【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等物質(zhì)以及萘等。因此一般的凈化工藝包括鼓冷、 洗滌、 解析、 后處理等主要工序內(nèi)容。 煤氣的初冷煤氣的初冷是指出爐煤氣通過集氣管噴灑氨水和設(shè)置初冷器將出爐煤氣由 650～800℃降至25℃左右的處理過程。初冷器卻方法通常有間接式、直接式、間 直結(jié)合式3種。冷卻設(shè)備有直冷式噴淋塔、立管式初冷器和橫管式初冷器。間接式煤氣冷卻過程冷卻水不與煤氣接觸,通過換熱器完成兩相傳熱。由于冷卻介質(zhì) 水沒有受到煤氣中有害介質(zhì)的污染,循環(huán)使用次數(shù)多。間冷式適用于大多數(shù)缺水地區(qū)的焦化廠。由于煤氣初冷時(shí)有大量萘的結(jié)晶析出,所以采用立管式初冷器的工藝要求初冷器后集合溫度不低于25℃,以防冷凝液管堵塞。而在采用橫管多級(jí)噴灑洗萘初冷器的工藝中,由于噴灑液對(duì)萘的吸收而大大降低了萘結(jié)晶堵塞管道。直冷煤氣設(shè)備通常采用塔,由煤氣與冷介質(zhì)的逆相直接接觸,完成熱量和物質(zhì)傳遞,因此煤氣直接冷卻,不但冷卻了煤氣 ,而且具有凈化的效果。據(jù)測(cè)定,在直冷過程中可有效除去煤氣中90 %以上的焦油、80 %左右的氨、60 %的萘、80 %的 H2S等。鑒于間、直冷各自優(yōu)點(diǎn),多數(shù)廠家采用間 直冷結(jié)合方式,即煤氣先在間接初冷器中冷卻至45℃后,再進(jìn)入直接冷卻器進(jìn)一步冷卻至25～30℃,冷卻后煤氣含萘降至1g/ m3以下。 煤氣中焦油的脫除及回收煤氣中大部分焦油在噴灑過程中隨氨水冷卻下來 ,其余部分隨著煤氣的初冷及焦油捕集裝置混合在氨水中。目前各廠家采用的氨水焦油分離裝置主要是依靠氨水、 焦油兩相比重不同而分層分離 ,在分離過程中也有效去除了渣塵。根據(jù)設(shè)備的不同 ,可分為機(jī)械化澄清槽和焦油氨水分離槽兩種形式。操作要點(diǎn)主要是溫度及分離時(shí)間。相對(duì)來說 ,分離時(shí)間越長(zhǎng)則分離效果越好 ,而分離溫度卻由于靜置冷卻作用而變低(溫度高時(shí)焦油粘度小有利于分離) 。一般焦油氨水分離槽有保溫系統(tǒng) ,能夠同時(shí)滿足溫度和分離時(shí)間兩個(gè)因素的要求。 煤氣中氨類的脫除煤在干餾時(shí),其中大部分氮轉(zhuǎn)化成以氨為代表的含氮化合物 ,因此粗煤氣中含有 6～9g/ m3的氨。由于氨的腐蝕特性 ,作為有害成分必須從煤氣中除去。目前采用的脫氨方法主要有 3 類。(1)水洗法,包括濃氨水法、間接法制(NH4) 2SO 聯(lián)堿法制NH4Cl、 氨分解法等。( 2 )硫酸吸氨法生產(chǎn)(NH4) 2SO4 ,有飽和器法和酸洗塔法。(3)磷酸吸氨法 ,包括磷酸氫二銨法和弗薩姆法、 半直接飽和器法。器后含氨可控制在 0103g/ m3以下 ,水洗氨和氨分解聯(lián)合流程 ,目前塔后含氨在 0105g/ m3以下。 煤氣中萘的脫除工藝粗煤氣中含萘約 10g/ m3,其中大部分在集氣管初冷器中冷凝下來并溶于焦油中 ,經(jīng)過初冷后 ,含量約為 2g/ m3的萘處于過飽和狀態(tài) ,初冷后的煤氣沿管道流向后序凈化設(shè)備時(shí) ,一旦流速緩慢或溫度進(jìn)一步下降 ,萘就會(huì)沉積析出并造成堵塞 ,因此煤氣進(jìn)一步脫萘是必要的。目前脫萘主要有兩種方式 ,水洗法和油洗法。所謂水洗法是利用終冷塔中冷水與熱煤氣的逆向接觸 ,降低煤氣溫度使萘析出 ,再利用熱焦油吸收水中的萘而實(shí)現(xiàn)冷水循環(huán)洗萘。油洗萘是利用洗油洗滌煤氣并吸收其中的萘 ,而從洗油中分離萘可以同富油脫苯同時(shí)進(jìn)行 ,該法較水洗法效率高 ,一般可將煤氣含萘降至 015g/ m3以下。 煤氣中苯類的脫除及回收煤氣中苯類脫除理論上可以通過冷凍、 吸附、 洗滌3 種方式完成。工業(yè)上主要采用油洗滌方式 ,根據(jù)使用洗油的來源及組份差別 ,分為焦油洗油洗苯和石油洗油洗苯。有粗焦油加工系統(tǒng)的大型焦化廠均采用自產(chǎn)焦油洗油洗滌方式。在洗滌塔中煤氣與洗油逆向接觸 ,要具備足夠的吸收面積、 吸收時(shí)間、吸收推動(dòng)力(溫度、 塔內(nèi)壓力、 貧油含苯) 、 洗油分子量及噴淋量等 ,洗滌后煤氣中苯可由 25～38g/ m3降至 2g/ m3以下。洗苯后的富油經(jīng)蒸餾解析后返回洗滌 ,輕苯和重苯送后續(xù)系統(tǒng)進(jìn)一步加工。 煤氣中 H2S的脫除直接從焦?fàn)t中出來的煤氣約含 5～8g/ m3的硫化氫和 1～215g/ m 的氰化氫。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于H2S和 HCN 的脫除方式主要有 3 類 ,干式氧化工藝 ,濕式氧化工藝和濕式吸收工藝。干式氧化工藝常見的是氧化鐵箱法。氧化鐵脫硫最早在德國(guó)應(yīng)用 ,是 19 世紀(jì) 40 年代隨著城市煤氣工業(yè)的誕生而產(chǎn)生的。