煤气净化工艺分析毕业论文（设计）word格式.doc

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1、毕业设计（论文）设计课题：煤气净化工艺分析专 业：煤炭深加工与利用班 级： 06级（2）班 姓 名： 孙 朋 姣 指导老师： 李 建 修 平顶山工业职业技术学院2011年3月2日目录绪论正文一、 焦炉煤气净化工艺经历的三个阶段二、 我国焦炉煤气净化工艺的发展方向三、 焦炉煤气净化工艺1、 传统的煤气净化工艺2、 煤气净化的内容及技术现状3、 现有焦炉煤气净化技术存在的问题焦炉4、 煤气净化新技术探讨四、焦炉煤气净化工艺研究进展1、 国内外焦炉煤气净化工艺的发展2、 焦炉煤气典型净化工艺及比较3、 国内外对焦炉煤气净化工艺的最新研究4、 对焦炉煤气净化工艺的建议五、焦炉煤气净化工艺流程的选择1、

2、 采用以氨为碱源的HPF湿式氧化法脱硫为中心的煤气净化工艺流程2、 采用以真空碳酸盐脱硫为中心的煤气净化流程3、 以碳酸钠为碱源的改良ADA法4、 以氨为碱源的HPF法5、 氨硫循环洗涤法6、 发展煤气净化技术的设想六、总结绪论 焦炭作为冶金工业的主要原料被炼铁厂大量使用。炼焦用煤在复杂的地质状况下含有上百中成分，这样煤在焦炉中成焦的同时，其中多种成分将随煤气一起进入下面的工序。随着用户对煤气需求质量的不断提高，对煤气净化并除去其中多种成分的净化工艺便产生了，这样经过处理后的煤气称之为净煤气。1792年苏格兰人发明用铁甑干馏烟煤以来，煤气制造技术得到了发展。法国、德国、英国、荷兰先后建立起能够

3、回收化学产品的焦炉，并以奥托一霍夫曼型焦炉最为著名，从此炼焦工业不仅生产焦炭，同时也产生净煤气。焦炉煤气净化工艺流程的选择，主要取决于脱氨和脱硫的方法。众所周知，在炼焦过程中，煤中约有30的硫进入焦炉煤气，95的硫以硫化氢的形式存在。焦炉煤气中一般含有硫化氢68g /m3 , 氰化氢 1. 52g/m。若不事先脱除，就有50%的氰化氢和1040的硫化氢进入氨、苯回收系统，加剧了设备的腐蚀，还会增加外排污水中的酚、氰含量。含有硫化氢和氰化氢的煤气作为燃料燃烧时，会生成大量SO2和NO2而污染大气。为了防止氨对煤气分配系统、煤气主管以及煤气设备的腐蚀和堵塞，在煤气作为燃料使用之前必须将其脱除。20

4、世纪70年代以前，由于焦炉煤气主要供冶金厂作工业燃料，因此，大部分焦化厂的煤气净化工艺都没有设置脱硫装置，而回收氨的装置几乎全采用半直接法饱和器生产硫铵流程。 随着国民经济的发展以及我国环保法规的不断完善和日益严格，在焦炉煤气净化工艺过程设置脱硫脱氰装置和改进脱氨工艺就势在必行。进入80年代以后，改革开放逐步深入，我国焦化行业和煤气行业相继从国外引进了多种煤气净化装置，国内科技人员在原有基础上也开发研制了新型脱硫工艺，大大推动了我国焦炉煤气净化工艺的发展。摘要：本文对我国煤气净化技术的历史、现状以及今后的发展进行了探讨，又对焦炉煤气净化工艺做出了全面分析，对煤气净化新工艺做了简单的介绍而且讲述

5、了煤气净化工艺的研究进展，并推荐采用的焦炉煤气净化工艺流程以及各单元中应采用的行之有效的环保、节能技术。关键词：焦炉煤气，净化工艺，脱硫，脱氰Summary: this article on Chinas gas purification technology explores the history, present and future developments, and to make a comprehensive analysis of coke-oven gas purification technology, do a simple introduction to new gas

6、 purification process and about the gas purification process of progress, and is recommended for use in the coke oven gas purification process as well as the adoption of effective environmental protection, energy saving technology.Keywords: Coke oven gas, clean technology, desulfurization, removal o

7、f cyanide焦炉煤气净化工艺分析班级：06级（2）班 姓名：孙朋姣 指导老师：李建修一、焦炉煤气净化工艺经历的三个阶段我国焦炉煤气净化发展是与炼焦工业的发展紧密相连的。建国以前，我国焦化工业几乎是一片空白。建国以来，随着炼焦工业的发展，煤气净化工艺从无到有，蓬勃发展，技术水平和装备水平得到了不断提高。概括起来，大体上经历了三个阶段。第一个阶段是从20世纪50年代末到60年代中期，我国焦化厂的焦炉煤气净化工艺主要是以50年代从原苏联引进的工艺为基础、消化翻板饱和器法生产硫铵的老流程，以当时的武钢焦化厂、包钢焦化厂、鞍钢化工总厂、太钢焦化厂、马钢焦化厂等一批大型厂为代表。但该工艺存在流程陈旧

