在焦炭生產過程中由焦爐產生的焦爐煤氣(下稱“COG”)作為燃氣主要用于煉鐵廠和煉焦車間。由于COG含有各種雜質和有價物質,因此作為燃料利用前要進行精制處理。尤其是,硫化氫是產生SOX的源頭,去除硫化氫對COG脫硫設備來說是很重要的。近年來隨著環保意識的不斷提高,因此要求COG脫硫設備必須具有穩定的高的脫硫性能。
新日鐵公司對以往的以苦味酸作為催化劑的濕式脫硫設備進行了改造,取得了脫硫設備長期穩定操作和提高脫硫性能的效果。新日鐵公司COG脫硫設備可使以COG中的氨作為吸收液的脫硫吸收液和COG進行對流接觸,并對COG中含量為大約0.3~0.5vol%的硫化氫進行吸收和去除。
在氧化塔內,吸收液中的硫化氫會因催化劑(苦味酸)的作用而在空氣中被氧化,然后作為氯化銨和硫磺固化下來。被空氣氧化后的吸收液會恢復吸收硫化氫的能力,可以再送入脫硫塔進行循環利用。由于氯化銨和硫磺會蓄留在吸收液中,因此正常情況下要進行部分萃取,然后在下道工序進行濃縮和燃燒,最終成為硫磺產品。
脫硫塔內高效充分的吸收反應和氧化塔內高效充分的氧化反應對實現COG脫硫設備的小型化和提高脫硫性能來說是很重要的。另外,COG中的焦油和萘及氧化塔內生成的硫磺等會阻礙脫硫性能,為確保脫硫性能的長期穩定,應確保脫硫設備的穩定操作和設備的維護。
脫硫塔內部的填充層會因硫磺和焦油的影響久而久之會形成堵塞,因此必須定期停機和清洗填充層,這是設備操作上需要研究的一個課題。新日鐵公司根據操作條件選擇了最佳的填充物,并通過減小填充層的厚度和將填充層分為多段,由此可利用流體的物理清洗作用,有效地防止了填充層發生堵塞的現象。2006年新日鐵住金公司君津制鐵采用了這種填充方式后,從操作開始到目前9年的時間里沒有發生過一次填充層堵塞現象,脫硫設備實現了長期穩定運轉。
為提高氧化塔內的氧化反應效率,新日鐵公司對氧化用空氣混合器進行了研究和開發。該空氣混合器把作為氧化劑的空氣以微細的狀態吹入氧化塔內,并在氧化塔內形成旋轉流,有效地提高了氧化塔內的氣液的接觸效率,由此可穩定地提高脫硫性能,同時大幅度縮短氧化反應的反應時間,并可使設備小型化,氧化塔的高度只有以往的1/2左右。
如上所述,新日鐵公司的COG脫硫設備通過減小填充層的厚度和將填充層分為多段,以及采用獨自開發的空氣混合器,有效地防止了填充層發生堵塞的現象,提高了脫硫性能,脫硫設備實現了無故障長期穩定操作的要求。