焦?fàn)t煤氣凈化工藝改進(jìn)措施研究

摘要：目前煤氣含焦油含水量較高，為解決這一問題，我們對煤氣含水含油較高的原因進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)工藝操作進(jìn)行了一系列的調(diào)整，改善現(xiàn)有凈化工藝，提高煤氣質(zhì)量，直至完全得到有效控制。

1傳統(tǒng)煤氣凈化工藝

復(fù)合爐系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分：燃?xì)庀到y(tǒng)、廢氣系統(tǒng)、集氣管系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。其中包括備煤工段、篩焦工段、復(fù)合工段、鼓冷工段、水泵房及公用配套輔助設(shè)施等。在復(fù)合爐的生產(chǎn)過程中需要要凈化的是干餾產(chǎn)生的荒煤氣，原料煤在焦?fàn)t的炭化室中在600～800℃左右的情況下，生成蘭炭，并伴有大量荒煤氣產(chǎn)生。從直立炭化爐頂部出來的荒煤氣經(jīng)過上升管、橋管后進(jìn)入集氣槽，120℃左右的混合氣在橋管和集氣槽內(nèi)經(jīng)循環(huán)氨水噴灑被冷卻至80℃左右。同時(shí)，煤氣中夾帶的煤塵， 焦粉也被捕集下來，煤氣中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉塵和焦油渣一起流入焦油氨水分離罐區(qū)。分離后氨水循環(huán)使用，焦油被分離抽取集中存放至焦油罐內(nèi)待售，煤氣則匯入荒煤氣總管，從焦?fàn)t集氣管來的80℃的粗氣，經(jīng)氣液分離器，進(jìn)入初冷塔底部，冷卻后的煤氣從初冷塔上部進(jìn)入橫管冷卻器一段，用循環(huán)冷卻水冷卻至45℃，再進(jìn)入橫管冷卻器二段，用冷卻水循環(huán)水冷卻至25～30℃，再進(jìn)入電捕焦油器，脫除焦油霧的煤氣用羅茨風(fēng)機(jī)加壓，部分送至刮板烘干機(jī)端部烘干裝置，與空氣混合燃燒烘干還原碳，部分回直立炭化爐供入爐體生產(chǎn)使用，剩余部分煤氣送往發(fā)電廠、白灰作為燃料。

凈化流程：荒煤氣→氣液分離器→初冷器→橫冷塔→電捕焦油器→鼓風(fēng)機(jī)→凈煤氣。

1.1氨水、焦油分離的工藝流程

從集氣槽底部下來的焦油、氨水混合液進(jìn)入熱環(huán)池。在熱環(huán)池內(nèi)，焦油氨水冷卻、靜置、分離后混合液分三層，表層輕油用焦油泵抽入輕油池，沉積池底的重質(zhì)焦油用焦油泵抽到焦油槽貯存，中層經(jīng)分離、冷卻后的氨水用熱環(huán)泵送至炭化爐橋管、集氣槽再進(jìn)行噴灑、冷卻荒煤氣。

初冷塔橫冷塔體底部的氨水焦油混合液自流入冷環(huán)池。在冷環(huán)池內(nèi)，氨水焦油冷卻、靜置、分離后混合液分三層，表層輕油捕入輕油池，池底沉積的焦油用焦油泵抽到焦油槽貯存，中層經(jīng)分離、冷卻后的氨水用冷環(huán)泵送至各塔頂進(jìn)行循環(huán)洗滌、凈化煤氣。

在氨水池中靜置分離出的焦油，經(jīng)焦油泵打入焦油貯槽，焦油在貯槽中進(jìn)一步靜置加熱脫水，成品焦油從貯槽用焦油泵引出，外運(yùn)銷售。

1.2氨水、焦油分離的工藝布置

采用單座直立爐對應(yīng)一組煤氣凈化系統(tǒng)，共三套煤氣凈化系統(tǒng);塔群正對鼓風(fēng)機(jī)室，多行排列;塔基布置較高，以利于冷凝液排出;設(shè)循環(huán)泵房，以節(jié)約投資、方便操作;焦油氨水循環(huán)系統(tǒng)采用氨水焦油循環(huán)水罐，既能分離焦油、氨水，又能起到放空槽和水封的作用，有利于環(huán)保。