8、、能耗高、环保措施不健全、装备水平低等问题。主要表现在初冷采用立管冷却器，冷却效率低；硫铵装置设备庞大，煤气阻力大，产品质量差，设备腐蚀严重；没有配套建设脱硫装置，终冷系统不能闭路，对大气和水体污染严重；在粗苯蒸馏系统采用蒸汽法，不但耗用大量蒸汽，产品质量也得不到保证。第二阶段是从60年代中期至70年代末期，随着我国自行设计的58型焦炉不断推广及炭化室高5.5米焦炉的诞生，对煤气净化工艺开展了与石油、化工行业找差距进行技术革新的阶段。在广大技术人员的努力下，在此期间我们将初冷流程改为二段冷却；开发了多种油洗萘代替终冷水洗萘；研制成功了终冷水脱氰生产黄血盐，解决了终冷水的污染问题；推广采用了溶剂

9、脱酚和生物脱酚装置；以管式炉脱苯代替蒸汽脱苯，开发了双塔、单塔脱苯新工艺；在个别焦化厂设置了改良ADA脱硫装置（如：梅山焦化厂、北京焦化厂等）。除此之外，为了适应当时国内硫酸供应紧张的情况，开发和推广了一大批采用氨水流程的焦化厂（如：济钢、莱钢、邯钢、杭钢、安钢、攀钢等）。当时，我国生产浓氨水的厂家曾占了整个焦化厂总数的三分之一。但是，氨水流程也存在着设备腐蚀、堵塞严重、浓氨水产品质量低劣、产品滞销、开工率低等致命问题。因此，虽然经过我国工程技术人员的不断努力，焦炉煤气净化工艺有了一些进展，而从环保、能耗、技术水平、工艺装备、产品质量等方面来看，仍然未能摆脱落后的局面。第三阶段从改革开放以来算

10、起，随着宝钢工程的建设，我国6米大容积焦炉的诞生，焦化厂的规模不断扩大，以及通过与国外技术交流，联合设计、技术引进等方式，先后引进了各种规模、不同工艺的多套装置，我国工程技术人员基本上掌握了全负压煤气净化工艺、AS洗涤脱硫工艺、脱酸蒸氨工艺、氨分解硫回收工艺、无饱和器法硫铵工艺、FRC法和TH法脱硫脱氰工艺、索尔菲班法脱硫工艺、真空空碳酸盐法脱硫工艺、冷法和热法弗萨姆无水氨工艺以及与之相配套的生产浓硫酸和78%硫酸的工艺等国际先进技术，并在设备和材料国产化方面取得了突破性进展。在此期间我国焦化技术人员还自行开发了HPF法脱硫新工艺，消化创新了喷淋式饱和器代替半直接法饱和器生产硫铵装置。随着工艺

11、技术的不断更新，生产过程自动化控制水平也得了提高，DCS集散型计算机控制技术得到了广泛的应用，从而使我国煤气净化技术和装备有了一个质的飞跃，迈向了国际先进行列。二、我国焦炉煤气净化工艺的发展方向 近年来随着国民环保意识的加强，国家环保法规日益严格，最近国家又制定焦化行业准入条件，对环保要求不断地提高。为了达到这些要求，焦化厂基建投资和操作费用大大增加，生产成本明显提高，而市场经济的深入运作，把焦化企业推向市场大势所趋，21世纪焦化企业将面临着严峻挑战。为了在市场竞争中求生存、求发展，焦化工作者应转变观念，在满足用户的净化煤气指标要求的前提下，把提高环保水平，消除或减轻环境污染；发展节能工艺；开

12、发新技术，降低成本，增加效益；提高自控水平、实现生产过程自动控制，提高劳动生产率作为我国煤气净化工艺的发展方向。以环保、节能、效益为中心选择煤气净化工艺流程。三、焦炉煤气净化工艺焦炭是冶金工业炼铁的主要原料。全国共有焦化企业 200 余家 ,其中约 10 %生产能力超过 100 万t / a ,总生产能力超过亿 t / a ,中国焦炭产量居世界第一位 ,焦化产品百余种。炼焦用煤在复杂的地质状况下含有上百种成分 ,在焦炉中成焦时 ,其中多种成分随煤气一起进入随后的工序。在炼焦过程中原料煤中约 30 %35 %的硫转化成 H2S 等硫化物 ,与NH3 和 HCN 等一起形成煤气中的杂质 ,煤气中的

