新建或改造焦化厂选择何种煤气净化工艺流程的探讨
一、煤气净化作用、工艺内容及选择原则
1．作用
配合炼焦煤装入焦炉炭化室后，经高温干馏，炼制成焦炭和荒煤气。荒煤气中含有大量煤焦油、粗苯、氨、吡啶、萘等化工产品以及硫化氢、氰化物等有害物质。荒煤气若直接作为燃料使用，一是燃烧后废气二氧化硫含量大，污染环境，二是荒煤气在输送过程中因含煤焦油、粗苯等组分，易引起管道堵塞，三是大量化工产品作为燃料烧掉，造成资源浪费。
为此，煤气净化作用就是除去硫化氢、氰化物等有害物质，回收煤焦油、粗苯、氨、吡啶、萘等化工产品。
净化前（荒煤气）煤气主要化工产品和有害物质含量见下表。
净化后煤气主要化工产品和有害物质含量见下表。
净化后煤气常见组成见下表。
注：1．在甲烷中，甲烷占96-98%，乙烷丙烷等同系物占2-4%；
2．在重烃中，乙烯占80%，丙烯等同系物占15%，苯类占5%。
2．工艺内容
为最大可能除去硫化氢、氰化物等有害物质，回收煤焦油、粗苯、氨、吡啶、萘等化工产品，煤气净化工艺一般包括煤气排送、脱焦油、脱氨、脱萘、脱
硫脱氰、脱苯等内容。因此焦化厂煤气净化大多由冷凝鼓风、脱硫脱氰、脱氨、脱苯脱萘等工序组成。
3．选择原则
根据煤气净化工艺作用，焦化厂新建或改造时选择何种煤气净化工艺流程应从工艺技术是否先进、产品收得率高低、能耗水平、环保是否达标、投资多少、操作难易等方面综合考虑。
由于脱焦油、脱苯、脱萘工艺相对比较简单，可供选择方案不多，因此，煤气净化工艺的选择通常是指煤气脱氨和脱硫脱氰不同工艺方案选择以及它们之间的组合选择。
二、不同脱氨工艺分析对比
1．我国焦化行业目前采用的主要脱氨工艺
（1）水洗氨、蒸氨、氨分解工艺
● 特点：利用蒸氨汽提水洗涤煤气，吸收煤气中的氨成为富氨水，被送至蒸氨塔用蒸气蒸馏，蒸出的氨汽经分缩后送至氨分解炉，氨在高温和催化剂的作用下分解为氢气和氮气，氨分解尾气返回初冷前吸煤气管道，蒸氨塔底的汽提水返回洗氨塔，剩余蒸氨废水送至酚氰废水站处理。
● 优点：利用余热锅炉回收氨分解生成的高温低热值尾气余热生产蒸汽自用，冷却后的尾气返回焦炉煤气系统，避免了对大气的污染。
● 缺点：氨资源未得到充分利用，产值低。
（2）冷法无水氨工艺
● 特点：采用磷铵溶液洗涤煤气，吸收煤气中的氨后送至解析塔用蒸气解析，解析出的氨汽经冷凝冷却后成为浓氨水，浓氨水再送精馏塔用蒸气进行精馏，塔顶精馏出的氨汽经冷凝冷却后，得到无水氨产品。
● 优点：产品无水氨质量高、产值高。
● 缺点：介质腐蚀性强，对设备材质要求高，投资大；无水氨产品是液体，需高压低温贮存，运输也不方便。
（3）热法无水氨工艺
● 特点：与冷法无水氨工艺大同小异，主要区别是冷法用磷铵溶液直接从煤气中吸收氨，热法是先用水吸收煤气中的氨成为氨水，然后将氨水中的氨用蒸气蒸出变成氨汽，再用磷铵溶液吸收氨汽的中的氨。
很明显，热法比冷法无水氨工艺流程复杂，投资大，而产品却相同。
（4）间接法饱和器硫铵工艺
● 特点：先用水从煤气中吸收氨成为氨水，然后将氨水中氨用蒸气蒸出变成氨汽，氨汽通过饱和器中央管，穿过母液层鼓泡而出，氨被硫酸吸收生成硫铵。
饱和器母液中生成的硫铵结晶沉积于器底，经离心分离、干燥得到成品硫铵。
● 优点：操作比较简便。
● 缺点：工艺流程复杂，投资高，系统阻力大，能耗高。
（5）酸洗法硫铵工艺
● 特点：采用无饱和器法生产硫铵，过程可分为氨的吸收、蒸发结晶和分离干燥。
氨的吸收过程主要在酸洗塔中进行。酸洗塔为两段空喷塔，上段用酸度3%的母液喷洒，下段用酸度2.5%母液喷洒。塔顶出来的煤气经除酸器分离夹带的酸雾后，进入下一个工序。
从酸洗塔来的不饱和硫铵母液，送至结晶槽，进行蒸发、浓缩、结晶，使硫铵母液达到饱和或过饱和，促使硫铵结晶不断长大。长大的硫铵结晶沉积在结晶槽底部，用浆液泵抽至供料槽，经离心分离，干燥得到硫铵产品。
● 优点：酸洗塔为空喷塔，煤气系统阻力小。吸收和结晶在不同的设备中进行，操作条件可以分别控制，容易得到大颗粒高质量硫铵产品。
● 缺点：母液需循环加热真空蒸发，工艺流程长，占地大，投资高。
（6）喷淋式饱和器硫铵工艺
● 特点：喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室。煤气经过预热器进入喷淋饱和器上段，然后分两股沿饱和器水平方向流动，每股煤气均经过数个喷头用含游离酸的母液喷洒，以吸收煤气中的氨，两股煤气汇合后进入饱和器中心的旋风分离器，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从中心出口管出来到下一工序。
