金牛天鐵焦?fàn)t煤氣凈化工藝改進(jìn)

吳祿偉

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣056404）

金牛天鐵焦?fàn)t煤氣凈化工藝改進(jìn)

吳祿偉

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣056404）

針對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些問題，分析出其產(chǎn)生原因。通過優(yōu)化脫硫、粗苯技術(shù)指標(biāo)、更換HDPE材質(zhì)硫酸管道、改造蒸氨塔塔盤、增設(shè)機(jī)后煤氣交通管道、改造預(yù)熱器抽芯等改進(jìn)措施，優(yōu)化了焦?fàn)t煤氣凈化工藝，提高了焦?fàn)t煤氣凈化效率，降低了生產(chǎn)成本，取得了較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

焦?fàn)t煤氣;凈化;脫硫廢液;蒸氨塔;預(yù)曝氣

1 引言

金牛天鐵煤焦化有限公司現(xiàn)有兩座60孔JNX70-2型復(fù)熱式焦?fàn)t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬t/a焦炭，焦?fàn)t煤氣最大發(fā)生量可達(dá)72 000 Nm3/h。由于煉焦所需的原煤中除含有碳、氧、氫等元素外，還含有大量氮、硫等雜質(zhì)元素，使得焦?fàn)t煤氣夾帶大量雜質(zhì)，不利于焦?fàn)t煤氣的輸送及使用，必須對(duì)其進(jìn)行凈化處理。金牛天鐵煤焦化有限公司的焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)包括鼓風(fēng)冷凝工序、硫銨工序、終冷洗苯工序、脫硫工序、廢水處理工序等。

2 工藝簡介及流程圖

從焦?fàn)t來的荒煤氣、焦油、氨水混合液經(jīng)氣液分離器氣液分離后，荒煤氣進(jìn)入橫管式煤氣初冷器分三段進(jìn)行冷卻。冷卻后的煤氣經(jīng)電捕焦油器脫除焦油霧，被煤氣鼓風(fēng)機(jī)輸送到飽和器。煤氣在飽和器內(nèi)經(jīng)循環(huán)母液噴灑，脫除煤氣中氨，生成硫酸銨。從硫銨工序來的煤氣，經(jīng)過間接式終冷塔冷卻后進(jìn)入洗苯塔，自下而上與塔頂噴灑的貧油逆向接觸，脫去煤氣中的苯，洗苯后的煤氣經(jīng)塔頂捕霧器脫除油霧后送往脫硫塔。在脫硫塔中，煤氣與來自再生塔的貧液（碳酸鉀溶液）逆向接觸，煤氣中的H2S、HCN等酸性氣體被吸收。同時(shí)，在脫硫塔上段設(shè)置堿洗段，通過加入2．5%NaOH堿液，進(jìn)一步脫除煤氣中的H2S，確保煤氣中的H2S含量≤0．5 g/m3。焦?fàn)t煤氣在凈化過程中，產(chǎn)生的蒸氨廢水及酚氰廢水全部送往水處理進(jìn)行生化處理，達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)外排。焦?fàn)t煤氣凈化工藝流程見圖1。

3 存在問題

由于設(shè)備老化、操作不當(dāng)、設(shè)計(jì)不合理等原因，使焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了一些問題，對(duì)生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定影響。

3.1 蒸氨塔效率降低

蒸氨塔采用浮閥式蒸氨塔，該塔型在使用過程中，由于氨水腐蝕，導(dǎo)致浮閥架變形或損壞，浮閥脫落，使安裝孔變?yōu)橹蓖ǎ煌瑫r(shí)由于氨水中攜帶少量焦油，浮閥與塔體或浮閥架粘結(jié)，使浮閥作用失效，達(dá)不到設(shè)計(jì)的傳質(zhì)傳熱效果，導(dǎo)致蒸氨塔處理能力下降，工序后廢水COD、氨氮指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，影響廢水處理工序的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 脫硫塔阻力異常升高

脫硫塔在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)脫硫塔阻力由正常的1 000 Pa左右升高到2 000 Pa，最高時(shí)可達(dá)3 000 Pa的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鼓風(fēng)機(jī)后的煤氣輸送，成為車間的安全隱患。通過對(duì)崗位記錄、歷史趨勢調(diào)查發(fā)現(xiàn)，脫硫塔阻力偏高主要是由脫硫塔堿洗段造成的。進(jìn)入其內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，堿洗段填料附著大量油類、結(jié)晶物等雜質(zhì)，通過化驗(yàn)分析，確定為洗苯塔后煤氣夾帶的洗油、萘等物質(zhì)。

