淺議焦?fàn)t煤氣凈化工藝的分析及節(jié)能改進(jìn)

王寶軍 張朋崗

摘 要：焦?fàn)t煤氣是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中極為重要的生產(chǎn)原料及燃料，然而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于其硫、氨、氰等元素燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的污染氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極其惡劣的影響，因此，焦?fàn)t煤氣的凈化工藝就成為了焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)所廣泛關(guān)注的方向。焦?fàn)t煤氣凈化工藝是一種技術(shù)含量較高的煤氣凈化工藝，對(duì)提升我國(guó)焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)質(zhì)量、增強(qiáng)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)污染具有十分重要的作用。本文通過(guò)對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行分析，對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化的傳統(tǒng)工藝缺點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，進(jìn)而挖掘出節(jié)能環(huán)保視角下，焦?fàn)t煤氣凈化工藝的節(jié)能改進(jìn)方向，為提升我國(guó)煤氣凈化水平打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣;凈化工藝;改進(jìn)方向

在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，焦?fàn)t煤氣對(duì)我國(guó)工業(yè)利用水平具有十分重要的影響，而焦?fàn)t煤氣凈化工藝決定了焦?fàn)t煤氣在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成效，因此，如何有效選擇焦?fàn)t煤氣凈化工藝的方式以及提出整改措施就顯得至關(guān)重要。焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，焦?fàn)t煤氣凈化工藝會(huì)有效降低焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的損害，使得煤氣制備生產(chǎn)過(guò)程更加綠色環(huán)保，通過(guò)利用現(xiàn)代化的節(jié)能技術(shù)，更加能夠?qū)崿F(xiàn)凈化工藝的循環(huán)利用，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中的完美體現(xiàn)，因此，如何有效提升焦煤氣凈化工藝水平就成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)所面臨的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 焦?fàn)t煤氣概述

1.1 焦?fàn)t煤氣的相關(guān)概念

焦?fàn)t煤氣也稱焦?fàn)t氣，是一種工業(yè)生產(chǎn)常用的可燃物，因其熱值較高而被廣泛使用，焦?fàn)t煤氣的生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，其中煙煤是其生產(chǎn)的主要原材料。煙煤通過(guò)高溫蒸餾工藝進(jìn)行一系列反應(yīng)，得到的附產(chǎn)物即為焦?fàn)t煤氣。

焦?fàn)t煤氣是一種多氣體成分組成的混合物，其主要組成成分為甲烷和氫氣，還包含一些一氧化碳、二氧化碳等其他氣體成分，這其中還包含一些有毒成分的混合氣體，因此，焦?fàn)t煤氣在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅，利用焦?fàn)t煤氣凈化工藝來(lái)有效降低污染氣體排放就顯得至關(guān)重要。

1.2 焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn)

作為一種工業(yè)生產(chǎn)用的可燃?xì)怏w，焦?fàn)t煤氣具有熱值較高的特點(diǎn)，通常情況下，焦?fàn)t煤氣燃燒所產(chǎn)生的溫度都會(huì)維持在90℃以上，因?yàn)槠渥陨戆幕境煞衷?，使得焦?fàn)t煤氣燃燒后產(chǎn)生的氣體沒(méi)有顏色，且散發(fā)著較為刺鼻的氣味，同時(shí)，焦?fàn)t煤氣燃燒還會(huì)伴隨產(chǎn)生一定量的有毒氣體。此外，焦?fàn)t煤氣的組成成分中，氫氣占有較大部分比重，因此，焦?fàn)t煤氣燃燒還具有燃燒速度快，且火焰長(zhǎng)度短的特點(diǎn)。

2 傳統(tǒng)焦?fàn)t煤氣凈化工藝概述

2.1 國(guó)外引進(jìn)凈化工藝

我國(guó)早期焦?fàn)t煤氣凈化工藝多采用國(guó)外引進(jìn)的工藝，包含：FRC法脫硫與洗氨組合工藝、T-H脫硫與脫氨組合工藝等，這些引進(jìn)工藝都具備較高的脫氨和脫硫效果，能夠良好的實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣有害氣體凈化，但僅限于大型焦化廠應(yīng)用，對(duì)于一些小型的焦化廠而言，這些國(guó)外引進(jìn)凈化工藝往往運(yùn)行成本都較高，工藝的操作以及設(shè)備的維護(hù)都極其復(fù)雜，在我國(guó)國(guó)內(nèi)難以進(jìn)行大范圍的推廣。