2煤氣凈化工藝存在問題分析

2.1煤氣含水高

經(jīng)檢測目前煤氣含水49.20mg/m3。煤氣含水過高導(dǎo)致部分焦油被水蒸氣帶走，未能分離出來，造成經(jīng)濟(jì)損失。煤氣中水蒸氣含量過高還會導(dǎo)致管道輸送阻力加大，煤氣風(fēng)機(jī)的負(fù)荷增大，系統(tǒng)用電負(fù)荷隨之增大。煤氣輸送至氣柜系統(tǒng)時(shí)候，會導(dǎo)致冷凝液排放量增大，隨之導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)增大。在冬季低氣溫自然條件下運(yùn)行時(shí)，會導(dǎo)致系統(tǒng)管路、閥門凍結(jié)，設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)停車。白灰窯和電廠鍋爐燃燒煤氣時(shí)，會影響爐溫，損壞設(shè)備，影響使用壽命。

2.2煤氣含焦油高

經(jīng)檢測目前煤氣含焦油243.72 mg/m3。煤氣含焦油過高直接導(dǎo)致出油率低，造成浪費(fèi)。煤氣中含焦油量過高還會導(dǎo)致管道輸送阻力加大，煤氣風(fēng)機(jī)的負(fù)荷增大，系統(tǒng)用電負(fù)荷隨之增大。煤氣中焦油在輸送過程中附著在沿線管路，導(dǎo)致橫冷塔換熱效果降低。電捕焦油器的捕油能力下降，出油率降低，嚴(yán)重時(shí)管路內(nèi)部積油過多，造成系統(tǒng)阻力增大，需停運(yùn)系統(tǒng)清理焦油，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率降低。白灰窯、鍋爐、氣柜系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低。由于煤氣中含焦油過高，存在易燃易爆等安全隱患，給白灰、鍋爐的燃?xì)馐褂脦順O大的安全隱患。

3煤氣凈化新工藝研究

在簡化工藝流程、減少投資占地、降低生產(chǎn)成本的前提下，為滿足城市煤氣標(biāo)準(zhǔn)要求，在對傳統(tǒng)煤氣凈化工藝?yán)淠娘L(fēng)工段后各工序利弊分析的基礎(chǔ)上，通過合并其同類功能、取消某些單元操作或調(diào)整相關(guān)工序的前后順序，推出了焦?fàn)t煤氣凈化新工藝。下面以硫銨流程為例，對新工藝簡介如下：

新工藝流程為：荒煤氣→氣液分離→初冷→脫苯萘→捕洗油→脫硫→煤氣輸送→脫氨→凈煤氣（城市煤氣）。

4煤氣凈化的改進(jìn)措施

為了降低煤氣中焦油、水分含量，依據(jù)現(xiàn)行生產(chǎn)工藝運(yùn)行指標(biāo)，改進(jìn)措施如下：

4.1嚴(yán)格控制復(fù)合爐下部爐溫，爐溫指標(biāo)≤800℃，出口溫度≤80℃。保證初冷塔、橫冷塔連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，保證電捕焦油器入口溫度≤35℃。保證電捕焦油器出口電壓穩(wěn)定在45KV-50KV運(yùn)行，提高電捕焦器捕油效果。

4.2 確保循環(huán)水水質(zhì)合格，橫冷塔出口水溫≤30℃，給煤氣有效降溫。

4.3保證入爐塊煤煤質(zhì)穩(wěn)定，嚴(yán)格控制焦粉揮發(fā)分指標(biāo)≤6%，保證焦粉質(zhì)量及煤氣產(chǎn)量。

4.4為保證煤氣管道的捕霧器、氣液分離器穩(wěn)定運(yùn)行，冷凝液及時(shí)清理排放回收。根據(jù)運(yùn)行情況，定期用蒸汽清理初冷塔、橫冷塔、電捕焦油器系統(tǒng)內(nèi)吸附的焦油，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

4.5建議在下游使用單位煤氣加壓機(jī)出口處增加一套處理氣量：30000～50000 m3/ h，直徑Φ5200 mm，高度：14200 mm電捕焦油器，造價(jià)約50萬/臺套。

