焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析
摘要：在焦化行业中，焦炉烟气产生的各种硫化物污染和NOx污染问题一直
存在。

随着社会的发展进步，环境保护日益受到重视，环境保护部门对工业生产
的排放指标的要求不断提高，焦化行业焦炉烟气的污染治理问题成为环保部门的
关注重点。

为了减少焦炉烟气污染对环境的危害，焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术发
展迅速，脱硫和脱硝的工艺选择越来越多。

这种情况下，本文将着重探讨分析焦
化企业的脱硫脱硝工艺技术，从节能减排和环保性能的角度，对其进行技术分析，并对焦化企业选择给出指导意见。

关键词：焦化厂；焦炉；烟气；脱硫脱硝工艺技术
一、焦化厂焦炉烟气处理难点
（一）硫化物和NOx成分较高
焦炉烟气产生的工艺过程一般为：焦炉煤气经过净化后回到焦炉，与空气混
合燃烧，产生的焦炉烟气进入主烟道和烟囱排出。

焦化企业特别是独立焦化企业，焦炉烟气中硫化物普遍较高，SO2含量一般能达到50～1000mg/Nm3范围。

焦炉烟
气中NOx主要是焦炉煤气中的氮气和氧气在高温燃烧条件下产生的。

焦炉煤气氢
气含量一般在50%以上，氢气燃烧速度快，焦炉煤气燃烧的火焰温度高达
1700℃～1900℃，在较高燃烧温度下，煤气中氮气与氧气发生氧化反应生成NOx
更容易，产生的NOx浓度一般能达到600mg/Nm3～1500mg/Nm3。

在不同的工艺条
件下，硫化物和NOx在焦炉烟气中的成分比例波动也比较大。

（二）焦炉烟气温度较低，含水量大
焦炉烟气的排出温度在多数焦化企业为200℃～250℃，相对温度较低，低于
脱硫脱硝工艺催化剂起活所要求的反应温度，所以采用部分脱硫脱硝工艺时需要
再次对焦炉烟气进行再次加热升温制备。

同时因为焦炉煤气氢气含量高，导致焦
炉烟气中水蒸气含量偏高，对脱硫脱硝工艺选取也会产生影响。

（三）焦炉烟气杂质较多
烟气中的组分复杂，焦油等物质在较低的烟气温度下进入脱硫脱硝系统，容
易凝结在脱硫脱硝系统设备中，污染催化剂，堵塞系统气路，造成系统阻力增加，反应效率下降。

二、焦化厂主要焦炉烟气脱硫工艺技术
焦炉烟气中的硫化物主要是二氧化硫，使其与碱性物质反应即可脱除。

根据
吸收剂的形态，脱硫工艺技术一般分为两种，一种是干法脱硫工艺，一种是湿法
脱硫工艺。

（一）干法脱硫工艺技术
干法脱硫的技术原理是：将焦炉烟气穿过碱性固体吸收剂，或者将碱性固体
吸收剂喷射到烟气气流中，与焦炉烟气中的二氧化硫进行化学反应，最终形成对
应的硫酸盐和亚硫酸盐。

为了确保脱硫效果，在使用过程中，必须将保证所加的
碱性固体颗粒的疏松程度，即保证碱性固体吸收剂的表面积以利于化学反应进行，同时，必须使其反应通路处于较为干燥的状态。

在干法脱硫工艺中，还有一种半干法脱硫工艺技术，利用CaO等碱性物质加
水制成Ca（OH）2悬浮液，通过喷雾等方法与烟气接触反应，烟气中SO2等酸性
气态污染物进入碱性吸收剂表面液体薄膜，进而与吸收剂进行反应的方法。

半干
法脱硫工艺具有技术成熟、系统可靠、流程简单、耗水量少、占地面积小的优点。

（二）湿法脱硫技术
目前，在大部分焦化厂的运行和生产环节中，湿法烟气脱硫工艺有多种形式，主要是采用碳酸钠、石灰等碱性浆液作为洗涤液，在反应塔中洗涤焦炉烟气，消
除焦炉烟气中的二氧化硫等硫化物。

其中应用最为广泛的有石膏法、废渣法和氨法。

石膏法是以石灰石或石灰的浆液作脱硫剂，在吸收塔等转化设备内对焦炉烟
气进行喷淋洗涤，达到洗脱烟气中的二氧化硫等硫化物的目的。

同时向吸收塔的
浆液中鼓入空气，在空气被吹入转化设施后，亚硫酸钙被氧化并转化为石膏（硫酸钙），吹入的空气使灌浆更加均匀，并稍微提高烟气脱硫率。

石膏法是目前大多数焦化厂普遍采用的一种湿法脱硫工艺，而石灰石是其重要的脱硫剂。

实践证明，该法适用范围广，脱硫效果好，吸收剂利用率高，转化效率高，处理效果稳定。

然而，该工艺存在投资成本高，设备运行不稳定（常出现设备严重腐蚀），改造后的脱硫工艺路线单一，副产品石膏不易处理等不足。

废渣法是利用石灰石或石灰的浆液作为脱硫剂，在吸收塔等转化设备内对焦炉烟气进行喷淋洗涤，对烟气中的二氧化硫等硫化物进行洗脱，使分散在烟道气中的SO2转化成亚硫酸钙和硫酸钙，从而实现SO2的高效脱除。