13、H2S的含量一般为 58g/ m3, HCN 的含量为 1215g/ m3。而 H2S和 HCN 具有很强的腐蚀性、毒性 ,在空气中含有 011 %的 H2S就能使人致命,当焦炉煤气最终用作燃料时 ,硫化氢及燃烧产物二氧化硫均有毒 ,会严重污染环境 ,所以煤气作为燃料使用之前必须进行净化。1792 年苏格兰人发明用铁甑干馏烟煤以来 ,煤气制造技术发展较快。法国、德国、 英国、 荷兰先后建立起能够回收化学产品的焦炉 ,并以奥托 - 霍夫曼型焦炉最为著名 ,从此炼焦工业不仅生产焦炭 ,同时也生产净煤气。1、传统的煤气净化工艺通常，焦炉煤气净化的流程为：粗煤气初冷捕焦油煤气输送预冷-初脱萘脱硫饱和器

14、法脱氨终冷洗萘脱苯净煤气；) z/ U% C& Z5 7 p7 ?, T! ; z0 为满足城市煤气等需要，净煤气深度净化系统的流程为：净煤气加压输送冷却深脱萘深脱硫城市煤气。在焦炉的中需要要净化的是干馏生产焦炭的过程，原料煤在焦炉的炭化室中在11001300左右的情况下，生成焦炭，并伴有大量荒煤气产生。焦炭作为高炉炼铁的主要原料；而荒煤气经过净化处理可以作为城市供气，同时回收生成粗笨等副产品。 焦炉系统主要有以下几个部分：燃气系统、废气系统、集气管系统及辅助系统。 对于单烧焦炉煤气的焦炉来说流程是这样的：从焦炉煤气主管来的煤气，从废气盘的焦炉煤气入口处进入煤气蓄热室内，再经斜道进入燃烧室立火

15、道底部进行燃烧，并形成废气流（上升气流），高温的废气通过热辐射和热对流的行式，把热量传给温度较低的燃烧室侧的炉墙表面，然后热量以热传导的方式通过炉砖传到炭化室炼焦。换热后的废气在烟囱吸力的作用下，经双联立火道的另一火道进入斜道（下降气流），再进入蓄热室与空气换热后经小烟道、分烟道、总烟道，最后从烟囱排出。 焦炉生产产生的荒煤气中含有大量的焦油和H2S，还有在桥管部分冷却荒煤气时喷洒了大量的氨水，所以这时的荒煤气是不能直接送给用户使用的，要经过化产回收的各个工段，对煤气进行净化。 1、冷凝部分：荒煤气中含有大量的焦油，首先要经过初冷器冷凝回收大部分的焦油，产生的冷凝液循环冷凝回流量要调节。 2、

16、电捕部分：电捕焦油器对从初冷器出来的煤气进一步去除含有的少量焦油，这里面电部绝缘箱的温度要控制在一定的范围内，超过范围要联锁，停鼓风机，电捕后煤器含氧量如果过高的话也要联锁停鼓风机。 3、槽区部分：初冷器冷凝产生的焦油，电捕焦油器捕到的焦油都汇集到槽区部分。 4、鼓风机：经过冷凝、电捕后煤气中大部分的焦油已经被去除了，进入鼓风机的环节，鼓风机在整个煤气净化过程中起着非常重要的作用，是煤气流动的动力所在，不同的厂家的鼓风机略有不同，但这里的联锁控制很复杂，比如: 鼓风机轴承温度联锁，盘车电机的联锁等。 5、硫部分的主要工艺设备是预冷塔和脱硫塔，通过和氨水的反应除掉煤气中含有的硫，主要流程及控制如

17、下： 6、从脱硫出来的煤气中含有大量的氨，主要是因为在脱硫过程中用到了氨水，所以下一步就要去除这的氨，这里的主要设备是饱和器和蒸氨塔，饱和 器加入大量的浓硫酸，和氨反应生成硫酸氨晶体，蒸氨塔则是通过蒸汽加热的方式使氨气挥发出来，这里需要控制的是蒸氨塔顶的温度，是通过进蒸氨塔的蒸汽量调节的。 7、终冷洗苯是煤气净化出场的最后一道工序，主要是洗掉煤气中含有的苯，主要的工艺设备是终冷塔，通过冷凝水冷凝，洗出苯。 经过上面几个工段，煤气可以出场送入气柜了。 从终冷洗苯工段洗出来的富油再进入粗笨蒸馏工段，这里的主要设备是管式炉、再生器、蒸馏塔，在蒸馏塔中不同塔层的温度不同，产生不同的蒸馏组份。 除了这几

