焦炉煤气净化工艺应用问题研究

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【摘 要】焦炉煤气净化装置通常由煤气冷凝冷却、脱萘、除焦油、脱硫脱氰、脱氨、脱苯、鼓风等工序组成。各工序都有不同的工艺可采用，从而组合出多种流程。煤气净化流程的差异主要表现在脱硫脱氨工艺及硫类、氨类产品的选择上，其他工序的工艺设备配置大体相同。本文分析了焦炉煤气净化工艺应用问题。

【关键词】焦炉煤气；净化装置；应用问题

1.工艺选用

焦炉煤气净化的各种工艺组合各有其特点，以脱硫脱氨工艺为例，水洗氨-氨水脱硫工艺（即：AS工艺）的特点是：流程短小、设备数量少、投资省，吸收推动力小、吸收须控制在较低的温度和较窄的范围，解吸和制取低温水消耗蒸汽量大，贮运物流量少，工艺设备条件关联性强、工艺运行时容差能力低；喷淋式饱和器法脱氨与真空碳酸盐脱硫的组合工艺则有如下特点：流程长、设备数量多、投资高，吸收推动力大、吸收-解吸过程电耗高，贮运物流量大。

我们在选择工艺时，依据了下述原则进行综合权衡：（1）达到所确定的煤气净化指标；（2）满足先进的环保要求；（3）系统运行的稳定性高；（4）力求技术先进，具有较高的装备和自动化水平；（5）尽可能取得好的经济效益，即产品质好价高、运行费用低、投资省。在工艺选择上，我们分析了煤气净化各工序多种工艺的特点，进行技术经济比较和方案论证，确定了各工序采用的工艺，组合成所应用的煤气净化流程。

焦化厂焦炉煤气净化装置由冷凝鼓风、脱氨（硫铵）、终冷洗苯、脱硫―硫回收、粗苯蒸馏、油库和酚氰废水处理站以及辅助的制冷机和循环水系统等单元组成，煤气脱氨采用喷淋式饱和器生产硫铵、煤气脱硫―硫回收单元采用真空碳酸钾法脱硫配合单级克劳斯法生产元素硫的工艺。来自焦炉的荒煤气经气液分离后，粗煤气经横管初冷器冷却至 20～22℃并同时去除其中的萘；再经电捕焦油器去除其中的焦油雾后；由煤气鼓风机加压送入硫铵单元；经煤气预热器进入饱和器，由循环母液喷洒吸收其中的氨；再进入终冷塔冷却到 22℃～25℃后；再进入洗苯塔，经贫油洗涤脱除苯后，经分离器除去夹带的洗油滴后；进入脱硫塔，用循环再生的贫液（K2CO3溶液）吸收煤气中的 H2S、HCN等酸性气体；就完成了焦炉煤气的净化。

装置生产的化产品及采用工艺为：（1）焦油：荒煤气经气液分离后的焦油氨水进入焦油氨水分离槽，氨水、焦油和焦油渣在槽内静置分离，槽内下部的焦油用泵送往超级离心机，脱水脱渣后自流入焦油槽贮存；（2）硫铵：喷淋式饱和器法；（3）轻苯：管式炉-单塔脱苯工艺生产轻苯和重苯，重苯混入焦油中；（4）元素硫：以真空碳酸钾法产生的再生酸汽为原料，采用单级克劳斯法生产元素硫。

装置所产污废物及消纳途径是：（1）焦油渣：在焦油氨水分离槽内静置分离后沉于底部；由切割泵抽出并粉碎为细颗粒，再送回焦油氨水分离槽内，混入焦油中排出，焦油所含焦油渣经超级离心机分离，由焦油渣固体泵通过管道间断送往焦炉煤塔混入装炉煤中；（2）剩余氨水：从焦油氨水分离槽分离出的剩余氨水，自流入剩余氨水槽，经气浮装置除油后，送至蒸氨塔蒸氨；蒸氨废水经酚氰废水处理站的A-A-O 工艺处理后达标排放；（3）终冷外排水和脱苯分离水：作为硫铵单元的硫酸稀释水回用或送入剩余氨水槽；（4）洗油再生残渣：送入产品焦油中混合；（5）脱硫废液：送入剩余氨水槽；（6）放散气和尾气：送入荒煤气中。