吸收氨的母液从上段通过降液管流至下段结晶室底部，不断地搅拌母液，使硫铵结晶核长大。含有小颗粒的硫铵结晶母液上升至结晶槽的上部，通过母液循环泵送至饱和器的上段进行循环喷洒。
沉降在结晶室底部的硫铵用结晶泵抽至结晶槽，经离心分离、干燥得成品硫铵。
● 优点：集酸洗、除酸与结晶为一体，煤气系统阻力小，硫铵颗粒大。 ● 缺点：虽然吸收与结晶分开，但仍在一个设备内，操作条件不能分别控制。
2．主要脱氨工艺对比分析
根据上述6种脱氨工艺特点及优缺点分析，现选出喷淋式饱和器硫铵工艺、酸洗法硫铵工艺以及水洗氨、蒸氨、氨分解工艺三种典型脱氨工艺进行技术经济分析对比。
三种典型脱氨工艺技术经济比较基准为：
● 焦炉煤气处理量42200 m3/h（相当于100万吨焦炭规模产生量）； ● 包含剩余氨水蒸氨；
● 硫铵工艺包括终冷；
● 氨分解工艺消耗蒸汽量已减去自产蒸汽量；
● 未包含其他专业投资，
三种典型脱氨工艺技术经济分析比较见下表（略）。
从表中可以看出，喷淋式饱和器硫铵工艺产品产值高、原材料动力消耗费用和净煤气成本低，该工艺最为理想，其次是水洗氨、蒸氨、氨分解工艺。
三、不同脱硫脱氰工艺分析对比
1．我国焦化行业目前采用的主要脱硫脱氰工艺
目前我国焦化行业焦炉煤气初级脱硫脱氰大多采用湿法，干法几乎没有。湿法脱硫脱氰工艺可分成两大类，一是湿式氧化法，如：TH 、FRC 、HPF 、ADA 法等，二是湿式吸收法，如：索尔菲班法、AS 、VACA 等。
湿式氧化法共同优点是脱硫效率高，缺点是硫产品质量低，易生成含盐类废液，如硫氰酸盐、硫代硫酸盐和硫酸盐等。这些废液处理困难。
湿式吸收法共同优点是硫产品质量高，不生成盐类废液，不会产生二次污染，缺点大多是脱硫效率低，投资高。
（1）TH 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源、1.4萘醌二横酸钠为催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由TAKAHAX 法脱硫脱氰和HIROHAX 法废液处理两部分组成。
在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后的
脱硫液被送入再生塔用压缩空气进行再生，再生后的脱硫液部分送回吸收塔顶部进行循环喷洒，剩余部分作为废液处理。在高温高压下将废液中的（NH 4）2S 2O 3及NH 4CNS 转化为硫铵和硫酸，送往硫铵装臵。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气H 2S 和HCN 含量可分别降至200mg/m3
和150mg/m3以下；硫铵产量高，不易堵塞设备和管道，操作条件好；废液处理装臵工艺流程简单，占地少；以氨为碱源，不需要另外加碱。
● 缺点：废液处理装臵在高温高压和强腐蚀条件下操作，所需主要设备材质要求高，制造难度大；再生所需空气量较大，电耗高；所需催化剂国内还不能制造；投资高，而且必须与硫铵装臵配套使用。
（2）FRC 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源，以苦味酸为催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由FUMAKS-RHODACS 法脱硫脱氰和COMPACS 法废液焚烧、干接触法制取浓硫酸三部分组成。
在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后的
脱硫液被送入再生塔用压缩空气进行再生，再生后的部分脱硫液送回吸收塔顶部进行循环喷洒。剩余部分脱硫液送入离心机进行硫磺离心分离，所得滤液经浓缩后与分离的硫磺一起送往制酸装臵。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至20mg/m3和100
mg/m3以下；再生空气用量较低，不需要再生尾气处理装臵；所需催化剂苦味酸价廉易得且耗量少。
