煤气脱硫中脱硫液的处理

吴金莺

（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041600）

0 引言

当前，在焦化企业的生产中，为提升煤气质量，煤气脱硫已成为焦炉煤气生产工艺中不可或缺的一个步骤，在该过程中通常应用湿法脱硫工艺，即应用碱性吸收液吸收焦炉煤气中的含硫组分。但在该过程中，会产生硫氰酸盐与硫代硫酸盐等副产物，随着吸收液的循环使用，副产物的浓度也相应增大，进而影响脱硫效果，这就必须对部分脱硫液进行更换。而更换下的脱硫液如何进行处理则是需要着重讨论的一项内容[1]。

1 脱硫液处理工艺流程及原理

某焦化企业以往采用加入调整剂的提盐工艺对煤气脱硫中产生的废弃脱硫液进行处理，其主要工艺是，通过加入强氧化剂，将硫代硫酸铵转换为硫酸铵，而后应用分布结晶法，将硫酸铵与脱硫液中原有的硫氰酸铵进行提取。在该工艺的运行过程中，产品生产效率和纯度偏低的问题长期存在，同时设备的腐蚀情况也较为突出。为有效解决此类问题，决定对脱硫液处理工艺进行优化，优化后的工艺流程图如图1 所示。

基于该工艺流程，脱硫液处理主要分为以下步骤：应用活性炭进行脱色处理，以确保结晶后得到无色产品；采用负压蒸馏浓缩技术，将蒸馏釜温度控制在60～90 ℃，使废液中的氨能够有效蒸出，同时对溶液中的盐分进行分离；在硫氰酸铵纯度达标的前提下，控制压滤温度为70～75 ℃，确保硫氰酸铵的大量析出；进行降温结晶和一次离心；使用硫氰酸铵饱和溶液对粗产品进行加热再溶解，并重复进行热过滤和降温结晶操作；进行二次离心和干燥，以得到质量较优的产品[2-4]。

2 主要工艺参数优化

在脱硫液提盐工艺整体优化后，为进一步提升提盐产品的综合质量，本次研究中，分别从以下几个方面着手，对主要工艺参数进行优化。

2.1 对脱色操作进行优化

在本次优化后的脱色环节中，将以往的脱色柱变更为不锈钢脱色釜，并增设压滤机用于活性炭的压滤，基于该过程，脱硫液将在脱色釜中与活性炭混合以实现脱色，并通过压滤机进行分离[5]。同时在该步骤中，活性炭的添加量是决定脱色效果的关键因素，过低则不利于无色晶体制备，而过高又容易造成资源浪费，就此，设置五个不同梯度的添加量，检查其脱色效果，具体如图2 所示。

图2 不同活性炭加入量的脱色效果对比

图中的五种颜色从左到右分别对应活性炭添加量为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%和3.5%时的脱色后脱硫液颜色。据此可见，当活性炭加入量不高于2%时，溶液颜色相对较为突出，均为绿色，表明此时的脱色效果不良，不利于后续得到无色晶体，而添加量在3%以上时，脱色效果则没有明显变化，因此确定将活性炭添加量控制在3.0%，此时可得到浅黄色的脱色液。

2.2 对浓缩操作的影响进行分析

对浓缩操作的影响进行分析，分析结果如表1所示。

表1 不同浓缩终点温度下的实验效果

根据表1 中的实验结果可见，浓缩终点温度过高或过低都会导致实验效果受到较为明显的影响，当浓缩终点温度偏低时，硫氰酸铵的结晶点过低，导致浓缩液中的硫氰酸铵无法达到过饱和，从而影响产量；而当浓缩终点温度过高时，随着浓缩液盐分的大量析出，浓缩液的黏稠度进一步增加，且部分硫代硫酸铵将被氧化为硫磺，进而引起较高的管道堵塞风险，对实际生产则较为不利。据此进行综合判断后，确定浓缩终点温度调节在80～90 ℃，此时最适合对浓缩液进行压滤，同时在该温度范围下，溶液中的硫氰酸铵也已达到饱和点，由此可获得相对更高的产量。