3.3 硫酸管道材質(zhì)沖刷腐蝕嚴(yán)重

生產(chǎn)硫酸銨用的濃硫酸由油庫經(jīng)硫酸輸送泵輸送到硫酸高置槽，硫酸高置槽位于硫銨結(jié)晶樓頂層，高近30 m。硫酸輸送管線長，彎頭多，而93%的濃硫酸比重大，這就造成硫酸輸送泵的輸送壓力過高，對(duì)輸送管道（尤其是彎頭部分）的沖刷嚴(yán)重，形成的漏點(diǎn)較多，安全隱患嚴(yán)重。

圖1 焦?fàn)t煤氣凈化工藝流程圖

3.4 飽和器煤氣交通設(shè)計(jì)不合理

設(shè)計(jì)中，飽和器煤氣交通管道直接連接凈化后煤氣管道。飽和器進(jìn)口的煤氣閥門不嚴(yán)，如果對(duì)其進(jìn)行檢修作業(yè)，將會(huì)影響后續(xù)工序的正常生產(chǎn)。而如果不對(duì)飽和器進(jìn)行檢修，單臺(tái)運(yùn)行情況下，遇到突發(fā)狀況就會(huì)面臨著全面停工的危險(xiǎn)。

3.5 煤氣預(yù)熱器堵塞嚴(yán)重

原設(shè)計(jì)中，為保證硫銨工序的正常生產(chǎn)，鼓風(fēng)機(jī)后煤氣進(jìn)入飽和器之前，需要經(jīng)煤氣預(yù)熱器加熱到50℃左右。為節(jié)約蒸汽消耗，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)后煤氣管道進(jìn)行了保溫改造，效果良好，這就造成預(yù)熱器基本處于停用狀態(tài)。機(jī)后煤氣中夾帶的焦油在煤氣預(yù)熱器換熱管中不斷積聚，造成預(yù)熱器的堵塞現(xiàn)象加劇，阻力增高，鼓風(fēng)機(jī)后煤氣輸送不暢，機(jī)后壓力最高超過20 000 Pa。

3.6 貧油冷卻器堵塞嚴(yán)重

洗油在洗滌過程中，不斷吸收煤氣中的萘、酚等芳香族化合物，飽和或遇冷后又會(huì)析出。排除不及時(shí)，就會(huì)不斷附著在設(shè)備及管道上，貧油冷卻器經(jīng)常因此堵塞，造成系統(tǒng)運(yùn)行不暢，出現(xiàn)阻力過大的問題。這就要經(jīng)常用蒸汽進(jìn)行加熱清掃，造成能源的浪費(fèi)。

3.7 脫硫廢液處理問題

脫硫廢液原來直接經(jīng)泵送往水處理，其中含有高濃度的硫化物、氰化物及硫氰化物，這些都是嚴(yán)重影響細(xì)菌活性的劇毒物質(zhì)，容易造成細(xì)菌大量死亡，使生物系統(tǒng)面臨癱瘓的可能，使集團(tuán)公司各焦化廠的焦化廢水無法處理，進(jìn)而造成嚴(yán)重地環(huán)境污染事故，不利于集團(tuán)公司對(duì)國家環(huán)保政策的落實(shí)。

3.8 水處理工序超負(fù)荷運(yùn)行

水處理系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試投入使用后，由于要同時(shí)處理天鐵集團(tuán)焦化廠、金牛天鐵公司和天利煤焦化公司的蒸氨廢水，處理量大，整個(gè)工藝長期超負(fù)荷運(yùn)行，存在后序系統(tǒng)不適應(yīng)、出水指標(biāo)波動(dòng)異常、微生物嚴(yán)重膨脹等問題。

4 改進(jìn)措施

4.1 改造蒸氨塔塔盤

通過采用徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔盤技術(shù)對(duì)2#蒸氨塔進(jìn)行技術(shù)改造以后，蒸氨塔正常處理能力為50 m3/ h，最大處理量可達(dá)到60 m3/h；操作彈性增大，當(dāng)焦?fàn)t產(chǎn)量調(diào)整較大時(shí)，處理效果仍能保證；在進(jìn)蒸氨塔廢水含氨氮約5 000 mg/L左右時(shí)，出塔廢水全氨含量可保證小于150 mg/L，保證了蒸氨廢水的處理效果，減輕了廢水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，降低了處理成本。

4.2 優(yōu)化脫硫、粗苯技術(shù)指標(biāo)

分析得出，終冷洗苯的操作指標(biāo)對(duì)脫硫系統(tǒng)結(jié)晶物的產(chǎn)生影響很大。通過提高貧液溫度，對(duì)脫硫塔進(jìn)行熱洗同時(shí)，嚴(yán)格控制終冷后煤氣溫度、入洗苯塔貧油溫度等技術(shù)指標(biāo)，有效地改善了脫硫塔阻力升高的狀況，確保了生產(chǎn)穩(wěn)定。