● 缺点：苦味酸是易爆危险品，贮运困难；废液焚烧干接触法制硫酸，将损失25－30％氨；工艺流程长，占地大，投资高，制酸尾气处理不经济。
（3）ADA 法
● 特点：以钠为碱源、ADA 为催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由脱硫再生和废液处理两部分组成。
在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后脱
硫液被送再生塔用压缩空气进行再生，再生后的脱硫液送回吸收塔顶部进行循环喷洒。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，自流入泡沫槽，经加热搅拌、澄清分离，硫泡沫至熔硫釜加热熔融，再经冷却即为硫磺产品。
泡沫槽清液一部分流入反应槽，一部分送至废液处理部分，采用蒸发结晶法制取Na 2S 2O 3和NaSCN 产品。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至20mg/m3和50 m
g/m3以下，符合城市煤气供气标准；工艺简单，占地少，投资低。
● 缺点：碱耗量大，硫磺质量及收率低。脱硫装臵在煤气净化末端，不能缓解煤气净化系统的设备和管道腐蚀；废液难处理，必须设提盐装臵。
（4）HPF 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源，以HPF 为复合催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由脱硫再生和废液处理两部分组成。
在脱硫塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后脱
硫液被送再生塔用压缩空气进行再生，再生的脱硫液送回脱硫塔顶部循环喷洒。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，自流入泡沫槽，硫泡沫经泵送入熔硫釜加热熔融，经冷却即为硫磺产品。
为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，定期排出少量废液送往配煤。 ● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至200mg/m3和300
mg/m3以下；废液回兑配煤；工艺流程简单，占地少，投资低；原材料和动力消耗低。
● 缺点：有废液产生，硫磺产品质量及收率低。
（5）索尔菲班法
● 特点：采用弱碱性单乙醇氨（简称MEA ）水溶液为载体的湿式吸收法脱硫脱氰工艺。由脱硫和解吸两部分组成。
在脱硫塔贫液通过与煤气接触，吸收煤气中的酸性气体H 2S 、HCN 及部分C
O 2成为富液，富液在解吸塔用再沸器及再生器发生的贫液蒸汽进行汽提，蒸出大
部分酸性气体后贫液回到脱硫塔循环使用。酸性气体可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以生产硫酸。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至200mg/m和150
mg/m3以下；除了脱无机硫外，还可以脱除有机硫；不需要加其它催化剂，脱硫液不需要氧化再生，不生成盐类，不会产生二次污染。
● 缺点：MEA 价格高耗量大，蒸汽耗量也大；脱硫只能放在洗苯后，不能缓解煤气净化系统的设备和管道腐蚀；工艺流程较长，投资高。
（6）AS 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源，在洗氨的同时脱除H 2S 和HCN ，脱硫塔设
在洗氨塔前，属于典型的湿式吸收法脱硫脱氰工艺。一般由氨硫联合洗涤、脱酸蒸氨和氨分解、硫回收组成。
在氨硫联合洗涤部分，用蒸氨来的汽提水和脱酸蒸氨来的贫液洗涤煤气，吸收了煤气中的NH 3、H 2S 的氨硫富液被送入脱酸塔，以蒸氨塔送来的氨汽为热源
进行蒸馏，从脱酸塔顶部引出的酸性汽体去生产硫磺或硫酸。脱酸塔底的热贫液一部分经换热冷却送回洗涤部分，其余热贫液送入蒸氨塔用蒸汽蒸馏，塔顶溢出氨汽送入氨分解炉进行氨分解，塔中出来的汽提水返回洗氨塔洗氨。蒸氨废水送酚氰废水处理站处理。 3
