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焦炉煤气采用氨法HPF湿式氧化脱硫过程中会产生大量的脱硫废液,我国每年会产生脱硫废液约396万吨。脱硫废液含有COD（>100000 mg/L）、硫化物（>2000 mg/L）、氨氮（>20000 mg/L）和盐分（～200 g/L）,是一种危害极大的污染物。国内外焦化行业急需高效、洁净、低成本的脱硫废液处理技术。针对现有处理脱硫废液技术中存在的设备投资大、运行成本高、易产生二次污染等问题,本文提出了“利用焦炉上升管中高温荒煤气余热热解法处理脱硫废液”的新方法。然而,在研究中发现:脱硫废液的组成和性质认识不系统、不完整;未见含盐废液在高温中蒸发的研究报道;脱硫废液在上升管荒煤气中热解的机理不清楚;上升管余热处理脱硫废液的工艺参数待确定、需优化;在大型焦炉试验运行中核心设备待研制。本文针对上述存在的问题,以焦炉煤气净化HPF法脱硫废液作为研究对象,主要开展了五方面的研究工作:（1）脱硫废液的组成和性质研究;（2）脱硫废液和煤共热解特性及动力学研究;（3）脱硫废液高温蒸发模型研究及模型参数优化;（4）单上升管中脱硫废液热解特性研究及喷洒参数优化;（5）大型工业焦炉热解脱硫废液工艺的核心设备研制。在此基础之上,在山西省焦炭集团益兴焦化厂（100万吨/年焦炭规模）建立了利用余热热解法处理12000吨/年脱硫废液的工程示范装置,系统评价了该工艺对焦化相关产品或操作的影响。经研究获得的主要结果和结论如下:1.在脱硫废液混合盐中,S为主要元素,占到原子序数小于Na元素总量的95.97%;XRD物相分析曲线与NH4SCN（25-0044）、（NH4）2SO4（41-0621）、（NH4）2S2O3（31-0068）的标准图谱对应较好;FT-IR分析曲线吸收峰对应的NH4SCN和（NH4）2SO4的红外振动峰较强烈;SEM分析中可以明显看出结晶较好、细长形的柱状晶体结构。脱硫废液为弱碱性溶液,p H值在8～9左右,其中主要无机物成分为硫氰酸铵和硫代硫酸铵,平均值分别为158.84 g/L和85.04 g/L;主要有机物成分为苯酚和对甲苯酚,分别占有机物总量29.01%和16.84%。脱硫废液中含盐浓度与沸点的关系满足公式Tb（28）0.0053c2（10）0.0664c（10）100。氩气环境中脱硫废液混合盐失重可分为五个阶段,开始热解于95.26℃,在温度达436.55℃时热解累计失重达99.00%,混合盐基本全部分解。2.脱硫废液和煤共热解从室温加热到500℃后开始热分解并产生大量气体,其中氢气含量最大时可达65%～70%左右,吸收液中COD的含量增幅较大,从9.54 mg/L增大到142.06 mg/L,热解残留物中g-C3N4对应的位于27.4°处的峰会随着温度增高而略有变高,而13.0°处的峰会随温度升高而变弱。升温速率加快有利于CO2、CH4和CO的生成,其变化幅度也会随之增大,12℃/min时,CO2、CH4和CO的释放量为最大,吸收液中COD和氨氮的含量随升温速率加快而升高,SCN-的含量略有下降。配煤中增加脱硫废液的含量会抑制CO2和CH4的生成,吸收液中COD、SCN-和氨氮的含量也会剧烈增长,热解残留物中Na和S元素的含量升高,使焦炭质量下降。H2S的生成量会在540℃之后迅速增多,并在600℃时达到顶峰2.061g/L,随脱硫废液含量的增加H2S的释放量会迅速增加。热解残留物中的S会随终温的升高而减少,但随脱硫废液含量由0%增加到15%,残留物中的S会由0.16%增加至0.95%。以分布活化能DAEM模型为基础,建立了加入脱硫废液的配煤热解动力学模型,得出加入脱硫废液浓度、热解终温、升温速率与挥发分析出产量的关系方程m j（7）T（8）（28）m j??。3.上升管高温荒煤气中喷洒脱硫废液喷雾的蒸发模型在800℃时,公式We（28）f（7）T（8）计算出雾滴运动最远距离为0.051 m,根据300次装煤的高度可得出喷嘴距焦炭表面的平均距离为0.075 m,该平均距离置信度为95%的置信区间（CI）为（0.047-0.103）,更加符合高温中雾滴的蒸发情况。