18、个主要工段以外，整个焦化回收部分还包括一些辅助的工段，如制冷站、空压站、循环水等，主要是供给焦炉和回收部分需要的冷却水、制冷水、压缩空气等。二、 控制方案 1.焦炉部分调节项目表 机侧混合煤气压力调节 集气管荒煤气压力调节 焦侧混合煤气压力调节 焦炉煤气主管流量调节 机侧分烟道吸力调节 机侧混合用焦炉煤气流量调节 焦侧分烟道吸力调节 焦侧混合用焦炉煤气流量调节 针对不同生产工艺存在的具体问题，我们采用不同的控制算法和策略。 A集气管压力及鼓风机前吸力控制： 其目的是保护焦炉压力稳定，在集气管压力控制中，由于焦炉、鼓风机控制系统是多变量系统，存在复杂的耦合关系，使得各控制单回路之间相互干扰，振荡

19、超调现象严重，由于控制对象的模型参数随焦炉工况变化而变化，PID控制很难兼顾减小超调和提高快速性的要求，尤其当存在压力大幅度瞬时跳变现象，常规控制算法无法实现控制。为此采用专家控制相结合的控制策略，实现各炉压力的稳定和快速控制，炉间、组间压力及与总管吸力的协调。 B焦炉加热燃烧流量控制系统： 其目的是控制焦炉温度稳定。根据结焦时间、装煤量等因素计算出焦炉所需的加热量，获取焦炉火道温度，建立焦炉加热温度与煤气流量的串级PID控制。 C焦炉煤气主管压力控制： 回炉煤气主管压力控制采用PID控制算法。该算法根据输入偏差及偏差变化率的不同，分别采用不同的PID参数。 D焦炉煤气总管压力控制： 回炉煤气

20、总管压力控制具有压力波动范围大、调节不宜太频繁的特点因此采用分段比例控制。回炉煤气总管压力通常要求在某一压力范围内波动。 当总管压力超过压力最高限或低于压力最低限时，投入外层最大比例PI，以使压力保持稳定；当总管压力在上述两者之间时，依次减小比例系数P。以减小压力波动。 E焦炉交换机系统控制： DCS系统采集交换机系统的交换开始信号和交换结束信号。当采集到交换开始的信号以后，系统使所有煤气系统控制输出保持不变；当采集到交换结束信号后的30S（此时间要求可人工改变），系统重新恢复控制,并自动读入交换前的自控设定值。交换机系统采用常规的PID控制。 2.煤气净化部分： 这里的PID调节很多，包括温

21、度，压力，流量，液位等，大多是简单的PID调节，但复杂调节并不多，主要有分成调节、比例调节、串级调节。 （1）电捕工段终冷洗苯来的煤气和去鼓风机煤气的分程调节。 （2）蒸氨工段蒸氨塔顶温度，和进塔蒸汽流量的串级调节。以下将粗煤气处理为净煤气的过程简称为一次净化；将净煤气处理为城市煤气的过程简称为二次净化。传统工艺的粗煤气经初冷工段（含捕焦油部分，下同）后温度一般为2325。有些生产厂为保证后续工序的顺行，甚至将其控制在20。经煤气输送工序加压可绝热升温1020，高者可达近30。为此，进入脱硫工序前须先经过预冷-初脱萘工序并将煤气冷却至30左右。并进一步脱除煤气中的焦油雾和萘、苊等。对采用饱和器

22、法生产硫铵的脱氨工序，为维持系统的水平衡，通常需加热饱和器硫铵母液或将煤气加热至5055。随后煤气进入脱苯前的终冷洗萘工序，并为满足脱苯要求再次将煤气冷却至25左右。这样，在传统煤气一次净化流程的初冷工序后，煤气又经过耗能的升温、降温，再升温、再降温这样两起两落的升、降温过程。煤气升降温幅度的绝对值约80左右。此后，若生产城市煤气的二次净化又需第三次经过煤气加压升温后再冷却，然后进行深脱萘、深脱硫的工艺过程。煤气净化全过程的综合能耗可观。0 Q o, $ ( t* D8 ! Y2 % 对采用以氨为碱源液相催化氧化法的煤气脱硫工艺，通常要求待脱硫煤气的焦油含量50mg/m3、萘含量500mg/m

23、3。尽管在脱硫前设置了预冷-初脱萘工序，但由于脱萘效果差，脱萘后的煤气含萘量仍为500mg/m3左右，一些焦化厂的生产实践表明，即使保证了以上焦油、萘含量的预定标准，对提高脱硫效率也有明显的不利影响。为达到硫化氢含量20 mg/m3的城市煤气标准要求，通常还要在二次净化过程中采用干法脱硫等工艺再次进行深脱硫。V1 f7 u$ p+ F+ l待脱硫煤气焦油、萘的含量指标对熔融硫质量也具有显著地影响。在脱硫液浮选再生得到的硫泡沫中，除硫磺外，尚含有焦油、萘之类的烃化物组分及其它杂质等。例如，某熔融硫试样约含近20（重量百分比）的杂质，其中有萘约45%，苊10%，芴3.5%，氧芴5%等等。它不但影响