● 优点：以煤气中的氨为碱源，在洗氨的同时脱除硫化氢，工艺流程简单，不需外加碱，过程不产生废液，不会产生二次污染；克劳斯法硫回收所生产的硫磺纯度高（可达99.8%），质量好；工艺流程较短，投资较低，工艺控制自动化水平高。
● 缺点：脱硫脱氰效率一般，洗涤塔后煤气含H 2S 和HCN 只能降至500mg/
m 3；脱酸蒸氨系统介质腐蚀性强，对设备材质要求高，脱酸塔等主要设备需采用钛材或海氏合金材料；各系统相互关联，操作难度大。
（7）VACA 法
● 特点：采用Na 2CO 3 或K 2CO 3溶液为载体的湿式吸收法脱硫脱氰工艺。该
法也称作真空碳酸盐法。由脱硫和解吸两部分组成。
在脱硫塔碱液通过与煤气接触，吸收煤气中的酸性气体H 2S 、HCN 及部分CO
2成为富液，富液在解吸塔解吸，所需热量由热氨水或初冷器的余热水提供，蒸
出大部分酸性气体后的贫液回到脱硫塔循环使用。酸性气体可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以生产硫酸。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至200mg/m3和300
mg/m3以下；脱硫脱氰使用Na 2CO 3 或K 2CO 3，消耗少，操作简单，富液再生采用真
空解吸法，操作温度低，腐蚀性弱，材料投资省。
● 缺点：脱硫只能放在洗苯后，不能缓解煤气净化系统设备和管道腐蚀。
2．主要脱硫脱氰工艺对比分析
根据上述7种脱硫脱氰工艺特点及优缺点分析，现选出HPF 、ADA 、VACA 三种典型脱硫脱氰工艺进行技术经济分析对比。
三种典型脱硫脱氰工艺技术经济比较基准为：
● 焦炉煤气处理量42200 m3/h（相当于100万吨焦炭规模产生量）； ● 脱硫后H 2S ≤200mg/m3；
● HPF脱硫脱氰工艺包括预冷，ADA 和VACA 法脱硫脱氰工艺布臵在洗苯后，不需预冷；
● HPF和ADA 法含制硫磺部分，VACA 法含制酸部分；
● 未考虑由于ADA 和VACA 法脱硫脱氰工艺布臵在洗苯后，导致粗苯系统腐蚀加剧而增加的费用；
● 未包含其他专业投资，
三种典型脱硫脱氰工艺技术经济分析比较见下表（略）。
从技术经济分析可以看出，HPF 法脱硫脱氰工艺投资中等、原材料动力消耗费用低、净煤气综合成本低，比较理想。其次是ADA 法脱硫脱氰工艺。
四、煤气净化工艺流程的选择
1．煤气净化工艺的变迁
我国焦化行业采用的煤气净化工艺大致经过如下两个阶段：
（1）二十世纪八十年代末前，除宝钢一期、二期引进TH 法、索尔菲班法脱硫先进技术外，大部分焦化厂脱氨仍在采用浓氨水法或饱和器生产硫铵法，脱硫采用氢氧化铁干法或改良蒽醌二磺酸钠法，而且有很多焦化厂并没有脱硫设施。
（2）二十世纪九十年代初至二十一世纪初，我国陆续引进了AS 法、FRC 法、ADA 法、VACA 法，期间我国还自主开发了HPF 法。这时，我国焦化行业煤气净化工艺才开始有了选择余地。
目前我国煤气净化工艺中脱硫脱氰工艺使用比较多的有：
● AS法。如：石家庄焦化厂、承钢、宣钢、马钢、武钢、攀钢、北京焦化厂等。
● HPF 法。如：邯钢、沙钢、包钢、莱钢等。
● ADA 法。如：柳钢、唐钢等。
● VACA法。如：安钢、马钢新区、太钢、兖煤、曹妃甸新厂等。
引进脱硫工艺中我国使用比较少的如：TH 法和索尔菲班法仅宝钢独家在用。
2．可供选择的煤气净化工艺
经过上述各种脱硫脱氰、脱氨优缺点分析以及我国焦化厂多年实践，本人认为已有的比较理想的煤气净化工艺即最佳脱氨和脱硫脱氰工艺组合大约有如下几种：
（1）HPF 脱硫、喷淋式饱和器硫铵工艺流程。该法最大优点是投资省，操作简单。适用于各类焦化企业及钢铁联合企业。
（2）喷淋式饱和器生产硫铵、VACA 法脱硫、配制酸或生产元素硫工艺流程。该法最大优点是没有二次污染。适用于特大型钢铁联合企业。
（3）AS 法脱硫、氨分解、硫回收工艺流程。该法最大优点也是没有二次污染。适用于各类焦化企业及钢铁联合企业。
（4）喷淋式饱和器生产硫铵、ADA 法脱硫工艺流程。该法最大优点是塔后煤气含硫量低。适用于用户要求焦炉煤气含硫量低的企业。
当然，除上述四种最佳组合外，还有一些组合也比较理想，在此就不再一一列举。
总之，本人认为，目前我国煤气净化工艺还是一个有待突破改进的工艺，也就是说，至今还没有找到一个投资省、生产经营费用低、操作简便、没有二次