4.3 更換HDPE材質(zhì)硫酸管道

原有濃硫酸輸送管道材質(zhì)為普碳鋼，長時(shí)間使用，焊接接頭與彎頭部分腐蝕現(xiàn)象厲害。HDPE（高密度聚乙烯）材質(zhì)具有良好的耐熱性和耐寒性，以及較高的剛性和韌性，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度好。采用HDPE材質(zhì)的更換管道后，在提高硫酸輸送的運(yùn)行可靠性的同時(shí)，又消除了安全隱患，保證了職工的生命安全。

4.4 增設(shè)機(jī)后煤氣交通管道

通過增加鼓風(fēng)機(jī)后至粗苯洗苯塔后的煤氣交通管道，在不影響后續(xù)工序正常生產(chǎn)的前提下，使煤氣繞開飽和器，順利地完成飽和器的檢修工作。

4.5 預(yù)熱器抽芯改造

通過對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行改造，拆除其內(nèi)部換熱管，使煤氣直接進(jìn)入飽和器，增大煤氣通道，避免由于焦油積聚堵塞通道，使機(jī)后壓力得到了有效地降低，確保了煤氣外送的暢通。

4.6 加強(qiáng)粗苯操作指標(biāo)控制

根據(jù)循環(huán)洗油的化驗(yàn)結(jié)果，以及對(duì)粗苯排渣情況、粗苯的質(zhì)量狀況、貧油溫度、洗油循環(huán)量等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，我們重新制定了再生器的排渣周期，從而改善了系統(tǒng)循環(huán)油的質(zhì)量，克服了貧油冷卻器容易堵塞的現(xiàn)象，穩(wěn)定了粗苯工序的生產(chǎn)。

4.7 采用脫硫廢液預(yù)處理工藝

通過采用華南理工設(shè)計(jì)院的脫硫廢液預(yù)處理工藝進(jìn)行改造，采用混凝—Fenton反應(yīng)—沉淀分離的工藝方法，有效地使脫硫廢液COD由30 000 mg/L降至2 000 mg/L以下、氰化物由500 mg/L降至30 mg/L、硫化物由900 mg/L降至90 mg/L，極大地降低了水處理工藝的生產(chǎn)負(fù)荷，既實(shí)現(xiàn)了脫硫廢液的無污染排放，又保證了水處理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.8 新增預(yù)曝氣池

通過新增預(yù)曝氣池，對(duì)蒸氨廢水進(jìn)行預(yù)處理，降低后續(xù)工序生產(chǎn)負(fù)荷，改善出水指標(biāo)。預(yù)曝氣池投用后，其出水COD指標(biāo)可降到700 mg/L以下，處理效率可達(dá)90%以上。在實(shí)際操作過程中，通過采取合理調(diào)整水處理藥劑添加方式、優(yōu)化各生物系統(tǒng)的pH區(qū)間、重新標(biāo)定各生物系統(tǒng)的溶解氧操作范圍、整合了深度系統(tǒng)藥劑的混凝配方等手段，對(duì)水處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，提高了微生物除碳效率，實(shí)現(xiàn)了微生物硝化與反硝化反應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡，提高了污泥沉降效果。

5 結(jié)束語

針對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題，所采取的一系列改造，實(shí)施效果良好，在滿足用戶凈化煤氣指標(biāo)要求的前提下，不斷優(yōu)化焦?fàn)t煤氣凈化工藝，提高焦?fàn)t煤氣凈化效率，降低生產(chǎn)成本，使環(huán)保、節(jié)能、效益協(xié)調(diào)發(fā)展。

Improvement on Coke Oven Gas Cleaning Process of Jinniu Tiantie

WU Lu-wei
(Jinniu Tiantie Coking Co．,Ltd．,Handan,Hebei Province 056404,China)

The paper analyzes the reasons for problems occurring in actual production process at coke oven gas cleaning system．By means of optimizing desulphurization,and the technical indices of crude benzene, exchanging sulphuric acid piping with HDPE material,modifying the base of ammonia distillation tower, adding gas interconnecting pipe after machine and improving preheater element,the process of coke oven gas cleaning was optimized with improved gas cleaning efficiency and lowered production cost．High social and economic benefits were achieved．

coke oven gas;cleaning;desulphurized waste liquid;ammonia distillation tower;pre-aeration

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．003

2015-01-14

2015-02-03

吳祿偉（1982—），男，本科，工程師，主要從事焦?fàn)t煤氣凈化方面的研究工作。