24、了脱硫效率，同时以这样的硫泡沫为原料进行熔硫生产操作时，又存在得到的硫磺产品杂质含量高，产品质量差，存在着作为产品外销受限等问题。与之相对应的是，采用碳酸钠为碱源的液相催化氧化法对终冷洗苯后煤气进行脱硫所生产的熔融硫，其纯度不难达到98以上。尽管氨法脱硫好处甚多，但该工艺生产的熔融硫质量差似乎也成其为所要付出的必然代价。传统工艺的脱氨工序，多采用浓氨水流程或硫铵流程。对浓氨水流程，为保证水洗氨的正常进行，须在洗氨前设有水洗萘或油洗萘设施，以降低煤气中的萘含量。对硫铵流程，则难免产生或多或少的酸焦油，不但影响硫铵产品的质量，并应设置酸焦油处理装置，以回收焦油并减少废渣排放。- Y$ G3 g!

25、n3 y6 J6 E, D0 k; R% B采用传统工艺从气源厂脱苯后出厂的净化后煤气中，即使在脱萘效果相当不错的情况下，煤气的含萘量亦为200 mg/m3左右；而城市煤气、某些化工过程的原燃料气及冶金工厂的部分用户对煤气含萘量的要求为：冬季50 mg/m3;夏季100 mg/m3。为达到这样脱萘效果，通常还要在二次净化过程中采用轻柴油洗萘等工艺进行煤气的深脱萘处理。但经洗萘后轻柴油的经济价值大幅降低。结合石油化工产品价格逐步上涨的长期趋势，采用轻柴油洗萘工艺路线具有难以忽视的弊病。然而，由于煤气净化粗苯工段的富油脱苯塔多采用板式塔，因其分离效率低、塔板阻力大等原因，必然导致煤气净化脱苯工序的

26、脱萘效果差。2、煤气净化的内容及技术现状1-5 2.1 焦炉煤气净化的方法根据焦炉本体和鼓冷系统流程图,从焦炉出来的荒煤气进入之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘, 焦粉也被捕集下来,煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温,此时,残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去,然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。为了不影响以后的煤气精制的操作,例如

27、硫铵带色、脱硫液老化等,使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出,煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢,与此同时,煤气中的氰化氢也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。煤气经过吸氨塔时,由于硫酸吸收氨的反应是放热反应,煤气的温度升高,为不影响粗苯回收的操作,煤气经终冷塔降温后进入洗苯塔内,用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质,与此同时,有机硫化物也被除去了。2.2 煤气净化工艺的主要工序煤气净化主要是脱除煤气中有害成分 ,具体包括冷

28、却和输送出炉煤气、 脱除煤气中 H2S ,HCN 等酸性气体和 NH3 类碱性气体、 脱除及回收煤气中焦油类、 苯类等物质以及萘等。因此一般的净化工艺包括鼓冷、 洗涤、 解析、 后处理等主要工序内容。2.2.1 煤气的初冷煤气的初冷是指出炉煤气通过集气管喷洒氨水和设置初冷器将出炉煤气由 650800降至25左右的处理过程。初冷器却方法通常有间接式、直接式、间 - 直结合式3种。冷却设备有直冷式喷淋塔、立管式初冷器和横管式初冷器。间接式煤气冷却过程冷却水不与煤气接触,通过换热器完成两相传热。由于冷却介质 - 水没有受到煤气中有害介质的污染,循环使用次数多。间冷式适用于大多数缺水地区的焦化厂。由于

29、煤气初冷时有大量萘的结晶析出,所以采用立管式初冷器的工艺要求初冷器后集合温度不低于25,以防冷凝液管堵塞。而在采用横管多级喷洒洗萘初冷器的工艺中,由于喷洒液对萘的吸收而大大降低了萘结晶堵塞管道。直冷煤气设备通常采用塔,由煤气与冷介质的逆相直接接触,完成热量和物质传递,因此煤气直接冷却,不但冷却了煤气 ,而且具有净化的效果。据测定,在直冷过程中可有效除去煤气中90 %以上的焦油、80 %左右的氨、60 %的萘、80 %的 H2S等。鉴于间、直冷各自优点,多数厂家采用间 - 直冷结合方式,即煤气先在间接初冷器中冷却至45后,再进入直接冷却器进一步冷却至2530,冷却后煤气含萘降至1g/ m3以下。

30、2.2.2 煤气中焦油的脱除及回收煤气中大部分焦油在喷洒过程中随氨水冷却下来 ,其余部分随着煤气的初冷及焦油捕集装置混合在氨水中。目前各厂家采用的氨水焦油分离装置主要是依靠氨水、 焦油两相比重不同而分层分离 ,在分离过程中也有效去除了渣尘。根据设备的不同 ,可分为机械化澄清槽和焦油氨水分离槽两种形式。操作要点主要是温度及分离时间。相对来说 ,分离时间越长则分离效果越好 ,而分离温度却由于静置冷却作用而变低(温度高时焦油粘度小有利于分离) 。一般焦油氨水分离槽有保温系统 ,能够同时满足温度和分离时间两个因素的要求。2.2.3 煤气中氨类的脱除煤在干馏时,其中大部分氮转化成以氨为代表的含氮化合物