污染、产品也容易销售的理想煤气净化工艺流程。为此，希望同仁们今后共同努力，早日实现这一目标。
新建或改造焦化厂选择何种煤气净化工艺流程的探讨
一、煤气净化作用、工艺内容及选择原则
1．作用
配合炼焦煤装入焦炉炭化室后，经高温干馏，炼制成焦炭和荒煤气。荒煤气中含有大量煤焦油、粗苯、氨、吡啶、萘等化工产品以及硫化氢、氰化物等有害物质。荒煤气若直接作为燃料使用，一是燃烧后废气二氧化硫含量大，污染环境，二是荒煤气在输送过程中因含煤焦油、粗苯等组分，易引起管道堵塞，三是大量化工产品作为燃料烧掉，造成资源浪费。
为此，煤气净化作用就是除去硫化氢、氰化物等有害物质，回收煤焦油、粗苯、氨、吡啶、萘等化工产品。
净化前（荒煤气）煤气主要化工产品和有害物质含量见下表。
净化后煤气主要化工产品和有害物质含量见下表。
净化后煤气常见组成见下表。
注：1．在甲烷中，甲烷占96-98%，乙烷丙烷等同系物占2-4%；
2．在重烃中，乙烯占80%，丙烯等同系物占15%，苯类占5%。
2．工艺内容
为最大可能除去硫化氢、氰化物等有害物质，回收煤焦油、粗苯、氨、吡啶、萘等化工产品，煤气净化工艺一般包括煤气排送、脱焦油、脱氨、脱萘、脱
硫脱氰、脱苯等内容。因此焦化厂煤气净化大多由冷凝鼓风、脱硫脱氰、脱氨、脱苯脱萘等工序组成。
3．选择原则
根据煤气净化工艺作用，焦化厂新建或改造时选择何种煤气净化工艺流程应从工艺技术是否先进、产品收得率高低、能耗水平、环保是否达标、投资多少、操作难易等方面综合考虑。
由于脱焦油、脱苯、脱萘工艺相对比较简单，可供选择方案不多，因此，煤气净化工艺的选择通常是指煤气脱氨和脱硫脱氰不同工艺方案选择以及它们之间的组合选择。
二、不同脱氨工艺分析对比
1．我国焦化行业目前采用的主要脱氨工艺
（1）水洗氨、蒸氨、氨分解工艺
● 特点：利用蒸氨汽提水洗涤煤气，吸收煤气中的氨成为富氨水，被送至蒸氨塔用蒸气蒸馏，蒸出的氨汽经分缩后送至氨分解炉，氨在高温和催化剂的作用下分解为氢气和氮气，氨分解尾气返回初冷前吸煤气管道，蒸氨塔底的汽提水返回洗氨塔，剩余蒸氨废水送至酚氰废水站处理。
● 优点：利用余热锅炉回收氨分解生成的高温低热值尾气余热生产蒸汽自用，冷却后的尾气返回焦炉煤气系统，避免了对大气的污染。
● 缺点：氨资源未得到充分利用，产值低。
（2）冷法无水氨工艺
● 特点：采用磷铵溶液洗涤煤气，吸收煤气中的氨后送至解析塔用蒸气解析，解析出的氨汽经冷凝冷却后成为浓氨水，浓氨水再送精馏塔用蒸气进行精馏，塔顶精馏出的氨汽经冷凝冷却后，得到无水氨产品。
● 优点：产品无水氨质量高、产值高。
● 缺点：介质腐蚀性强，对设备材质要求高，投资大；无水氨产品是液体，需高压低温贮存，运输也不方便。
（3）热法无水氨工艺
● 特点：与冷法无水氨工艺大同小异，主要区别是冷法用磷铵溶液直接从煤气中吸收氨，热法是先用水吸收煤气中的氨成为氨水，然后将氨水中的氨用蒸气蒸出变成氨汽，再用磷铵溶液吸收氨汽的中的氨。
很明显，热法比冷法无水氨工艺流程复杂，投资大，而产品却相同。
（4）间接法饱和器硫铵工艺
● 特点：先用水从煤气中吸收氨成为氨水，然后将氨水中氨用蒸气蒸出变成氨汽，氨汽通过饱和器中央管，穿过母液层鼓泡而出，氨被硫酸吸收生成硫铵。
饱和器母液中生成的硫铵结晶沉积于器底，经离心分离、干燥得到成品硫铵。
● 优点：操作比较简便。
● 缺点：工艺流程复杂，投资高，系统阻力大，能耗高。
（5）酸洗法硫铵工艺
● 特点：采用无饱和器法生产硫铵，过程可分为氨的吸收、蒸发结晶和分离干燥。
氨的吸收过程主要在酸洗塔中进行。酸洗塔为两段空喷塔，上段用酸度3%的母液喷洒，下段用酸度2.5%母液喷洒。塔顶出来的煤气经除酸器分离夹带的酸雾后，进入下一个工序。
从酸洗塔来的不饱和硫铵母液，送至结晶槽，进行蒸发、浓缩、结晶，使硫铵母液达到饱和或过饱和，促使硫铵结晶不断长大。长大的硫铵结晶沉积在结晶槽底部，用浆液泵抽至供料槽，经离心分离，干燥得到硫铵产品。
● 优点：酸洗塔为空喷塔，煤气系统阻力小。吸收和结晶在不同的设备中进行，操作条件可以分别控制，容易得到大颗粒高质量硫铵产品。
● 缺点：母液需循环加热真空蒸发，工艺流程长，占地大，投资高。
（6）喷淋式饱和器硫铵工艺