2.设计和施工的完善

（1）焦油渣在焦油氨水分离槽内静置分离后，没有对大颗粒焦油渣的分离和粉碎设施，造成焦油输送管道和输送泵的频繁堵塞；于焦油氨水分离槽前增设了焦油渣预分离器，底部出口增加了焦油渣切割泵将槽底部焦油渣粉碎；（2）设置于洗苯塔出口的管道捕雾器，不能将洗油雾捕集到 300mg/m3以下，洗油雾转移到后续脱硫单元的脱硫循环液中，影响脱硫―硫回收单元运行。设计修改了洗苯塔液体分布器，并在洗苯塔顶部集成了捕雾层；（3）脱硫单元真空泵出口至克劳斯炉的酸汽管道出现堵塞，采取了延缓和清理措施；（4）增加了事故池。工程尾项完成后，装置运行平稳。设计方业已将这些设计与施工尾项的完善经验，应用于国内的同类装置的设计中。

3.运行效果

所有的废液、废渣、废气均密闭集中回收，贮存、转移功能通过槽、泵、管实现，全程不落地，避免了对现场地面和大气的污染；污废物全部实现了就地消纳，并在系统内部循环利用，没有产生环境影响和污染转移；从内在指标和外观形象上一改传统工艺的落后面貌。煤气净化的各项指标：焦油雾≤20mg/m3；萘≤400mg/m3；NH3≤30mg/m3；H2S≤300mg/m3；苯族烃≤4g/m3；全部达到设计要求，满足了下游煤气用户的要求。

采用的降低运行消耗的措施，如：（1）在初冷器上段回收粗煤气的部分热量，作为脱硫液再生所需的热源；（2）应用马钢专利技术，在初冷器下段冷却粗煤气的同时脱除煤气中的萘，采用冷凝焦油、冷凝氨水和补充少量焦油乳浊液作为洗萘吸收剂，冷却洗萘吸收剂的所需低温水用量比其他工艺均低；（3）三台煤气鼓风机从德国进口，满负荷运行时，电耗低于 660kW/台；（4）焦油氨水分离单元采用氨水保温静置分离的流程，焦油脱水不消耗蒸汽；剩余氨水在单元内的分离、转运采用自流方式，没有输送能耗；（5）把终冷单元的终冷外排水和粗苯蒸馏单元的脱苯分离水作为上游工序―――硫铵单元的硫酸稀释水回用，降低了硫铵单元的新水消耗，也相应减少了剩余氨水量；（6）充分考虑工艺介质的余热利用：在脱硫液再生和粗苯蒸馏环节，设有贫富液和贫富油换热器等，最大限度地利用介质余热，也节约了冷却水的消耗；克劳斯单元设置废热锅炉回收高温过程气的余热生产蒸汽；均达到预期效果，应用情况良好。

4.应用经验

焦炉煤气净化装置所采用的工艺，虽然工艺设备条件的关联性不如 AS 工艺那么强，工艺条件的控制范围也略宽松，但是每个工序依然要实现既定的工艺功能，否则，煤气中的萘、焦油雾、氨、洗油雾都会对下游工序产生不利影响。如：有机烃类不但会转移到脱硫液中，而且会影响脱硫液的再生及进而导致煤气脱硫效率的降低，并在克劳斯单元中发生裂解和聚合，影响催化剂的使用寿命和硫磺质量。

工程质量控制是工程成功与否的关键，包括了：设计、设备采购、施工等各方面。质量控制的核心是工作团队的技术认知能力。设计阶段的优化是提升装置运行效能的根本。我们在设计阶段不仅植入了上文提及的降低运行消耗的措施，而且充分考虑了生产中各种操作需求，并以功能完备为基础，通过功能集成，精减了设备，简化了工艺。

施工和调试的质量既是装置长效运行平稳性的支撑，也是运行指标达标的基础。我们严格控制实施过程质量，尤其关注可能在投产后会产生不显见影响的因素。如：各种液体分布器和传质部件的安装精度、负压系统的气密性、窑炉的砌筑、砌体升温与催化剂活化等工作。

5.结语

总体而言，对于净化工艺的选用和流程的组合，是基于具体的限制条件和满足预期指标；工程实施过程的内在质量是实现预期指标的保证。从这点意义上说，通过工艺选择和组合，任何流程组合做到了功能完备就是适用的；关键在于各方面、各阶段的工作质量都要符合标准要求和设计意图。 [科]

【参考文献】

[1]高致远，雷虹，马庆涛.发电用焦炉煤气精净化装置的研制与应用[J].冶金动力，2009（04）.