焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與改進(jìn)方法

竇艷平

山西西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西太原 030205

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國焦?fàn)t煤氣年均總產(chǎn)量可達(dá)到110萬立方米以上，這些焦?fàn)t煤氣除去煉焦過程正常消耗的一部分以外，每年約有60萬立方米的焦?fàn)t煤氣被排放。這部分未經(jīng)利用被排出的焦?fàn)t煤氣，不僅會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成十分嚴(yán)重的污染，同時(shí)也導(dǎo)致了資源的極度浪費(fèi)。正因如此，焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)開始受到各大焦化廠的關(guān)注。

1 焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

焦?fàn)t煤氣凈化屬于煉焦過程中的重要環(huán)節(jié)之一。多年以來，我國各大焦化廠均沿襲著傳統(tǒng)的煤氣回收工藝流程，即初冷、洗氨、終冷、洗苯。直至上世紀(jì)50年代末，經(jīng)過焦化工作者的不懈努力終于設(shè)計(jì)出了與我國自行研發(fā)的58型焦?fàn)t相適應(yīng)的煤氣凈化工藝，如ADA脫硫、硫胺與氨水流程、氨法脫硫、氨焚燒工藝、污水處理以及單塔脫苯工藝等等。但是，雖然這些工藝流程也均能起到煤氣凈化的作用，但經(jīng)各廠實(shí)際應(yīng)用后卻發(fā)現(xiàn)，這些煤氣凈化工藝普遍存在凈化效果較差、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)設(shè)備腐蝕性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量差、氨苯回收率無法達(dá)到指定要求等缺點(diǎn)。這不僅與國際先進(jìn)技術(shù)水平相差甚遠(yuǎn)，而且也無法滿足煉焦生產(chǎn)及綠色環(huán)保的要求。自70年代末開始，我國一些大型的焦化廠為了配合大容積焦?fàn)t的投入使用，從國外引入了大量的先進(jìn)技術(shù)和工藝，其中比較典型的有脫酸蒸氨工藝、全負(fù)壓凈化工藝、氨分解工藝等等。下面簡要介紹一下我國煤氣凈化技術(shù)的應(yīng)用情況。

1.1 煤氣初冷

簡單的講，煤氣初冷就是對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行初步冷卻降溫，使其從800℃左右的高溫降至25℃左右的溫度。在這一過程中主要依靠的裝置是初冷器，相應(yīng)的冷卻方法主要有直接式、間接式以及直接與間接相結(jié)合三種方式。冷卻裝置又分為立管式、橫管式和直冷式噴淋塔三種。在間接冷卻的過程中，一般冷卻水不會(huì)與煤氣發(fā)生直接接觸，主要是利用換熱器來完成冷卻。由于在該過程中冷卻水并未受到污染，故此可循環(huán)重復(fù)使用，這種方法比較適合在水資源緊缺的焦化廠中使用。而直冷式主要是通過塔來完成冷卻，在此過程中不僅能夠?qū)γ簹膺M(jìn)行冷卻，同時(shí)還可以起到凈化的效果?；谶@兩種冷卻方式的優(yōu)點(diǎn)，大部分焦化廠均選擇兩種方式結(jié)合使用來進(jìn)行煤氣初冷。實(shí)踐證明，冷卻后煤氣中含萘量能夠降低到每立方米1克以下。

1.2 焦油的脫除與回收

在煤氣冷卻的過程中，大部分焦油會(huì)隨氨水一并冷卻，其余的一小部分則會(huì)被焦油捕集裝置混合到氨水當(dāng)中?，F(xiàn)階段，大多數(shù)焦化廠基本都是采用氨水焦油分離裝置對(duì)煤氣中的焦油進(jìn)行脫除，在分離過程中還能夠達(dá)到去除渣塵的目的。通常情況下，分離的時(shí)間越長效果就越好，但隨著時(shí)間長度的增加，分離溫度會(huì)有所降低，這樣會(huì)使焦油粘度增大，從而影響分離效果。所以在實(shí)際分離中必須同時(shí)滿足時(shí)間和溫度這兩個(gè)因素的要求。

1.3 萘脫除工藝

在粗煤氣當(dāng)中，萘含量約為每立方米10g左右，初冷后含量會(huì)降至每立方米2g左右，此時(shí)萘則處于一種過飽和狀態(tài)。當(dāng)煤氣由管道流向下一工序時(shí)，由于流速過慢或溫度不足，便會(huì)導(dǎo)致萘沉積，從而造成管道堵塞。為此，有效地脫除煤氣中的萘顯得尤為重要。目前常用的脫萘法主要有油洗和水洗兩種。利用油洗法可將煤氣中含萘量降至每立方米0.5g以下，這樣能夠防止堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。