● 特点：喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室。煤气经过预热器进入喷淋饱和器上段，然后分两股沿饱和器水平方向流动，每股煤气均经过数个喷头用含游离酸的母液喷洒，以吸收煤气中的氨，两股煤气汇合后进入饱和器中心的旋风分离器，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从中心出口管出来到下一工序。
吸收氨的母液从上段通过降液管流至下段结晶室底部，不断地搅拌母液，使硫铵结晶核长大。含有小颗粒的硫铵结晶母液上升至结晶槽的上部，通过母液循环泵送至饱和器的上段进行循环喷洒。
沉降在结晶室底部的硫铵用结晶泵抽至结晶槽，经离心分离、干燥得成品硫铵。
● 优点：集酸洗、除酸与结晶为一体，煤气系统阻力小，硫铵颗粒大。 ● 缺点：虽然吸收与结晶分开，但仍在一个设备内，操作条件不能分别控制。
2．主要脱氨工艺对比分析
根据上述6种脱氨工艺特点及优缺点分析，现选出喷淋式饱和器硫铵工艺、酸洗法硫铵工艺以及水洗氨、蒸氨、氨分解工艺三种典型脱氨工艺进行技术经济分析对比。
三种典型脱氨工艺技术经济比较基准为：
● 焦炉煤气处理量42200 m3/h（相当于100万吨焦炭规模产生量）； ● 包含剩余氨水蒸氨；
● 硫铵工艺包括终冷；
● 氨分解工艺消耗蒸汽量已减去自产蒸汽量；
● 未包含其他专业投资，
三种典型脱氨工艺技术经济分析比较见下表（略）。
从表中可以看出，喷淋式饱和器硫铵工艺产品产值高、原材料动力消耗费用和净煤气成本低，该工艺最为理想，其次是水洗氨、蒸氨、氨分解工艺。
三、不同脱硫脱氰工艺分析对比
1．我国焦化行业目前采用的主要脱硫脱氰工艺
目前我国焦化行业焦炉煤气初级脱硫脱氰大多采用湿法，干法几乎没有。湿法脱硫脱氰工艺可分成两大类，一是湿式氧化法，如：TH 、FRC 、HPF 、ADA 法等，二是湿式吸收法，如：索尔菲班法、AS 、VACA 等。
湿式氧化法共同优点是脱硫效率高，缺点是硫产品质量低，易生成含盐类废液，如硫氰酸盐、硫代硫酸盐和硫酸盐等。这些废液处理困难。
湿式吸收法共同优点是硫产品质量高，不生成盐类废液，不会产生二次污染，缺点大多是脱硫效率低，投资高。
（1）TH 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源、1.4萘醌二横酸钠为催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由TAKAHAX 法脱硫脱氰和HIROHAX 法废液处理两部分组成。
在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后的
脱硫液被送入再生塔用压缩空气进行再生，再生后的脱硫液部分送回吸收塔顶部进行循环喷洒，剩余部分作为废液处理。在高温高压下将废液中的（NH 4）2S 2O 3及NH 4CNS 转化为硫铵和硫酸，送往硫铵装臵。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气H 2S 和HCN 含量可分别降至200mg/m3
和150mg/m3以下；硫铵产量高，不易堵塞设备和管道，操作条件好；废液处理装臵工艺流程简单，占地少；以氨为碱源，不需要另外加碱。
● 缺点：废液处理装臵在高温高压和强腐蚀条件下操作，所需主要设备材质要求高，制造难度大；再生所需空气量较大，电耗高；所需催化剂国内还不能制造；投资高，而且必须与硫铵装臵配套使用。
（2）FRC 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源，以苦味酸为催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由FUMAKS-RHODACS 法脱硫脱氰和COMPACS 法废液焚烧、干接触法制取浓硫酸三部分组成。
在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后的
脱硫液被送入再生塔用压缩空气进行再生，再生后的部分脱硫液送回吸收塔顶部进行循环喷洒。剩余部分脱硫液送入离心机进行硫磺离心分离，所得滤液经浓缩后与分离的硫磺一起送往制酸装臵。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至20mg/m3和100
mg/m3以下；再生空气用量较低，不需要再生尾气处理装臵；所需催化剂苦味酸价廉易得且耗量少。
