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東獅焦化脫硫廢液提鹽技術介紹
作者:崔立軍 李進曉 施成文 發布人:admin 來源:長春東獅科貿實業有限公司 發布時間:2018-09-14 瀏覽次數:3445

0 前言

焦爐煤氣是煉焦廠在得到焦炭和焦油產品的同時產生的一種可燃性氣體,主要由氫氣和甲烷構成,可以用作化工合成原料氣和燃料。在煉焦過程中原料煤種約三分之一的硫轉化成硫化氫,同時還會產生氰化氫等汙染物,焦爐煤氣若不脫除這些物質,在輸送過程中會嚴重腐蝕設備;作為民用燃料使用會汙染環境,損害人身健康;作為冶金燃料使用會嚴重影響鋼鐵產品與化工產品的質量。因此焦爐煤氣必須經過淨化和回收,脫除硫化氫和氰化氫後,才能作為工業合成原料氣和燃料使用。

一般來說焦爐煤氣脫硫脫氰工藝有砷矸法、A.D.A法、對苯二酚法、萘醌法、乙醇胺法、苦味酸法和HPF法等。在上述眾多工藝中,HPF法因為以焦爐煤氣中的氨為堿源,無需額外加入脫除劑、運行成本低而倍受青睞。在該工藝中氨與硫化氫、氰化氫等汙染物經過複雜的化學反應生成含有硫氰酸銨、硫代硫酸銨、硫酸銨的廢水。以一個年產220萬噸焦炭的焦化公司為例,采用HPF法脫除焦爐煤氣中的硫化氫和氰化氫,每年產生約22000噸脫硫脫氰廢液,廢液中含有的硫氰酸銨、硫代硫酸銨、硫酸銨的濃度分別為140-150g/L、40-50g/L、5-10g/L將這些廢水直接排放不僅汙染環境,而且造成上述化學品的浪費。

目前國內煉焦企業對上述廢水幾乎都沒有進行深度處理,隻是將其作為備煤用水,噴灑在煤堆上。這種方法雖然解決了廢液的去處,表麵看起來沒有廢液外排,但並沒有從根本上解決問題,由於帶有脫硫脫氰廢液的煤進入焦化爐後,在高溫下仍然轉化成二氧化硫和硫化氫等含硫化合物,最終還是回到廢液中。久而久之脫硫脫氰廢液中的硫化物積累越來越多,一方麵將會嚴重降低脫硫效果,另一方麵造成對生產設備的嚴重腐蝕。而且由於廢液中含有硫氰酸根離子,有強力的殺菌效果,無法采用生化方法對這些廢水進行處理。

如何對焦爐煤氣脫硫脫氰廢液進行處理,甚至資源化利用一直是困擾煤氣和煉焦企業的環保難題。

長春東獅科貿實業有限公司曆經數年反複實踐而開發出脫硫廢液提鹽技術專有技術。該技術采用“一步結晶”法,通過“高溫分離,低溫析出”的方法分離出脫硫廢液中的硫氰酸鹽、硫代硫酸鹽(混品)並加以回收,對提取過程後剩餘的脫硫廢液進行循環利用。不但降低了廢液中鹽的含量,使焦爐煤氣脫硫反應朝正方向進行,提高脫硫效率,而且使脫硫液可以循環利用,變廢為寶的同時既提高了企業的經濟效益,又解決了脫硫脫氰廢液對環境的汙染,具有顯著的經濟和社會效益。

脫硫廢液處理裝置主要是提取脫硫液中的副鹽,使處理後脫硫液中副鹽濃度降至10g/L以下,氨水循環使用;同時回收產品NH4SCN對外銷售。

1 工藝流程

本項目是一個物理變化過程,主要通過脫色、過濾、濃縮、過濾、結晶、過濾等一係列過程完成產品的提取。

工藝流程方塊圖見下圖。


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2工藝概述

1)將脫硫車間排出的脫硫廢液進行預處理,通過靜置沉降、過濾,去掉其中的懸浮硫、硫泥、煤灰等雜質;