31、,因此粗煤气中含有 69g/ m3的氨。由于氨的腐蚀特性 ,作为有害成分必须从煤气中除去。目前采用的脱氨方法主要有 3 类。(1)水洗法,包括浓氨水法、间接法制(NH4) 2SO4、 联碱法制NH4Cl、 氨分解法等。( 2 )硫酸吸氨法生产(NH4) 2SO4 ,有饱和器法和酸洗塔法。(3)磷酸吸氨法 ,包括磷酸氢二铵法和弗萨姆法、 半直接饱和器法。器后含氨可控制在 0103g/ m3以下 ,水洗氨和氨分解联合流程 ,目前塔后含氨在 0105g/ m3以下。2.2.4 煤气中萘的脱除工艺粗煤气中含萘约 10g/ m3,其中大部分在集气管初冷器中冷凝下来并溶于焦油中 ,经过初冷后 ,含量约为

32、2g/ m3的萘处于过饱和状态 ,初冷后的煤气沿管道流向后序净化设备时 ,一旦流速缓慢或温度进一步下降 ,萘就会沉积析出并造成堵塞 ,因此煤气进一步脱萘是必要的。目前脱萘主要有两种方式 ,水洗法和油洗法。所谓水洗法是利用终冷塔中冷水与热煤气的逆向接触 ,降低煤气温度使萘析出 ,再利用热焦油吸收水中的萘而实现冷水循环洗萘。油洗萘是利用洗油洗涤煤气并吸收其中的萘 ,而从洗油中分离萘可以同富油脱苯同时进行 ,该法较水洗法效率高 ,一般可将煤气含萘降至 015g/ m3以下。2.2.5 煤气中苯类的脱除及回收煤气中苯类脱除理论上可以通过冷冻、 吸附、 洗涤3 种方式完成。工业上主要采用油洗涤方式 ,根

33、据使用洗油的来源及组份差别 ,分为焦油洗油洗苯和石油洗油洗苯。有粗焦油加工系统的大型焦化厂均采用自产焦油洗油洗涤方式。在洗涤塔中煤气与洗油逆向接触 ,要具备足够的吸收面积、 吸收时间、吸收推动力(温度、 塔内压力、 贫油含苯) 、 洗油分子量及喷淋量等 ,洗涤后煤气中苯可由 2538g/ m3降至 2g/ m3以下。洗苯后的富油经蒸馏解析后返回洗涤 ,轻苯和重苯送后续系统进一步加工。2.2.6 煤气中 H2S的脱除直接从焦炉中出来的煤气约含 58g/ m3的硫化氢和 1215g/ m 的氰化氢。目前国内外关于H2S和 HCN 的脱除方式主要有 3 类 ,干式氧化工艺 ,湿式氧化工艺和湿式吸收工

34、艺。干式氧化工艺常见的是氧化铁箱法。氧化铁脱硫最早在德国应用 ,是 19 世纪 40 年代随着城市煤气工业的诞生而产生的。干法脱硫工艺简单、 净化程度高。但仅适用于那些煤气须在高压下净化 ,符合城市煤气质量的工厂。干法脱硫工艺及功能的局限性 ,制约了其在焦化生产中的应用。焦炉煤气脱硫脱氰的湿式氧化法工艺技术经历了长期的发展过程 ,从早期比较落后的砷碱法、 对苯二酚法等 ,到现代的日本研制的TH法(塔卡哈克斯法) 、 FRC法(苦味酸法)等。其中关于氨水湿式氧化脱硫,国外进行了大量的研究。早在 1972 年 ,德国就 “氨水湿式氧化法脱硫和废液加入炼焦煤” 的工艺申请了专利6。日本大阪公司发明了

35、 FUMAKS2RHODACS 2COMPACKS (FRC) 法 脱 硫 脱 氰 技术7。在湿式氧化工艺中 ,St ret ford (斯淳梯福特)法也是一种较为广泛采用的工艺8。英国的霍姆公司、 法国的瑟雷芒日焦化厂、 加拿大、 意大利等国的焦化厂大多采用这种工艺。焦炉煤气脱硫脱氰的湿式吸收法有Vacuum Carbonate (真空碳酸盐) 法、 AS 循环洗涤法、 Sul2fiban法(索尔菲班法)等。真空碳酸盐法脱硫系统的操作是基于吸收 - 解析的原理 ,焦炉煤气与碳酸钠混合物接触 ,只有酸性气体被溶液吸收 ,吸收了H2S ,HCN 和 CO2的溶液循环到再生塔 ,调节塔内的温度和压