5煤氣凈化新工藝效果

5.1節(jié)能

將傳統(tǒng)工藝初冷工序后的煤氣一、二次凈化中三起三落煤氣升降溫幅>100℃的過程，簡化為脫氨工序硫銨飽和器前一次性煤氣升溫約15℃的過程;將初冷溫度由≤25℃適當(dāng)提高至27～28℃。為此，或取消了脫硫前預(yù)冷及煤氣終冷的制冷水能耗，或減少了低溫地下水的消耗，以及相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的動力消耗等，節(jié)能效果顯著。取消了將傳統(tǒng)粗煤氣一次凈化工藝的預(yù)冷-初脫萘、終冷洗萘及生產(chǎn)城市煤氣二次凈化工藝相關(guān)工序等，簡化了工藝流程，減小了系統(tǒng)阻力;提高了貧油洗苯和煤氣脫硫效率從而減少了相應(yīng)工序的阻力，盡管對脫苯兼脫萘工序和脫硫工序采用負(fù)壓流程有增大煤氣輸送工序鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷的因素，但仍使煤氣輸送工序總的動力消耗明顯降低。

5.2提高煤氣一次凈化質(zhì)量

新工藝可在氣源地內(nèi)，通過一次性煤氣凈化，可以達(dá)到城市煤氣使用和現(xiàn)代發(fā)電鍋爐等工業(yè)摻燒使用的標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求。

5.3提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量

在保證脫苯兼脫萘工序粗苯產(chǎn)品滿足180℃前餾出量（容）<93%這一質(zhì)量指標(biāo)的前提下，粗苯收率及脫硫工序硫磺產(chǎn)品質(zhì)量均有較大幅度的提高，并有助于提高脫氨工序硫銨產(chǎn)品的質(zhì)量。

5.4新流程、低投資、少占地

取消了傳統(tǒng)粗煤氣一次凈化工藝預(yù)冷-初脫萘、終冷洗萘工序及生產(chǎn)城市煤氣二次凈化工藝的相關(guān)工序等，推出了煤氣凈化的新流程，工程建設(shè)投資、占地亦明顯降低。

5.5降低生產(chǎn)成本

由原有一、二次煤氣凈化相關(guān)工序歸并后形成的新工藝，不但減少了投資占地、降低了能源動力消耗，尚可減少生產(chǎn)操作或設(shè)備維護(hù)人員的勞動定員及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用;可較原工藝明顯減少洗苯洗油、脫硫劑的消耗，并減少或取消了二次煤氣凈化對輕柴油等萘吸收劑的消耗。

5.6有利于環(huán)境保護(hù)

相對于原有的煤氣一次凈化流程，可杜絕脫硫工序廢硫渣和終冷洗萘工序冷凝液的排放，并可大幅度減少脫硫工序廢液或脫氨工序酸焦油的排放;對原有的煤氣二次凈化流程，可杜絕干法脫硫排渣等方面的污染。

5.7有利于資源回收與三廢排放

相輔相成的是有利于提高萘、硫磺等資源的回收;粗笨蒸餾裝置采用高效板波紋填料塔，提高其分離效率，亦有利于提高粗苯收率，降低洗苯洗油耗量。

6結(jié)束語

通過調(diào)整相關(guān)的生產(chǎn)工藝指標(biāo)，有效的降低了煤氣中焦油和水分的含量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，消除了生產(chǎn)安全隱患，也保證了下游生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫帥.氨水、焦油分離工藝比較流程.[J]（化工管理，2017年 第23期）

[2]王曉東，楊旋，李穎洲.焦油氨水分離工藝改進(jìn).[J]（山西化工 2015 ，第2期 ，總第165期 ）

[3]姒德孫.橫管式煤氣初冷器的應(yīng)用及改進(jìn).[J]（煤化工，1993年 第1期，總第62期）

作者簡介：楊永兵，男，漢族，1970年5月出生，內(nèi)蒙古包頭市人，大專學(xué)歷，從事化工工藝管理技術(shù)工作，主要研究方向：化工工藝，現(xiàn)任陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司工藝工程師。