先选择蒸汽再沸器作为蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。二 蒸氨工艺的优化6 热泵蒸氨工艺14二 蒸氨工艺的优化7 新建蒸氨工艺的优化选择1）采用真空碳酸钾脱硫工艺的情况下l如果煤气含硫化氢较低，荒煤气余热足够脱硫和负压蒸氨同时使用时，应首选利用初冷器上段余热水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺。l如果煤气含硫化氢较高，荒煤气余热不够脱硫和负压蒸氨同时使用时，应首选蒸汽再沸器作为蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。2）初冷器上段余热水用于采暖的情况下应首选利用初冷器上段余热水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺，初冷器上段余热水部分作为蒸氨的热源，其余用于采暖。3）非以上两种情况下如果利用初冷器上段余热水作为蒸氨热源，必须增加一套热水系统，因此应首选循环氨水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺，其次选择蒸汽再沸器作为蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。4）蒸氨塔应采用较高的理论板数，这样可降低回流比，降低能耗。设备增加的成本小于能耗降低的成本，经济上是合算的。二 蒸氨工艺的优化7 新建蒸氨工艺的优化选择15二 蒸氨工艺的优化8 已建成蒸氨工艺的优化改造1）采用真空碳酸钾脱硫工艺的情况下由于初冷器上段余热水的能力只够真空碳酸钾脱硫使用，不能再用于负压蒸氨。循环氨水和初冷器上段余热水实质都是利用荒煤气的余热，循环氨水也不可用。因此蒸氨工艺的优化改造应首选蒸汽再沸器作为蒸氨热源的正压热泵蒸氨工艺。2）其它情况下如果利用初冷器上段余热水作为蒸氨热源，必须对初冷器进行较大改造，因此蒸氨工艺的优化改造应首选循环氨水作为蒸氨热源的负压蒸氨工艺。3）蒸氨塔可加高采用较高的理论板数，这样可降低回流比，降低能耗。设备增加的成本小于能耗降低的成本，经济上是合算的。二 蒸氨工艺的优化8 已建成蒸氨工艺的优化改造16三 无管式炉负压脱苯技术1 工艺简述无管式炉负压脱苯工艺是以蒸汽加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺。2 工艺流程1）管式炉加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺流程2）无管式炉负压脱苯工艺流程：上图中管式炉用蒸汽加热器代替。三 无管式炉负压脱苯技术1 工艺简述17三 无管式炉负压脱苯技术3 工艺特点1）取消了明火燃烧煤气的管式炉，生产更安全，且更容易操作；2）用蒸汽加热富油和用管式炉加热洗油相比，壁温低很多，富油不易结焦，洗油消耗低；3）避免了管式炉燃烧废气不达标排放问题；4）综合运行成本低于正压脱苯工艺和管式炉加热无蒸汽解吸负压脱苯工艺；5）适用于有自产蒸汽（1.5MPa(g)，350）的企业。4 主要技术指标净煤气指标：粗苯：2g/m3三 无管式炉负压脱苯技术3 工艺特点18三 无管式炉负压脱苯技术5 四种粗苯蒸馏工艺的对比1）计算基准l洗油循环量160m3/h，粗苯产量2.8t/h。l新洗油价格4500元/t，焦油价格为2200元/t，粗苯装置外排残渣油送至油库焦油贮槽后外卖，消耗洗油费用为两者差值。l低温水应为2元/m3，由于低温水只用半年，其余半年用循环水代替，因此低温水的全年均价为1.2元/m3。l1.5MPa蒸汽的单价已扣除回收的冷凝水和低压蒸汽的价值。2）四种粗苯蒸馏工艺的介质耗量比较脱苯工艺脱苯工艺煤气耗量煤气耗量Nm3/h洗油耗量洗油耗量kg/t苯苯操作电量操作电量kw循环循环水水t/h低温低温水水t/h0.4MPa蒸汽耗蒸汽耗量量t/h1.5MPa蒸汽耗量蒸汽耗量t/h产生的产生的废水废水t/h管式炉加热富油、蒸汽解吸的正压脱苯工艺1400402235201654.24.2管式炉加热贫油、无蒸汽解吸的负压脱苯工艺180010037030016000管式炉加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺1300502603901602.12.1蒸汽加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺040260390160092.1三 无管式炉负压脱苯技术5 四种粗苯蒸馏工艺的对比煤气耗量N19三 无管式炉负压脱苯技术5 主要经济指标3）四种粗苯蒸馏工艺的操作费用比较4）投资：蒸汽加热器：80万元，远低于管式炉的投资。脱苯工艺脱苯工艺煤气煤气费用费用万元万元/a洗洗油油费用费用万元万元/a电电费用费用万元万元/a循环循环水水费用费用万元万元/a低温低温水水费用费用万元万元/a0.4MPa蒸汽蒸汽费用费用万元万元/a1.5MPa蒸汽蒸汽费用费用万元万元/a废水废水处处理费用理费用万元万元/a运行费运行费用合计用合计万元万元/a0.4元/Nm32300元/t0.6元/kwh0.4元/t1.2元/t120元/t110元/t25元/t管式炉加热富油、蒸汽解吸的正压脱苯工艺491226117182173442921723管式炉加热贫油、无蒸汽解吸的负压脱苯工艺631564195105168001663管式炉加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺456282137137168221461447蒸汽加热富油、蒸汽解吸的负压脱苯工艺02261371371680867461581三 无管式炉负压脱苯技术5 主要经济指标煤气费用万元/a洗油20三 无管式炉负压脱苯技术6 排放物及环保指标无管式炉负压脱苯工艺是以蒸汽加热富油，无排放物，还避免了管式炉燃烧废气不达标排放问题。7 小结1）本工艺取消了明火燃烧煤气的管式炉，生产更安全，更环保，更容易操作，且洗油消耗低；2）本工艺适用于有自产蒸汽（1.5MPa(g)，350）的企业；3）唐山中润已由管式炉改为蒸汽加热富油；4）淮北二期设计时业主就要求采用蒸汽加热富油，不设计管式炉；5）马钢管式炉改为蒸汽加热富油正在设计。三 无管式炉负压脱苯技术6 排放物及环保指标21