36、力 ,把酸性气体从溶液中赶出来。此法在原苏联乌克兰大多数的焦化厂采用 ,美国、 德国等国家焦化厂也采用此法9 。以氨为碱源的湿式吸收法目前在国外应用最为广泛 ,其中最典型的工艺AS循环洗涤法6。Sulfiban 法是一种高效的脱硫脱氰工艺 ,脱硫效率在 98 %以上 ,脱氰率也高于90 % ,同时还能脱除焦炉煤气中的有机硫。索尔菲班法与其它脱硫法相比,工艺设备简单、 操作弹性大、 材质要求低、 投资费用小 ,但由于单乙醇胺昂贵 ,且运转中有损耗 ,因此 ,该法操作费用大。2.2.7 煤气的输送及调节鼓风机是煤气输送装置,按结构分为容积式和离心式两种。离心式鼓风机按动力源又分为电动式和透平式。在

37、离心式鼓风机使用厂家中 ,按机前、 机后压力调节方式可分为循环煤气调节、 自动调节机调节和改变鼓风机转速法调节。大型焦化厂多数采用离心式鼓风机。3、 现有焦炉煤气净化技术存在的问题随着世界范围内环保法规的日趋严格以及环保意识的不断增强 ,传统的煤气净化技术已不能满足需要 ,日益显示出资源浪费和环境污染等缺陷。尤其是氨和苯多未回收或回收率低 ,高热值煤气未合理利用 ,因而经济效益差。焦炉煤气中 H2S , HCN及其燃烧产物对大气环境的污染问题日益突出 ,严重影响了焦化工业的可持续发展,改造现有焦炉煤气净化工艺技术刻不容缓。(1)消除焦炉加热煤气管道的堵塞、 腐蚀等问题 ,改善焦炉加热条件 ,同

38、时使合理利用焦炉煤气 ,促进焦炉生产正常化。(2)确保氨、 苯烃及焦炉煤气等资源的合理利用 ,节能降耗 ,降低焦炭生产成本 ,提高企业经济效益。(3)降低中小型焦化厂生产过程中废水、 废气、 烟尘和有毒物质的排放量 ,保护环境。4、 焦炉煤气净化新技术探讨在更新改造传统的煤气净化技术的同时 ,应研发新型节能的焦炉煤气净化技术。将烟气冷凝净化法移植应用于焦炉煤气净化系统 ,通过分阶段冷却和除尘替代传统焦化系统中直接用氨水喷淋荒煤气的湿法熄焦 ,是非常有发展前景的焦炉煤气净化新技术。4.1 焦炉煤气的构成焦炉煤气，又称焦炉气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油

39、产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%60%）和甲烷（23%27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%8%）、C2以上不饱和烃（2%4%）、二氧化碳（1.5%3%)、氧气(0.3%0.8%)、氮气(3%7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。 焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米1719MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如

40、甲烷和乙烯可用做有机合成原料。 焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%30%。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为0.40.5kg/Nm3，运动粘度为2510(-6)m2/s。根据焦炉本体和鼓冷系统流程图,从焦炉出来的荒煤气进入之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘, 焦粉也被捕集下来,煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷

41、却至常温,此时,残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去,然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。为了不影响以后的煤气精制的操作,例如硫铵带色、脱硫液老化等,使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出,煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢,与此同时,煤气中的氰化氢也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。煤气经过吸氨塔时,由于硫酸吸收氨的反应是放热反应,煤气的温度升高,为不影响粗苯回收的操作,煤气经终冷塔降温后进入

42、洗苯塔内,用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质,与此同时,有机硫化物也被除去了。% ( | U D- 9 m! w444.2 煤气净化新工艺简述* 1 H+ B1 |+ I1 v9 A! H% C在简化工艺流程、减少投资占地、降低生产成本的前提下，为满足城市煤气标准要求，在对传统煤气净化工艺冷凝鼓风工段后各工序利弊分析的基础上，通过合并其同类功能、取消某些单元操作或调整相关工序的前后顺序，推出了焦炉煤气净化新工艺。下面以硫铵流程为例，对新工艺简介如下：新工艺流程为：粗煤气气液分离初冷脱苯萘捕洗油脱硫煤气输送脱氨净煤气（城市煤气）。

43、来自焦炉集气管的粗煤气，经汽液分离器进入横管冷却器被冷却至25-27。即当前的终冷温度。欧洲技术人员认为，理论计算表明28是最佳值，芬兰（1995）和瑞典（1985）的生产实践即采用该值。当前初冷集合温度降至趋于20-23，甚至有18的。因此，对初冷工序的节能大有裨益。经过横管冷却器，煤气中绝大部分的焦油汽、大部分水蒸气和萘被冷凝后以焦油氨水冷凝液的形式排出。显然，若煤气输送工序设在脱苯兼脱萘工序之前，则需在输送工序后、脱苯兼脱萘工序前设置吸收煤气加压绝热升温显热的冷却设施。离开横管冷却器的粗煤气进入脱苯兼脱萘工序的12台贫油洗苯兼洗萘（以下简称为洗苯萘）塔，其煤气含苯量通常为23g/m3。由