2.3 对压滤操作的温度参数影响因素进行分析

以研究不同压滤温度下的硫氰酸铵产品的影响，实验结果如图3 所示。

图3 不同压滤温度下的硫氰酸铵结晶点与纯度

同时根据实际实验观察获知，当压滤温度在70 ℃以上后，硫氰酸铵的产量处于较高水平，低于此温度则产量较低。据此综合分析可知，过高的压滤温度会导致浓缩液中硫酸铵和硫代硫酸铵无法完全析出，造成硫氰酸铵的纯度受到影响，此时虽然硫氰酸铵产量较高，但纯度相对较低，且降温结晶时晶比过高，在实际生产中的可行性相对偏低。而压滤温度较低时，硫氰酸铵产品的产量也处于相对较低的水平，但浓缩液中硫酸铵和硫代硫酸铵能够完全分离，使得硫氰酸铵的纯度相应提高。综合上述分析，为兼顾纯度和产量，将压滤环节的温度控制在70～75 ℃。

2.4 对硫氰酸铵一次降温结晶过程的循环水流量因素带来的影响进行研究

在该步骤中，控制其他参数保持不变，调整不同的循环水流量观察降温效果，结果如表2 所示。

表2 不同循环水流量下的降温效果

根据表2 中的实验现象可见，为确保盘管表面基本不受晶体覆盖影响，并确保降温速度符合实际生产需要，将冷却水流量控制在12～18 m3/h 相对较为合理。

2.5 对一次硫氰铵再溶解过程进行优化

在确定以上方面的实验参数后，研究人员进一步对一次硫氰酸铵再溶解过程予以优化，在优化后的流程当中，压滤液体在一次结晶槽内降温处理，处理完成后再对其进行离心分离，以得到硫氰酸铵。此时分离出的硫氰酸铵的纯度可超过90%，而后将其在溶解釜内再次溶解和离心操作，以上步骤完成后母液即返回浓缩釜内再次浓缩处理，直至溶解釜内的硫氰酸铵成为饱和溶液后，再将其输送至二次结晶釜中。在这一环节中，为确保硫氰酸铵可得到快速溶解，在溶解过程中，将溶解釜内温度提升至85 ℃左右，确保在最大程度溶解硫氰酸铵的同时，避免硫代硫酸铵被氧化为硫磺而影响硫氰酸铵的纯度。

在此基础上，在二次结晶槽中，使用8 ℃的低温冷冻水，将饱和溶液迅速冷却至25 ℃以下，使硫氰酸铵达到过饱和度后析出，以此得到纯度较高的硫氰酸铵晶体。结晶环节结束后，剩余的母液仍含有一定量的硫氰酸铵晶体，因此为提升产率，将其再次送入离心机中进行固液分离，得到的硫氰酸铵产品纯度大于98%，而后将离心分离后得到的母液再次打回至溶解釜中以实现重新溶盐。

2.6 对干燥过程进行优化控制

考虑到初步处理完成后的产品中水分含量相对较多，需要尽快干燥，因此对干燥工艺流程进行优化，以引风筒作为干燥设备进行热风干燥，其工艺流程如图4 所示。基于该流程，干燥过程工艺通过以下几个方面予以控制：将二次离心环节结束后产生的硫氰酸铵产品放置于料斗中，由螺旋给料机将其输送至引风筒内，引风筒内通入100 ℃热风，推动硫氰酸铵成品在引风筒内不断向上运动以实现多余水分的脱除。干燥完成后，将热风与硫氰酸铵晶体的混合物引入旋风分离器中，实现固相与气相之间的分离，其中固相（即干燥后的硫氰酸铵产品）将在自身重力作用下沉降至旋风分离器底部，直接包装即可。在固相与气相分离后，气相将进入喷淋塔进行处理，处理完成后直接排入空气中。

图4 干燥工艺流程图

3 实际应用效果测试

在本次脱硫液提盐工艺优化完成后，将优化后的工艺投入实际使用60 d，并与同一时间跨度内的传统工艺进行对比分析，对比分析结果如表3 所示。

表3 两种提盐工艺的主要运行参数对比

根据上表中的对比结果可知，在应用优化后的工艺基础上，相较于原工艺，各项指标均呈现显著进步，这表明本次脱硫液提盐工艺的优化取得了一定的效果，具有一定的实际应用价值。

4 结语

在本次研究工作中，针对当前煤气脱硫环节中脱硫液的处理工作，以某焦化企业为研究对象，对其既有的脱硫液处理工艺进行全方位优化，并对相关工艺参数做进一步的优化和确认，最终打造优化后的煤气脱硫液提盐工艺模式。通过对该工艺模式进行实际应用测试后得知，本次工艺在能耗、成本和产品质量指标上均取得了一定的优势，证明本次研究取得了初步的成功。