科技新进展：焦炉煤气脱硫副产低纯度硫磺及脱硫废液制酸技术开发与应用

发布时间：2021-09-13

分享到：

一、研究的背景与问题

焦炉煤气脱硫是冶金、焦化行业煤气净化不可缺少的重要工艺过程，对生产用户用精制煤气及保护环境具有重要意义。国内以HPF、PDS等为催化剂的焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺是我国上世纪九十年代自主研制开发、具有完全自主知识产权的焦炉煤气脱硫工艺，具有脱硫脱氰效率高、操作简单、不需外加碱源（以焦炉煤气自身含有的氨为碱源）等突出特点，因而在国内获得广泛应用，是目前冶金、焦化行业用于焦炉煤气脱硫脱氰的主流工艺。但该脱硫工艺长期以来存在以下问题：

1、脱硫副产硫磺纯度低（通常含有焦油、萘、煤粉、焦粉等多种杂质，纯度一般仅能达到90%左右。），市场销售困难，甚至补贴销售，导致焦炉煤气脱硫后硫资源无法有效回收利用，造成资源浪废并固废产生二次污染；

2、脱硫过程产生的含有硫氰酸铵、硫代硫酸铵等副盐的脱硫废液缺乏有效的处理工艺。多数厂采用提盐工艺提取硫氰酸铵及硫代硫酸铵粗盐产品，但市场容量小，产品滞销。同时，提盐工艺操作现场环境污染及设备腐蚀严重。

3、煤气脱硫系统副盐浓度高，影响焦炉煤气脱硫脱氰效率，对钢铁联合企业下游煤气用户及环保造成较大危害，并增加二次脱硫成本。

国内曾于二十世纪八年代及九十年代从日本引进过处理苦味酸法焦炉煤气脱硫脱氰工艺副产低纯硫磺及脱硫废液，制取制酸的工艺,即Compacks法工艺。但由于该制酸工艺中SO2转化率低，难于满足目前国内日益严格的环保法规要求。

因此，研发环境友好、资源节约、能够有效处理焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯度硫磺及脱硫废液的新的工艺技术及装备，对于改进、提升国内焦炉煤气脱硫脱氰工艺技术水平，推动钢铁冶金及焦化行业技术进步，实现行业节能减排及发展绿色循环经济具有重要的意义。

中冶焦耐在国内自主研发成功了焦炉煤气氨法湿式氧化脱硫工艺副产低纯硫磺及脱硫废液制酸工艺，2017年8月在南钢焦化成功建成投产，并获得2021年冶金科技进步奖。

二、解决问题的思路与技术方案

将焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯度硫磺及脱硫废液中的含硫副盐转化为工业硫酸，则可实现焦炉煤气脱硫后硫资源的有效循环利用。

1、技术原理

低纯硫磺及脱硫废液制酸技术原理分为焚烧、转化及吸收三部分，具体反映如下：

（1）焚烧反应

S+O₂→SO₂

NH₄SCN+3O₂→SO₂+N₂+CO₂+2H₂O

(NH₄)₂S₂O₃+2.5O₂→2SO₂+N₂+4H₂O

(NH₄)₂SO₄+O₂→SO₂+N₂+4H₂O

（2）转化反应

SO₂+0.5O₂→SO₃

（3）吸收反应

SO₃+H₂O→H₂SO₄

2、工艺流程

3、技术特点

（1）原料预处理（原料制备）采用离心分离及废液浓缩技术，工艺流程短、占地小、效率高，生产过程安全、环保，自动化水平高；

（2）焚烧炉采用浆液进料、雾化焚烧技术，单质硫及副盐燃烧、分解充分，焚烧炉运行高效、稳定；

（3）焚烧炉采用富氧空气助燃，可有效提高工艺气中SO₂浓度及制酸设备效率，降低投资及运行费用，保证二转二吸制酸工艺自热平衡；

（4）采用稀酸湿法净化工艺，工艺气净化效率高，可保证转化工序长期高效稳定运行，延长催化剂使用寿命；

（5）SO₂转化采用“3+1，Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ、Ⅱ”干接触法两次转化工艺，SO₂转化率可达99.9%，有效提高硫的回收利用率，降低制酸尾气中SO₂残留浓度，保证制酸尾气达标排放。

三、主要创新性成果

1、发明了以焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯硫磺及脱硫废液为原料，采用“浆液进料、富氧燃烧、两转两吸”技术制取硫酸的工艺流程，解决了国内焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯硫磺产品滞销、资源浪费及脱硫废液环境污染技术难题。

2、发明了以焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯硫磺及脱硫废液为原料，采用“浆液进料、富氧燃烧、两转两吸”制酸工艺技术的核心装备：富氧助燃、两段控制燃烧焚烧炉及高效燃烧器。

四、应用情况与效果

由中冶焦耐（大连）工程技术有限公司研发及总包建设的首套焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯硫磺及脱硫废液焚烧制酸装置于2017年8月在南钢焦化成功建成投产，有效解决了焦炉煤气脱硫后副产低纯硫磺产品滞销、脱硫废液环境污染技术难题，产品硫酸质量合格，全部用做本厂煤气脱氨、生产硫酸铵的原料，实现了资源的有效循环利用及环境保护。之后，中冶焦耐研发的脱硫废液制酸工艺在国内获得快速推广应用。目前已建成投产包括鞍钢、河钢、梗阳、美锦能源等大型脱硫废液制酸项目在内的总包制酸项目10套，包括上海宝钢、梗阳二期、永鑫二期（蔺鑫制酸项目）在内的在建及正在开展设计的脱硫废液制酸项目9套。具体应用情况见下表：