44、于该工艺将脱苯兼脱萘工序设置在脱硫、脱氨工序前，因此脱苯蒸馏系统需采用相应的耐腐蚀材料。当粗煤气进入脱苯萘工序的洗苯萘塔后, 初冷后粗煤气中通常所含15g/m3的轻焦油雾滴的绝大部被洗涤到洗苯萘贫油中。洗苯萘贫油从煤气中吸收了苯、萘后，作为富油离开洗苯萘塔。在富油脱苯萘装置中，富油所含的源自于轻焦油雾滴中的苯、萘类轻组分经富油脱苯萘的蒸馏塔被分离到粗苯产品中，并提高了苯、萘类产品的收率或销售收入。为此，为了保证粗苯产品质量，宜在富油脱苯的蒸馏塔上设有采出萘溶剂油的出料侧线；源自于轻焦油雾滴中的洗油类组分被分离到用作煤气脱苯吸收剂的循环使用的洗苯萘贫油中，并降低了洗苯洗油消耗或生产成本；源自于轻

45、焦油雾滴中的其正常沸点高于洗油类组分的重组分，在一次性发挥了其洗苯萘能力后，作为在富油脱苯萘装置中的再生器排渣被分离出，这亦对降低洗苯洗油耗量有利。在初冷与脱苯萘工序之间不设有捕焦油工序，对120 km3/h的煤气净化装置，年可增收减耗粗苯、萘溶剂油或洗苯洗油千余吨。- b$ 6 w( G7 p* W z# A) 采用焦化厂自产的煤焦油洗油作为深脱萘的吸收剂，重复使用性好，经济合理费用低，且可回收含萘化工副产品，并摆脱传统工艺的深脱萘工序对高成本轻柴油的依赖。在煤气净化的脱硫、脱氨工序前，使洗后煤气含萘量达到冬季50mg/m3、夏季100mg/m3的城市煤气标准，需将脱苯兼脱萘工序的富油脱苯萘

46、塔由板式塔改为耐腐蚀孔板波纹填料塔，并将贫油含萘量稳定在满足深脱萘要求的1.3%以下。该塔可设置重苯出料侧线或分设重质苯、萘溶剂油侧线。但这些出料侧线也可仅在非正常生产，如贫油含萘量偏高，难以保证脱萘效果时启用。该工艺可满足脱苯后煤气含萘量达到城市煤气标准。洗苯萘后温度约为29的粗煤气经电捕洗油器脱除油雾后进入脱硫工序。电捕洗油器脱除洗油雾而回收的洗油，可回兑用作苯萘吸收剂的洗苯萘贫油中，这有利于降低用作脱苯吸收剂的煤焦油洗油耗量并降低其生产成本。3 y* v- ?5 N) s R; a+ l2 ) o3 Y脱硫工序采用以氨为碱源的液相催化氧化法进行煤气脱硫。由于将脱硫工序设置在脱苯兼脱萘工序

47、之后，并在脱苯萘与脱硫工序之间增设电捕洗油器，最大限度地减少了待脱硫煤气中的萘、焦油或洗苯洗油的含量，并提高脱硫效率，减少废液生成；彻底解决单级脱硫或多级脱硫的第一级脱硫装置中的脱硫液的品质恶化对脱硫效率的不利影响。粗煤气夹带的油类进入煤气脱硫装置的碱性溶液中会发生的致使脱硫液变质的皂化反应。通常，多级脱硫系统的第一级脱硫装置所产生的硫泡沫往往明显小于二、三级脱硫装置所产生的泡沫量，有悖于一级脱硫装置的泡沫量应明显高于其二、三级装置的常理。此前，对脱氨、脱苯前的煤气进行氨法脱硫，常需三级脱硫才可达到20mg/m3的城市煤气标准。因此，对需采用多级脱硫的工况，在脱苯萘与脱硫工序之间增设捕洗油工序而明显减少待脱硫粗煤气中的油气后，将会明显提高第一级脱硫装置的脱硫效率，并具有将所需的多级脱硫装置减少一级的可能性，进而可明显减少建设投资、占地及脱硫和煤气输送工序的动力消耗。此外，即使在达不到减少一级脱硫装置的情况下，由于第一级脱硫效率的明显提高，也可降低脱硫装置的脱硫液循环量而降低动力消耗或运行成本。进入脱硫工序待脱硫煤气含油杂质的降低，可防止催化剂中毒，减少昂贵的脱硫催化剂耗量，若配合以适当的提盐设施，可使脱硫后煤气中硫化氢含量长期稳定地达到20 mg/m3的城市煤气标准；硫磺产品的质量亦会显著提高，纯度应可达98以上。为其外销带来良好影响。- U# L4 I$