2)向預處理液中加入一定量的活性炭,通過加溫、攪拌、過濾等措施進行處理,得到合格清液,並分離出廢活性炭,廢活性炭由活性炭生產企業回收再生或加入到焦煤中焚燒,清液進入清液儲槽供下工序使用;

3)對脫硫清液進行減壓濃縮。濃縮時,根據工藝要求慢慢補入脫硫清液或甩後母液,逐步提高脫硫清液中副鹽的濃度,當濃縮到一定溫度和濃度時,對濃縮液進行熱過濾,分離出其中的硫代硫酸銨和硫酸銨作為副產品外賣。

4)對過濾後的濃縮液進行冷卻結晶,達到一定溫度時析出硫氰酸銨晶體,再通過離心機進行固液分離,得到硫氰酸銨作為主導產品外賣;甩後母液補入到濃縮釜中,與脫硫清液一起繼續進行濃縮,循環使用

3 本項目裝置中采用新工藝新技術裝備的評價

3.1 技術創新點

(1)工藝先進:采用“一步結晶法”低溫濃縮,在確保硫代硫酸銨不分解的溫度下,完全回收脫硫液中的氨,供脫硫係統循環使用,節約用水,又避免排放造成的汙染。

(2)設備創新:使用東獅科貿實業有限公司研製開發的專有設備,采用專有技術分離精製出附加值較高的硫氰酸銨,而不用化學方法提純硫氰酸銨,避免造成二次汙染。

3.2 工藝特點

(1)實用:專有技術來自於東獅人生產實踐過程中,成熟、可靠並且有幾處生產車間樣板可供客戶工程技術人員實地查看。

(2)低能耗:本生產工藝技術單位產能能耗低於行業平均水平,每處理1立方脫硫廢液僅消耗蒸汽0.8噸,行業平均為1-1.3噸;耗電85kwh,行業平均為90kwh以上。

3)清潔環保:本係統最大的特點就是將本來汙染環境的廢棄物充分合理的加以利用,提取出來的氨水供脫硫係統循環使用,其它組分如硫氰酸銨、硫代硫酸銨等可以滿足其他工業生產的使用要求,節約了大量的能源和資源,變廢為寶,避免了汙染,解決了環保問題,實現節能減排。

本係統除包裝工段外,全密閉操作,生產環境清潔,無廢水、廢氣外排,隻有脫色時產生的少量活性炭,可送活性炭再生企業加工利用或配煤燃燒,無其他新的汙染物產生。

4 全自動顯示與預警係統

4.1 控製原理

自控係統采用高性能西門子S7-300型PLC為控製核心,配置現場儀表對過程參數進行檢測,將信號送PLC進行采集處理。以工業計算機作為上位機,寬屏LCD液晶為顯示器,上位機放置在主控製室內,采用組態軟件,以係統工藝流程圖作為主界麵,在對應位置實時顯示係統的主要參數和設備工作狀態,參數超限報警,記錄曆史數據。操作人員可以在顯示器上觀測實時運行數據,對設備進行遠方操作和調節,從而改善工作環境,提高工作效率。