荒煤气流动速度从0 m3/h增大到700 m3/h,液滴粒子轨迹的分散程度从x轴-0.181～0.174 m增大到-0.308～0.246 m的范围,液滴粒子达到荒煤气流速的时间从0.007s增大到0.02s,喷洒废液前后上升管中心竖直方向的流场速度沿高度变化的关系为u（28）f（7）h R（8）。喷洒脱硫废液前后上升管平均温度关系为T（28）568.49ln（7）T 0（8）-3151.9,在结焦时间20 h内,距上升管水封盖3 m处喷洒脱硫废液,蒸发后上升管的平均温度为620.44℃,平均蒸发时间为0.0025 s。喷洒量的增加会使喷雾的喷洒压力增加,有利于提高蒸发速率,但会增加蒸发时所消耗的热量,优化的喷洒流量为55 kg/L左右。喷嘴的孔径越小,喷射压力越大,液滴平均粒径越小,蒸发时间越短。喷射角度的增大会使液滴分散,间距增加,有利于液滴吸收更多的热量,减少蒸发时间。4.脱硫废液经蒸发干燥得到的固体混合盐在模拟焦炉煤气气氛下（55%H2+6%CO+25%CH4+14%Ar）热解有五个主要阶段:硫氰酸铵的晶型转变（92.87～127.38℃,主要为单斜晶体转变为正交晶体,以及正交晶体向正方晶相的转变）、硫氰酸铵向硫脲的异构化（127.38～246.26℃）、硫氰酸铵与硫代硫酸铵的共热解（246.26～290.45℃）、硫代硫酸铵与硫酸铵的分解（294.29～375.15℃以及375.15～543.26℃）,在384.19℃时热解累计失重达99.00%。与在氩气环境中热解对比,在模拟焦炉煤气中开始热解和完全热解所需的温度均较低,且硫氰酸铵晶型转变、异构化和热分解所对应的吸热峰更加尖锐。在单上升管小试试验中,喷洒的优化条件为:喷洒位置为距上升管水封盖距离3 m的位置,喷洒量为50～55 L/h,喷洒时间为装煤后10分钟到结焦过程的20 h以内。在单上升管中脱硫废液喷洒量为40～96 L/h,上升管温度降低了76～287℃,喷洒量v与温差ΔT的关系为ΔT=-2.939v,喷洒量v与上升管高温荒煤气出口处硫氰酸铵浓度C的关系为C（7）N H4SCN（8）（28）f（7）v（8）,4.3 m单上升管最大废液处理量为61.98 kg/h。5.大型焦炉热解脱硫废液工艺的核心系统研制,主要是（1）研制出脱硫废液精细过滤系统,该系统采用多层次、多材料的复合结构;（2）研制出恒压、连续输送系统,将脱硫废液从储槽经泵加压送入喷射系统;（3）优化的喷嘴孔径为1 mm、喷射角度为60°,并增加了喷射器旋转保护装置、喷嘴自清洗装置以及泄压装置等,开发了密封-喷雾-定角一体化高温高压防滴漏技术,保证了喷射器喷嘴连接处的密封性,并研发了新型适用于工程示范的喷射器装置;（4）开发了保护炭化室安全的系统自控技术,在上升管温度较低时控制喷射器自动切换为蒸汽;（5）研发出采用自制冷却液的湿法打孔技术对上升管内衬砖打孔,运用熔焊技术和定位器可保证喷射器定位管的密封性及安装角度;（6）脱硫废液的过滤、储存、加压和喷射等全部过程通过总控制系统进行监测和控制。6.在大型工业焦炉中喷洒脱硫废液前后,对焦化产品及工艺废水的影响情况如下:（1）煤气中检测到H2S、HCN和CS2的平均含量均处于同一水平,在脱硫塔的入口处均未检测到硫氰酸根,且化验室煤气出口处检测到煤气各组分均保持在同一水平,NH3和苯的平均浓度达标率为99%～100%;（2）焦油中粘度(E80)降低了17.58%,有利于焦油质量提升,各项指标均保持一致,在正常范围内;（3）脱硫液中p H为8.5左右,各成分含量基本处于同一水平;（4）蒸氨废水各项指标均达到焦化生化进水指标,焦化调节池及生化排水中的各指标含量也基本保持一致;（5）皮带焦的各项指标均保持在同一水平。利用焦炉上升管高温荒煤气余热热解脱硫废液的方法对焦化系统没有不利影响,比炼焦配煤法处理脱硫废液的处理量可增加9.6%。利用荒煤气余热热解脱硫废液技术与现有技术相比,具有投资小、能耗低、运行费用低、工人劳动强度低和处理彻底等技术优势。