2.2 國(guó)內(nèi)自主研發(fā)凈化工藝

隨著我國(guó)焦?fàn)t煤氣在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的不斷深入應(yīng)用，尾氣凈化工藝得到了充分的重視，并不斷的投入人力和資金進(jìn)行研發(fā)，也因此成功研制出了我國(guó)自主研發(fā)的焦?fàn)t煤氣凈化工藝，如：HPF法脫硫與飽和器法脫氨組合工藝、OMC法脫硫與磷銨法洗氨組合工藝等，雖然我國(guó)國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的焦?fàn)t煤氣凈化工藝能夠幫助焦?fàn)t煤氣燃燒有效脫除氨和硫等元素，但工藝的成熟度有待提高，焦?fàn)t煤氣凈化工藝總體尚存在缺陷，脫硫廢液的處理不當(dāng)極易造成對(duì)生產(chǎn)和環(huán)境的二次污染，脫氨與脫硫工藝間彼此不能進(jìn)行有效互補(bǔ)。

2.3 現(xiàn)階段應(yīng)用的主要凈化工藝

飽和器法脫氨與真空碳酸鉀法脫硫組合工藝以及AS脫硫法與水洗氨的負(fù)壓組合工藝都是現(xiàn)階段我國(guó)焦?fàn)t煤氣工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所使用十分廣泛的凈化工藝，雖然這兩種凈化工藝較之傳統(tǒng)凈化工藝存在一定的先進(jìn)性，但依然存在一定的缺陷。一方面，飽和器法脫氨與真空碳酸鉀法脫硫組合工藝需要搭配酸氣處理裝置才能夠真正實(shí)現(xiàn)尾氣處理，但這種結(jié)構(gòu)的最大弊端就是工藝整體的復(fù)雜性較高;另一方面，AS脫硫法與水洗氨的負(fù)壓組合工藝需要外加堿源，且運(yùn)行成本較高。

3 焦?fàn)t煤氣凈化工藝中存在的具體問(wèn)題

3.1 煤氣初冷問(wèn)題

在焦?fàn)t煤氣凈化工藝的運(yùn)行過(guò)程中，橫管初冷器設(shè)備極易在此階段出現(xiàn)故障，致使管道堵塞，進(jìn)而造成焦?fàn)t煤氣冷卻過(guò)程中需要大量的水進(jìn)行溫度置換，然而焦?fàn)t煤氣并不是單一氣體形態(tài)的混合物，其物質(zhì)組成還包含一定量的粉塵，一旦焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)出現(xiàn)故障的橫管初冷器進(jìn)行初冷處理，就會(huì)給高壓氨水無(wú)煙裝煤系統(tǒng)帶來(lái)巨大的影響，致使其無(wú)法進(jìn)行正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 煤氣終冷問(wèn)題

焦?fàn)t煤氣凈化工藝極易在終冷方面出現(xiàn)問(wèn)題，造成問(wèn)題的主要原因?yàn)椋航範(fàn)t煤氣凈化工藝的終冷過(guò)程需要大量的溴化鋰制冷循環(huán)水，冷卻塔對(duì)硫銨飽和器里的煤氣進(jìn)行冷卻，然而，這個(gè)過(guò)程在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中的效果并不顯著，無(wú)法達(dá)到煤氣終冷的設(shè)計(jì)預(yù)期。

