焦化厂脱硫脱硝技术探讨

2022-01-17郭毅

云南化工 2021年12期

郭毅

(山西焦化设计研究院(有限公司)，山西临汾 041606)

煤气化的过程就是化学加工的过程。但是，在这一加工过程中，会产生硫化物和硝化物，它们会给环境带来不利影响，不利于环境的保护。山西焦化集团有限公司焦化厂作为煤化工产业的龙头企业。本文结合的实际情况，介绍焦化厂脱硫脱硝技术的基本情况，并对具体的脱硫脱硝技术进行分析，旨在提升焦化厂的生产安全系数，积极推动焦化厂环境治理的健康发展。

1 脱硫脱硝工艺流程

1.1 脱硫脱硝工艺

山西焦化集团有限公司焦化厂属于高污染炼焦行业。目前，该焦化厂2#与3#焦化炉烟气脱硫脱硝项目已经投入使用，也对该焦化厂脱硫脱硝技术进行了相应的评价，评价效果是脱硫脱硝的效果很好。山西焦化集团有限公司焦化厂2#、3#焦炉属于JN60-6型。其中，1#焦炉为1×50孔，2#焦炉为1×65孔，年设计焦炭生产能力为120万t。表1为该企业的相关指标情况。

表1 设计指标情况

以山西焦化集团有限公司焦化厂为例，分析该厂具体的情况，再对焦炉的脱硫脱硝工艺流程进行阐述。该厂实际的脱硝工艺流程为：“新型催化干法脱硫+高效布袋除尘器+低温SCR脱硝+引风机+烟囱排放”。同时，使用两炉一套脱硫脱硝的装置。具体的工作流程为：从焦炉地下烟道来的烟气，先进入脱硫装置；脱硫后的烟气进入高效布袋除尘器，由烟气加热装置对其进行加热，调整烟气温度；然后进入低温脱硝反应器中，在反应器中加入氨气，并在反应器中设置3格催化剂，二格正常使用，一格备用；同时，脱硝后的高温烟气进入废热锅炉，产生蒸汽并降温，随后由引风机送入到烟囱内部；最终将烟气进行排放。为确保烟气的脱硫脱硝能够满足环保要求，脱硫和脱销反应器设计均有调整余量[1]。

1.2 焦炉烟气的特点

山西焦化集团有限公司焦化厂焦炉烟气主要含有SO2、焦炉粉尘和氮氧化物，而且氮氧化物所占的比例相对较高。其中，SO2是一种常见的硫氧化物，不仅对大气造成严重的污染，同时还能与水相溶，并与水发生化学反应，进而生成亚硫酸，而亚硫酸在PM2.5的基础上会进一步氧化，从而生成硫酸。硫酸进一步造成酸雨的产生，会给环境稳定带来影响。氮氧化物所包含的化合物就相对较多，除了NO2以外，其他的氮氧化物都非常不稳定。所以，山西焦化集团有限公司焦化厂焦炉产生的烟气是含有多种化合物的混合物，也就是常见的硝气，同时，还具有一定的毒性。因此，需要采取有效的脱硫脱硝工作，促使氮氧化物和硫化物的含量可以被有效控制，并达到国家安全排放标准[2]。

2 脱硫脱硝技术

2.1 干法脱硫技术

干法脱硫技术，主要是以碱性吸收物质为基础。实际应用中，应该根据现场的基本情况，对烟气道中的硫进行研究，使得烟气穿透充满混合固态的碱性吸收物质，并且通过全面接触的方式，实现脱除SO2。半干法脱硫技术与干法脱硫系统的组成是基本相同的，半干法脱硫过程中，也需要在干燥的环境中进行，但在半干法脱硫技术中，要适当的添加水分，从而发挥该项技术的可靠性和功能性。另外，由于两种脱硫的方法都在干燥的环境中进行，所以在实际脱硫过程中，不需要担心生成二次污染物，从而避免二次污染对环境的影响[3]。

