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摘要:国内大部分采用HPF湿式氧化法对焦炉煤气脱硫的焦化厂对此脱硫液普遍采用喷洒在煤场,混入原料煤中重回焦炉。这种消极的处理方法后果严重,主要表现在以下几个方面:①处理量十分有限,雨季无法实施;②对设备的腐蚀性强,恶化操作环境;③有价值的化工原料没有得到很好的利用;④引发次生污染。随着国家日趋严苛的环保态势,采用往煤堆上进行喷洒脱硫液的处理方法已经被证明是不可行的。本文提出脱硫废液资源化治理项目,进行脱硫废液的回收和利用,解决脱硫废液造成的环境污染问题,提升焦化企业的经济效益。
关键词:焦化企业;脱硫废液;提盐工艺;优化
引言
为了实现脱硫液资源回收和生态保护效应,本文重点探讨焦化企业脱硫废液提盐工艺及其优化举措,在脱硫废液处理工艺的最佳条件下加入适量调整剂,将(NH4)2S2O3转化为(NH4)2SO4产品,获得98%纯度的NH4SCN产品,并引入提盐新工艺,体现出成本低、分离产品纯度高、操作便捷、设备效率高的特性,顺应焦化企业清洁生产、环保发展的要求。
1、焦炉烟气特点
(1)焦炉烟气温度较低,波动范围较大。燃烧焦炉煤气适合布置SCR催化剂的区域的烟气温度一般在200~250℃,燃烧高炉煤气适合布置SCR催化剂的区域温度一般在180~200℃,低于常用电站锅炉SCR脱硝催化剂活性温度范围(300~400℃)。(2)NOx含量较高,一般为500~1800mg/m3。(3)SO2含量不高,一般在200~500mg/m3。(4)焦炉烟囱必须始终处于热备状态。焦炉烟气经过SO2、NOx、粉尘污染物脱除后必须回到烟囱排放至大气,热备温度一般为130℃,甚至更高。(5)NH3逃逸控制难。由于焦炉烟温较低,采用常规的SCR脱硝技术,NH3逃逸量将很难满足排放要求。(6)焦化厂再建空间小。针对焦炉烟气排放要求以及烟气特点,烟气治理一体化技术应运而生,该技术是在系统中同时实现脱硫、脱硝及除尘的技术,具有装置少、投资低,可减少废水、废物产生的特点。对于烟气成分复杂,需要同时处理SO2和NOx的领域如焦化、烧结行业,具有广阔的推广前景。
2、烟气脱硫技术
根据硫化物吸收剂和副产品的形态,脱硫技术可以分为湿法脱硫、干法/半干法脱硫、催化脱硫三类。湿法脱硫是使用氨法、石灰石-石膏、海水脱硫等液体吸收剂清洗烟气脱除SO2的技术,设备简单,操作方便,脱硫工艺反应温度低于露点(60℃),后续管道和设备腐蚀问题严重,也存在白烟问题。干/半干法脱硫是使用NaOH、Na2CO3、NaHCO3作为脱硫剂去除SO2的技术。该法温降小,但脱硫效率相对湿脱硫低,反应速度慢,反应后产物可能细微增加颗粒,因此需要考虑除尘问题。新的催化脱硫采用了新的低温催化剂,在80 ~ 200 ℃的烟气温度条件下选择性吸附烟气中的SO2,H2O,O2,在载体上生成H2SO4,以消除二氧化硫,回收硫资源,不产生二次污染。但是,该方法的催化剂一次性投资大,脱硫效果不稳定,反应温度间隔困难,装置后温度低,对烟囱热备不好。焦炉烟气温度为180 ~ 250 ℃,湿脱硫的净烟气温度为60 ℃,烟囱热备件温度为130 ℃,湿脱硫过程中烟气本身的热量在湿法脱硫过程中浪费,进入烟囱前需要加热,因此能耗很高。新的催化脱硫产业不够广泛。基于上述几个主要脱硫工艺技术的分析和比较,为了考虑脱硫系统的温度下降、实现高脱硫效率、烟囱总是热备状态、技术经济等因素,干法或半干法脱硫更适合焦炉烟气脱硫。
3、优化提盐新工艺
3.1优化脱色操作过程
要改进和优化脱色系统,拆卸原有的脱色柱,安装2台20m3不锈钢的脱色釜,再添加1台活性炭压滤机用10m2压滤机,并安装脱色压力过滤泵和脱色液罐等。具体的控制过程是1)将脱硫溶液泵入20m3脱色罐,与适量的活性炭混合。2)将脱色水壶加热到90-100 ℃以保持2h,再冷却到70 ℃以过滤活性炭。
3)过滤活性炭的脱色液,泵入脱色罐(脱色罐),然后将过滤后的废活性炭送到炼焦煤。要调节活性炭的添加量,应当保持在千分之三左右。
3.2优化浓缩过程
由于原有的20m3的搪瓷夹套加热釜会因微小金属异物掉落而损坏内壁,引起腐蚀内部泄漏。为此,应优化富集工艺,包括将20m3浓缩机更换为18m3,釜壁厚度由18mm减至14mm,加热接触面积比为7:6,传热系数比约为1.15:1,并将原先的搪瓷釜改为316L不锈钢釜。改造以满足80m3废液的日常处理要求,降低了浓缩成本,易于维护和维护。具体优化过程为1)将脱色液泵入浓缩机,将每个釜的流入量控制在约16m3。2)打开浓缩机蒸汽加热阀,慢慢加热浓缩机溶液。3)打开真空泵,使浓缩机的真空度为0.085-0.090MPa。(4)测试浓缩终点的浓缩液,实施合格浓缩液的压滤机。在浓缩过程中要注意浓缩终点温度的调节。
3.3优化混盐压滤操作过程
在混盐压滤操作工艺中,通过泵送的方式将浓缩液送至压滤机,分离出少量的NH4SCN和(NH4)2S2O3产品,使压滤后的压滤液进入一次硫氰结晶槽和NH4SCN生产单元。在实际操作中,应当将压滤温度控制在70-75℃,较好地提高NH4SCN的产量和纯度。
3.4优化硫氰酸铵一次降温结晶过程
在30℃的降温条件下,可以通过降温结晶获取NH4SCN,在降温操作前要将压滤液温度控制在65±3℃,保持降温速率的均衡,并使每次压滤完后的压滤液量大体一致。在实际生产操作过程中,要控制冷却水流量,使之为15±3m3/h,防止晶体出现“抱管”的现象。
3.5优化一次硫氰酸铵再溶解过程
在一次结晶槽内降温压滤液,离心分离出NH4SCN,使之达到90%以上的纯度,并在溶解釜内进行再溶解,母液则返至浓缩釜内再浓缩。待溶解釜内溶液饱和之后进入到二次结晶釜,对其进行升温处理,以加速NH4SCN的溶解。然而要注意控制溶解温度,避免温度超出90℃时部分(NH4)2S2O3被氧化为硫磺,应当将溶解釜内的温度控制在90℃以内,确保NH4SCN产品的纯度达到98%以上。
3.6优化干燥系统
原有的干燥系统采用流化干燥床,改进和优化之后采用引风桶干燥设备,由热风将热量传递给NH4SCN晶体,加热晶体使之干燥,并有效增大物料与热风的接触面积,提高晶体的干燥速率。
结束语
焦化企业建设提盐装置,从脱硫液中提取精盐,提盐后的清液作为补充水返回脱硫系统,解决了脱硫系统盐含量累积的难题,可以保证脱硫系统运行效果的稳定。此举对焦化企业的清洁生产、环境保护工作具有非常重要的现实意义。
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