3.3 廢水處理方面的問(wèn)題

焦?fàn)t煤氣凈化工藝完成后，尾氣會(huì)出現(xiàn)大量的氨氣焦化現(xiàn)象，究其原因?yàn)榘睔饨?jīng)蒸氨以及生物脫酚兩種工作處理之后，會(huì)通過(guò)濕法熄焦處理，而這個(gè)過(guò)程會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。而此時(shí)的焦炭依然存在一定量的熱量，焦?fàn)t煤氣凈化工藝并沒(méi)有設(shè)置二次回收利用環(huán)節(jié)，進(jìn)而造成熱能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。造成以上現(xiàn)象的根本原因就是焦?fàn)t煤氣凈化工藝中的氨水處理工藝不夠先進(jìn)，雖然其解決了應(yīng)用濕法熄焦的問(wèn)題，但產(chǎn)生的物質(zhì)無(wú)法進(jìn)行二次回收，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

4 焦?fàn)t煤氣凈化工藝的節(jié)能改進(jìn)措施

4.1 焦?fàn)t煤氣凈化工藝的改進(jìn)措施

首先，在進(jìn)行焦?fàn)t煤氣的初冷階段時(shí)，凈化工藝可在使用橫管初冷裝置的同時(shí)，搭配直冷塔以及空冷器，進(jìn)而幫助焦?fàn)t煤氣進(jìn)行除塵處理，降低初冷過(guò)程的故障影響，提升初冷效果;其次，焦?fàn)t煤氣的獲取需要對(duì)焦?fàn)t內(nèi)的焦炭進(jìn)行加熱，工藝優(yōu)化過(guò)程中，第一步，先改進(jìn)預(yù)熱裝置，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的氣體運(yùn)輸規(guī)格來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的換熱管道，確保飽和器中煤氣的正常輸送。第二步，可使用離心壓縮機(jī)來(lái)對(duì)高爐內(nèi)進(jìn)行加壓工作，進(jìn)而獲取更高的加熱溫度，提升焦?fàn)t煤氣的獲取效率。第三，焦?fàn)t煤氣凈化工藝要更加精確的實(shí)現(xiàn)粗苯操作，提升相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)油質(zhì)量的改進(jìn)，降低冷卻器的堵塞概率。

4.2 焦?fàn)t煤氣凈化工藝的節(jié)能優(yōu)化措施

首先，焦?fàn)t煤氣凈化工藝可采用斷液板的兩段式橫管冷卻器，目的是對(duì)冷凝液采用分段控制，在保障煤氣冷卻效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低溫水的用量控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo);其次，焦?fàn)t煤氣凈化工藝的脫硫工藝環(huán)節(jié)中設(shè)置再生塔，通過(guò)應(yīng)用預(yù)混噴嘴以及塔內(nèi)氣泡分離器的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)，同時(shí)，進(jìn)行尾氣循環(huán)設(shè)置，將再生塔后的尾氣通過(guò)該設(shè)計(jì)返還到煤氣負(fù)壓系統(tǒng)當(dāng)中，在降低氨氣損失的條件下，有效規(guī)避二次污染形成，實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化目標(biāo);第三，焦?fàn)t煤氣凈化工藝通過(guò)應(yīng)用蒸氨塔選擇噴射器回收次蒸汽技術(shù)，在搭配放寬苯回收指標(biāo)的方式來(lái)減少蒸汽使用量和脫苯系統(tǒng)運(yùn)行低溫水的使用量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化的目標(biāo)。

綜上所述，焦?fàn)t煤氣在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中占有十分重要的地位，然而焦?fàn)t煤氣在生產(chǎn)和燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此，焦?fàn)t煤氣凈化工藝就顯得至關(guān)重要。相關(guān)工業(yè)企業(yè)要深入研究焦?fàn)t煤氣凈化工藝的發(fā)展，以及其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的具體問(wèn)題，進(jìn)而找到針對(duì)性的解決辦法，同時(shí)在綠色環(huán)保理念和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念的指引下，對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，全面提升焦?fàn)t煤氣凈化工藝效率的同時(shí)，挖掘出有效的節(jié)能舉措，為提升我國(guó)焦?fàn)t煤氣凈化工藝水平找尋可持續(xù)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬曉麗.焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)探討[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2017，37（24）：172-173.

[2]祁永程，高攀.焦?fàn)t煤氣凈化工藝節(jié)能技術(shù)探討[J].當(dāng)代化工研究，2018（05）：80-81.