4.2 各反應釜監控參數說明及功能

1)脫色釜 PLC實時采集容器內的真空壓力、蒸汽壓力和液體溫度在顯示器上實現各參數的顯示及超限報警,在控製櫃上設超限聲光報警燈及報警複位按鈕。

2)濃縮釜 PLC實時采集容器內的液位、真空壓力、蒸汽壓力和液體溫度在顯示器上實現各參數的顯示及超限報警,在控製櫃上設超限聲光報警燈及報警複位按鈕。

3)緩衝釜 PLC實時采集容器內的液體溫度在顯示器上實現各參數的顯示及超限報警,在控製櫃上設超限聲光報警燈及報警複位按鈕。

4)結晶釜 PLC實時采集容器內的液體溫度在顯示器上實現各參數的顯示及超限報警,在控製櫃上設超限聲光報警燈及報警複位按鈕。

4.3 控製櫃

係統電源電壓為3相380V供電,控製回路電壓采用AC220V。電氣控製櫃采用標準GGD櫃形式,並盤安裝於電氣控製室內,進線櫃設總進線開關,配有電壓表、電流表和指示燈;其餘的GGD櫃用於控製生產設備,所用低壓電器選用國內知名品牌產品。櫃內出線與設備間一般不經過中間端子,用導線直接連接。櫃內控製線布置在線槽內,能完全容納控製導線,所有導線用白塑料管打印編號。

5 工程分析

5.1 供配電

可按照裝置日處理廢液量,每立方米廢液55kwh核算裝機容量。電纜采用耐腐蝕型,電纜敷設以電纜橋架敷設為主,強電弱電分開敷設,局部穿PVC高強度塑料管或直埋敷設;電纜進出配電櫃下的孔洞樓板等處用防火阻燃材料進行封堵。電纜橋架宜選用玻璃鋼防腐型電纜橋架。

5.2 廠房建築

本項目需配套建設廠房建築,一般采用鋼筋混凝土框架結構,層高約5米,根據處理能力分為2-3層不等。建築采用局部防腐或全麵防腐處理。同時根據化工工程建設的有關標準和規範配套建設采暖通風、消防、照明等輔助設施。

5.3 防雷、接地

本工程建築大部分為第二類及第三類建、構築物。對第二類工業建、構築物考慮防直雷擊和感應雷的措施。對第三類工業建、構築物、考慮防直擊雷的措施、其接地電阻不大於10歐姆;對所有用電設備和鎧裝電纜屏蔽層都進行保護接地,接地電阻不大於4歐姆。

5.4 輔助工程動力及能耗

本項目需配套提供蒸汽、冷凍水、脫鹽水及壓縮空氣等輔助能源,由業主方現有管道中就近供給至界區,此項由業主方負責施工,具體指標要求如下:

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6 經濟效益分析

6.1 直接經濟效益

以全年330天生產,日處理脫硫廢液35m3為例,全年處理11550m³脫硫廢液,回收1000噸硫氰酸銨,其直接經濟效益:

1)耗電:0.65元/度×85度×11550立方/年=63.8萬元

2)工資:22人×2.4萬元/年=52.8萬元

3)蒸汽:0.8噸×11550×100元/噸=92.4萬元

4)活性炭:11550噸×0.3%(活性炭用量)×3500元/噸=12.13萬元

5)包裝:60元/噸×1000噸=6萬元

6)維修費及消耗材料年費用按18萬元計

7)循環水消耗:2噸×330天×2元/噸=0.132萬元

8)循環水耗電:32KW×0.65元/KWh×24小時/天×330天=16.47萬元

9)年成本價總計:

63.8+52.8+92.4+12.13+6+18+0.132+16.47=261.732萬元

10)噸硫氰酸銨成本2617320÷1000=2617元

11)銷售價:4000~5000元/噸

12)噸利潤:4500-2617=1883元/噸

13)全年利潤1883元/噸×1000噸/年=188.3萬元/年

6.2 間接經濟效益

副鹽提取後廢液不再用於配煤,降低了煤中的硫含量和二氧化硫的排放量,從而降低了生產成本,增加了效益。還有一點就是脫硫液中的副鹽減少後,提高了硫化氫的吸收的效率,減少了催化劑及堿的用量,從而也降低了生產成本。

綜合起來看,本項目帶來的間接經濟效益要遠大於直接經濟效益。

7 其他說明

1)本項目建設周期約需180天;

2)項目投資額度可根據裝置日處理能力及業主方特定要求另行概算;

3)關鍵設備設計使用壽命10年

4)工程承包方式:EPC方式,即工程總承包(土建及配套公輔設施除外)


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