● 缺点：苦味酸是易爆危险品，贮运困难；废液焚烧干接触法制硫酸，将损失25－30％氨；工艺流程长，占地大，投资高，制酸尾气处理不经济。
（3）ADA 法
● 特点：以钠为碱源、ADA 为催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由脱硫再生和废液处理两部分组成。
在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后脱
硫液被送再生塔用压缩空气进行再生，再生后的脱硫液送回吸收塔顶部进行循环喷洒。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，自流入泡沫槽，经加热搅拌、澄清分离，硫泡沫至熔硫釜加热熔融，再经冷却即为硫磺产品。
泡沫槽清液一部分流入反应槽，一部分送至废液处理部分，采用蒸发结晶法制取Na 2S 2O 3和NaSCN 产品。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至20mg/m3和50 m
g/m3以下，符合城市煤气供气标准；工艺简单，占地少，投资低。
● 缺点：碱耗量大，硫磺质量及收率低。脱硫装臵在煤气净化末端，不能缓解煤气净化系统的设备和管道腐蚀；废液难处理，必须设提盐装臵。
（4）HPF 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源，以HPF 为复合催化剂的湿式氧化法脱硫脱氰工艺。由脱硫再生和废液处理两部分组成。
在脱硫塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H 2S 、HCN ，吸收了H 2S 、HCN 后脱
硫液被送再生塔用压缩空气进行再生，再生的脱硫液送回脱硫塔顶部循环喷洒。浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，自流入泡沫槽，硫泡沫经泵送入熔硫釜加热熔融，经冷却即为硫磺产品。
为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，定期排出少量废液送往配煤。 ● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至200mg/m3和300
mg/m3以下；废液回兑配煤；工艺流程简单，占地少，投资低；原材料和动力消耗低。
● 缺点：有废液产生，硫磺产品质量及收率低。
（5）索尔菲班法
● 特点：采用弱碱性单乙醇氨（简称MEA ）水溶液为载体的湿式吸收法脱硫脱氰工艺。由脱硫和解吸两部分组成。
在脱硫塔贫液通过与煤气接触，吸收煤气中的酸性气体H 2S 、HCN 及部分C
O 2成为富液，富液在解吸塔用再沸器及再生器发生的贫液蒸汽进行汽提，蒸出大
部分酸性气体后贫液回到脱硫塔循环使用。酸性气体可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以生产硫酸。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至200mg/m和150
mg/m3以下；除了脱无机硫外，还可以脱除有机硫；不需要加其它催化剂，脱硫液不需要氧化再生，不生成盐类，不会产生二次污染。
● 缺点：MEA 价格高耗量大，蒸汽耗量也大；脱硫只能放在洗苯后，不能缓解煤气净化系统的设备和管道腐蚀；工艺流程较长，投资高。
（6）AS 法
● 特点：以煤气中的氨为碱源，在洗氨的同时脱除H 2S 和HCN ，脱硫塔设
在洗氨塔前，属于典型的湿式吸收法脱硫脱氰工艺。一般由氨硫联合洗涤、脱酸蒸氨和氨分解、硫回收组成。
在氨硫联合洗涤部分，用蒸氨来的汽提水和脱酸蒸氨来的贫液洗涤煤气，吸收了煤气中的NH 3、H 2S 的氨硫富液被送入脱酸塔，以蒸氨塔送来的氨汽为热源
进行蒸馏，从脱酸塔顶部引出的酸性汽体去生产硫磺或硫酸。脱酸塔底的热贫液一部分经换热冷却送回洗涤部分，其余热贫液送入蒸氨塔用蒸汽蒸馏，塔顶溢出氨汽送入氨分解炉进行氨分解，塔中出来的汽提水返回洗氨塔洗氨。蒸氨废水送酚氰废水处理站处理。 3