在实际应用过程中，设备易受污染、堵塞及各种沉积物的影响，且这些沉积物在吸收塔中不断累积，导致烟气脱硫的可靠性较低。

同时脱硫后固体废弃物的处理也是抛弃法的一个很大的问题。

氨法是一种以氨水等碱性液体吸收剂对焦炉烟气中的二氧化硫进行脱除的脱硫工艺。

氨法脱硫工艺与其他工艺手段相比，对焦炉烟气处理产物有较高的回收价值，并具有氨蒸馏系统运行负荷小等应用优势。

然而，氨法烟气脱硫技术作为一种非综合性的烟气处理技术，需要配套特殊的处理设备。

但也存在副产物纯度波动大，烟气处理温度偏低，设备运行稳定性差等问题。

（三）其他脱硫技术
最近几年，科技突飞猛进，国内的相关单位研制出了一些新的脱硫技术，比如超重力脱硫技术、海水脱硫技术、气－液膜接触器法等，但进入工业应用的还不多，限制条件较多，有待于进一步的工业应用验证。

三、常见的焦炉烟气脱硝工艺
在各种脱硝工艺中，选择性催化还原脱硝（SCR）效率最高，应用广泛，技术成熟。

这里主要介绍SCR法。

（一）SCR烟气脱硝工艺原理
选择性催化还原SCR法脱硝是在催化剂存在的条件下，采用NH3、CO、H2或
碳氢化合物等作为还原剂，在氧气存在的条件下将烟气中的NOx还原为N2。

可以
作为SCR反应还原剂的有NH3、CO、H2、甲烷、乙烯、丙烷、丙烯等。

以氨作为
还原气的时候能够得到的NOx的脱除效率最高。

（二）SCR工艺流程的优缺点
采用SCR脱硝技术处理焦炉烟气具有转化率高、二次污染小、效果稳定、技
术成熟、应用广泛等特点，属于效果显著、技术成熟、应用最多、最有成效的一
种烟气脱硝技术。

但是，这种处理方法存在流程繁琐、投资费用高、运行成本高
的缺点。

另外，因为焦炉烟气成分复杂，其中杂质可能导致催化剂堵塞、中毒等，降低催化剂效率，使系统效率下降，目前常用的低温脱硝催化剂价格昂贵，也增
加了投资成本。

四、焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺的选择
（一）先脱硫后脱硝
焦炉烟气先脱硫后脱硝工艺具体操作步骤是：首先，将焦炉烟气送入脱硫装置，脱除其中的二氧化硫；对脱硫后的焦炉烟气进行加热，然后将焦炉烟气引入SCR脱硝系统中；焦炉烟气经脱硫脱硝后，产生的高温烟气送入废热锅炉中，进
行余热回收；余热回收后的烟气通过烟囱排放。

采用“先脱硫后脱硝”技术，优
点是可大幅降低焦炉烟气中SO2含量，这就能够减少在SCR脱硝系统反应期间硫
酸氢铵、硫酸铵的形成，让脱硝催化剂活性得到保障，能够延长其使用寿命。

缺
点是经过脱硫后焦炉烟气温度降低，进入SCR脱硝工序之前，需要增加烟气加热
设施将焦炉烟气温度提升，以达到SCR脱硝工序催化剂活性温度，这将造成能源
浪费并增加企业成本。

（二）先脱硝后脱硫
焦炉烟气先脱硝后脱硫工艺的操作步骤如下：将焦炉烟气引入SCR烟气脱硝
系统，之后将烟气导入到余热锅炉进行余热回收，再进行干法或半干法烟气脱硫，最终将焦炉烟气经过烟囱排出。

“先脱硝后脱硫”技术在具体运行过程中，优点
是没有经过处理的焦炉烟气温度可以达到SCR催化剂（采用低温催化剂情况下）
的活化温度，进行脱硝反应，不必再对焦炉烟气进行加热处理，节约企业成本。

缺点是焦炉烟气中的二氧化硫等硫化物在特定的温度下，会与氨气产生化学反应，产生含有一定毒性的硫酸氢氨、硫酸铵，污染催化剂导致催化剂中毒、失活、堵
塞等衍生问题。

五、结语
总之，在我国的焦化工业中，由于焦炉烟气成分复杂、污染物含量高、烟气
温度低等原因，在不同脱硫脱硝工艺选择下，焦炉烟气净化效果有较大差异，焦
化企业必须结合自身条件，采取适合本企业的脱硫脱硝工艺。

本文通过对脱硫脱
硝常见工艺进行分析，为各焦化企业单位在进行脱硫脱硝工艺选择时提供了选择
方向。

参考文献：
[1]刘翔. 焦炉烟气脱硫脱硝技术进展与建议[J].化工管理，2021（21）：
80-81.
[2]吴春领，徐怀兵.焦化烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺技术探讨[J].中国资
源综合利用， 2018，36（6）：110-112；115.
[3] 康新园. 燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展[J].洁净煤技术, 2019, 20(6) : 115-118.
[4] 张亦弛,于洪涛,徐铁君.焦炉烟气二氧化硫和氮氧化物污染预防技术[J]. 燃料与化工, 2019, 50(1) : 59-61.
[5] 方朝君,闫常峰,余美玲.同时脱硫脱硝技术的应用与发展现状[J]. 化工
进展, 2019, 29(1) : 361-365.。