2.2 湿法脱硝技术

在实际的应用中，由于该技术本身的成熟度相对较高，所以在现有技术的基础上，可以对技术进行优化和改进，使得该技术能够达到预期的效果。该项技术在很多焦化企业得到应用。该厂设计的脱硝技术，也采用低温脱硝技术，从而能够满足实际的工作需求。

除此之外，为了提高系统的可靠性，且为了避免二次污染，就需要做好检测过程的质量控制，并及时发现和处理问题，从而保证硫化物合理的分离处理，确保烟气符合相关质量标准。另外，该项技术在实际的使用中，具有较好的利用价值。由于该项技术的成本相对较低，且该项技术处理得当，不会产生二次污染，使得被处理后的烟道中的烟气都能保持较好的效果[4]。

2.3 脱硫脱硝一体化技术

通过采用脱硫脱硝一体化技术后，能够全面提升脱硫脱硝效果，因此，能够进一步提升脱硫脱硝水平，实现对烟气的污染控制,确保烟气按照标准排放。

烟气脱硫选择脱硫脱硝一体化技术，可有效减少装置数量，投资额也相对较低，并且能够减少废水排放，避免废物的产生。焦炉烟道气的温度相对较低，同时由于SO2和NOx都呈现周期性的变化和焦化厂可再生建设空间小的特点，脱硫脱硝一体化技术备受场地较小的焦化厂的喜爱。该项技术不仅能够完成脱硫脱硝工艺，还可以同时对SO2和NOx等物质进行处理，使得烟道气能够达到排放标准。同时，该项技术还有较好的应用前景。现结合本工程的基本情况，对可选择的一体化脱硫脱硝的技术进行简单分析。

1)实际的脱硫脱硝工艺中，部分企业选择先脱硝后脱硫的方式。当焦炉单独使用煤气时，入口烟气中SO2的质量浓度可以达到 800 mg/m3，而相关标准中，要求SO2的浓度不应高于 50 mg/m3，所以需要对其进行处理。先使用低温催化剂，使脱硝催化剂中毒、失活，才能最终完成脱硫后的处理工艺。除此之外，脱硫脱硝一体化技术的实际应用中，应注意污染物控制技术方法的分析，选择安全性好、技术成熟度高和投资性价比合理和现场布置简单的技术类型。

2)焦炉SO2、炼焦粉尘颗粒物质控制技术。该项技术也可以分为湿法、半干法和干法技术，所以需要注意二者之间的关系。该项技术要求烟气温度大于等于 130 ℃。合理运用该项技术，能够使脱硫率达到96.25%。如果选择湿法工艺，完成之后，温度≤55 ℃。由此可见，该项技术具有净烟气温度≤55 ℃ 的特点。如果将烟气升温至 130 ℃，对整个系统来说，该系统的成本相对较大，所以从工程的实际情况看，湿法脱硫技术对焦化行业并不适用。另外，半干法脱硫工艺，可以结合实际需求，在实际工艺流程中，运用旋转喷雾半干法脱硫布袋除尘的方式，从而有效地实现了对硫化物的脱除，确保了工艺的可靠性，满足实际的使用需求。

3)焦炉NOx控制技术。结合实际情况发现，NOx的控制技术主要是对燃烧后烟气的控制，从而保证脱硫脱硝的效果。通常采用催化还原法(SCR)、吸收法和固体吸附法。山西焦化集团有限公司焦化厂选用SCR法脱销，烟气温度范围控制在≥180 ℃，能够有效实现脱硝。

2.4 SCR脱硝技术

该项技术主要是对氮氧化物进行治理，实现对环境的保护。实际的技术应用中，要注意催化剂的选择。在120～250 ℃ 的范围内，需要使催化能降低到SCR的反应温度，还要确保催化剂本身具有较好的活性，从而能在脱硝的过程中实现对硝的处理。通过在实验室进行中试试验，对中试装置进行选择。图1为低温SCR脱硝中试流程图。