● 优点：以煤气中的氨为碱源，在洗氨的同时脱除硫化氢，工艺流程简单，不需外加碱，过程不产生废液，不会产生二次污染；克劳斯法硫回收所生产的硫磺纯度高（可达99.8%），质量好；工艺流程较短，投资较低，工艺控制自动化水平高。
● 缺点：脱硫脱氰效率一般，洗涤塔后煤气含H 2S 和HCN 只能降至500mg/
m 3；脱酸蒸氨系统介质腐蚀性强，对设备材质要求高，脱酸塔等主要设备需采用钛材或海氏合金材料；各系统相互关联，操作难度大。
（7）VACA 法
● 特点：采用Na 2CO 3 或K 2CO 3溶液为载体的湿式吸收法脱硫脱氰工艺。该
法也称作真空碳酸盐法。由脱硫和解吸两部分组成。
在脱硫塔碱液通过与煤气接触，吸收煤气中的酸性气体H 2S 、HCN 及部分CO
2成为富液，富液在解吸塔解吸，所需热量由热氨水或初冷器的余热水提供，蒸
出大部分酸性气体后的贫液回到脱硫塔循环使用。酸性气体可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以生产硫酸。
● 优点：脱硫脱氰效率高，塔后煤气含H 2S 和HCN 可降至200mg/m3和300
mg/m3以下；脱硫脱氰使用Na 2CO 3 或K 2CO 3，消耗少，操作简单，富液再生采用真
空解吸法，操作温度低，腐蚀性弱，材料投资省。
● 缺点：脱硫只能放在洗苯后，不能缓解煤气净化系统设备和管道腐蚀。
2．主要脱硫脱氰工艺对比分析
根据上述7种脱硫脱氰工艺特点及优缺点分析，现选出HPF 、ADA 、VACA 三种典型脱硫脱氰工艺进行技术经济分析对比。
三种典型脱硫脱氰工艺技术经济比较基准为：
● 焦炉煤气处理量42200 m3/h（相当于100万吨焦炭规模产生量）； ● 脱硫后H 2S ≤200mg/m3；
● HPF脱硫脱氰工艺包括预冷，ADA 和VACA 法脱硫脱氰工艺布臵在洗苯后，不需预冷；
● HPF和ADA 法含制硫磺部分，VACA 法含制酸部分；
● 未考虑由于ADA 和VACA 法脱硫脱氰工艺布臵在洗苯后，导致粗苯系统腐蚀加剧而增加的费用；
● 未包含其他专业投资，
三种典型脱硫脱氰工艺技术经济分析比较见下表（略）。
从技术经济分析可以看出，HPF 法脱硫脱氰工艺投资中等、原材料动力消耗费用低、净煤气综合成本低，比较理想。其次是ADA 法脱硫脱氰工艺。
四、煤气净化工艺流程的选择
1．煤气净化工艺的变迁
我国焦化行业采用的煤气净化工艺大致经过如下两个阶段：
（1）二十世纪八十年代末前，除宝钢一期、二期引进TH 法、索尔菲班法脱硫先进技术外，大部分焦化厂脱氨仍在采用浓氨水法或饱和器生产硫铵法，脱硫采用氢氧化铁干法或改良蒽醌二磺酸钠法，而且有很多焦化厂并没有脱硫设施。
（2）二十世纪九十年代初至二十一世纪初，我国陆续引进了AS 法、FRC 法、ADA 法、VACA 法，期间我国还自主开发了HPF 法。这时，我国焦化行业煤气净化工艺才开始有了选择余地。
目前我国煤气净化工艺中脱硫脱氰工艺使用比较多的有：
● AS法。如：石家庄焦化厂、承钢、宣钢、马钢、武钢、攀钢、北京焦化厂等。
● HPF 法。如：邯钢、沙钢、包钢、莱钢等。
● ADA 法。如：柳钢、唐钢等。
● VACA法。如：安钢、马钢新区、太钢、兖煤、曹妃甸新厂等。
引进脱硫工艺中我国使用比较少的如：TH 法和索尔菲班法仅宝钢独家在用。
2．可供选择的煤气净化工艺
经过上述各种脱硫脱氰、脱氨优缺点分析以及我国焦化厂多年实践，本人认为已有的比较理想的煤气净化工艺即最佳脱氨和脱硫脱氰工艺组合大约有如下几种：
（1）HPF 脱硫、喷淋式饱和器硫铵工艺流程。该法最大优点是投资省，操作简单。适用于各类焦化企业及钢铁联合企业。
（2）喷淋式饱和器生产硫铵、VACA 法脱硫、配制酸或生产元素硫工艺流程。该法最大优点是没有二次污染。适用于特大型钢铁联合企业。
（3）AS 法脱硫、氨分解、硫回收工艺流程。该法最大优点也是没有二次污染。适用于各类焦化企业及钢铁联合企业。
（4）喷淋式饱和器生产硫铵、ADA 法脱硫工艺流程。该法最大优点是塔后煤气含硫量低。适用于用户要求焦炉煤气含硫量低的企业。
当然，除上述四种最佳组合外，还有一些组合也比较理想，在此就不再一一列举。
总之，本人认为，目前我国煤气净化工艺还是一个有待突破改进的工艺，也就是说，至今还没有找到一个投资省、生产经营费用低、操作简便、没有二次
污染、产品也容易销售的理想煤气净化工艺流程。为此，希望同仁们今后共同努力，早日实现这一目标。