1.4 煤氣的調(diào)節(jié)及輸送

煤氣輸送過程常用的裝置為鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同可分為離心式和容積式兩種。由于離心式鼓風(fēng)機(jī)可以按照不同的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，如循環(huán)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以及自動(dòng)調(diào)節(jié)等，所以多數(shù)大型焦化廠都以離心式鼓風(fēng)機(jī)作為煤氣傳送的主要裝置。

2 焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)的改進(jìn)方法

2.1 焦?fàn)t煤氣凈化過程的環(huán)保技術(shù)

2.1.1 廢氣處理技術(shù)

廢氣是指在焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)中由槽、器產(chǎn)生的發(fā)散氣體。廢氣的處理方法如下：1）廢氣中若含有吡啶鹽基、氨等堿性物質(zhì)，應(yīng)采用含游離酸的工業(yè)清水或溶液進(jìn)行洗除，也可以將廢氣引入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)；2）廢氣中若含SO3等酸性物質(zhì)，應(yīng)使用稀氨水進(jìn)行洗除，若含酚，則使用稀NaOH溶液吸收廢氣中的酚；3）廢氣中若含苯類，可采用低溫或洗油洗滌的方法將其冷凝后進(jìn)行回收，也可采用浮頂儲(chǔ)槽或N2封閉，或直接將廢氣引入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)。

2.1.2 廢渣處理技術(shù)

在焦油與氨水中所分離出來的焦油渣送往煤場，將其摻入配合煤中進(jìn)行煉焦或配入作型煤。脫苯產(chǎn)生的再生渣應(yīng)當(dāng)摻入粗焦油中，脫硫產(chǎn)生的硫磺渣應(yīng)混入動(dòng)力煤中。

2.1.3 廢水處理技術(shù)

1）剩余氨水的脫酚處理。國外的焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)一般不對(duì)剩余氨水進(jìn)行脫酚處理，而是直接將其進(jìn)行蒸氨處理后送入生化處理裝置。國內(nèi)的焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)則主張先將剩余氨水進(jìn)行脫酚，再將其進(jìn)行蒸氨和生物脫酚處理。但是，由于回收酚類產(chǎn)品需要耗費(fèi)較多的資金，所以就國內(nèi)的新建廠而言，并不倡導(dǎo)建設(shè)脫酚裝置。含氨酚水的脫酚處理技術(shù)包括蒸汽脫酚和溶劑脫酚兩類，蒸汽脫酚已被淘汰，溶劑脫酚技術(shù)根據(jù)不同的設(shè)備類型可分為固定篩板法、振動(dòng)萃取法和離心法，所使用的溶劑包括粗苯、溶劑油、N503+煤油、輕苯等；2）蒸氨廢水處理。各國均采用生物化學(xué)處理方法進(jìn)行蒸氨廢水處理，如活性污泥法。該生物化學(xué)處理方法是利用微生物及好氧細(xì)菌分解、吸附蒸氨廢水中的有害物質(zhì)，而其自身可將廢水中的有機(jī)物作為繁殖的營養(yǎng)，將有機(jī)物分解為H2O和CO2。當(dāng)前，我國大力推廣使用的是A/O法，即利用微生物及厭氧細(xì)菌進(jìn)行蒸氨廢水處理。

2.2 新型干法凈化技術(shù)

當(dāng)前，我國在建或已建成的焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目所采用的干法凈化技術(shù)，可分為以下兩種形式：

1）傳統(tǒng)的干法凈化技術(shù)

將溫度控制在350℃～430℃之間，利用鐵鉬催化劑使有機(jī)硫加氫生成硫化氫，而后使用成本低的固體吸收劑將硫化氫脫除，以實(shí)現(xiàn)凈化的目標(biāo)。這種干法凈化技術(shù)的脫除精度總硫含量僅僅能達(dá)到合成氨系統(tǒng)的凈化標(biāo)準(zhǔn)，而難以達(dá)到甲醇生產(chǎn)對(duì)脫硫精度的要求。

2）新型干法凈化技術(shù)

包括以下兩類：1）一級(jí)加氫工藝，其流程為一級(jí)加氫、粗吸收、精吸收；2）兩級(jí)加氫工藝，其流程為一級(jí)加氫、粗脫、二級(jí)加氫、精脫。這兩種干法凈化工藝是為了滿足焦?fàn)t煤氣綜合利用需求而研究開發(fā)的。由于焦?fàn)t煤氣中的硫具備含量大、形態(tài)復(fù)雜、雜質(zhì)多等特點(diǎn)，若采用傳統(tǒng)的干法凈化工藝，勢必?zé)o法達(dá)到對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行深層次化工利用的標(biāo)準(zhǔn)。所以，必須同步進(jìn)行干法凈化工藝的開發(fā)與加氫凈化劑、催化劑的開發(fā)，以改進(jìn)出具有針對(duì)性、集成性的工藝技術(shù)，從而有效解決焦?fàn)t煤氣化工利用的凈化問題。

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