干法脫硫工藝簡(jiǎn)單、 凈化程度高。但僅適用于那些煤氣須在高壓下凈化 ,符合城市煤氣質(zhì)量的工廠。干法脫硫工藝及功能的局限性 ,制約了其在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用。焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰的濕式氧化法工藝技術(shù)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展過程 ,從早期比較落后的砷堿法、 對(duì)苯二酚法等 ,到現(xiàn)代的日本研制的TH法(塔卡哈克斯法) 、 FRC法(苦味酸法)等。其中關(guān)于氨水濕式氧化脫硫,國(guó)外進(jìn)行了大量的研究。早在 1972 年 ,德國(guó)就 “氨水濕式氧化法脫硫和廢液加入煉焦煤” 的工藝申請(qǐng)了專利[6]。日本大阪公司發(fā)明了 FUMAKS2RHODACS 2COMPACKS (FRC) 法 脫 硫 脫 氰 技術(shù)[7]。在濕式氧化工藝中 ,St ret ford (斯淳梯福特)法也是一種較為廣泛采用的工藝[8]。英國(guó)的霍姆公司、 法國(guó)的瑟雷芒日焦化廠、 加拿大、 意大利等國(guó)的焦化廠大多采用這種工藝。焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰的濕式吸收法有Vacuum Carbonate (真空碳酸鹽) 法、 AS 循環(huán)洗滌法、 Sul2fiban法(索爾菲班法)等。真空碳酸鹽法脫硫系統(tǒng)的操作是基于吸收 解析的原理 ,焦?fàn)t煤氣與碳酸鈉混合物接觸 ,只有酸性氣體被溶液吸收 ,吸收了H2S ,HCN 和 CO2的溶液循環(huán)到再生塔 ,調(diào)節(jié)塔內(nèi)的溫度和壓力 ,把酸性氣體從溶液中趕出來。此法在原蘇聯(lián)烏克蘭大多數(shù)的焦化廠采用 ,美國(guó)、 德國(guó)等國(guó)家焦化廠也采用此法[9 ]。以氨為堿源的濕式吸收法目前在國(guó)外應(yīng)用最為廣泛 ,其中最典型的工藝AS循環(huán)洗滌法[6]。Sulfiban 法是一種高效的脫硫脫氰工藝 ,脫硫效率在 98 %以上 ,脫氰率也高于90 % ,同時(shí)還能脫除焦?fàn)t煤氣中的有機(jī)硫。索爾菲班法與其它脫硫法相比,工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、 操作彈性大、 材質(zhì)要求低、 投資費(fèi)用小 ,但由于單乙醇胺昂貴 ,且運(yùn)轉(zhuǎn)中有損耗 ,因此 ,該法操作費(fèi)用大。 煤氣的輸送及調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)是煤氣輸送裝置,按結(jié)構(gòu)分為容積式和離心式兩種。離心式鼓風(fēng)機(jī)按動(dòng)力源又分為電動(dòng)式和透平式。在離心式鼓風(fēng)機(jī)使用廠家中 ,按機(jī)前、 機(jī)后壓力調(diào)節(jié)方式可分為循環(huán)煤氣調(diào)節(jié)、 自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)調(diào)節(jié)和改變鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速法調(diào)節(jié)。大型焦化廠多數(shù)采用離心式鼓風(fēng)機(jī)。 現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)存在的問題隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格以及環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng) ,傳統(tǒng)的煤氣凈化技術(shù)已不能滿足需要 ,日益顯示出資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等缺陷。尤其是氨和苯多未回收或回收率低 ,高熱值煤氣未合理利用 ,因而經(jīng)濟(jì)效益差。焦?fàn)t煤氣中 H2S , HCN及其燃燒產(chǎn)物對(duì)大氣環(huán)境的污染問題日益突出 ,嚴(yán)重影響了焦化工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,改造現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣凈化工藝技術(shù)刻不容緩。(1)消除焦?fàn)t加熱煤氣管道的堵塞、 腐蝕等問題 ,改善焦?fàn)t加熱條件 ,同時(shí)使合理利用焦?fàn)t煤氣 ,促進(jìn)焦?fàn)t生產(chǎn)正?；?2)確保氨、 苯烴及焦?fàn)t煤氣等資源的合理利用 ,節(jié)能降耗 ,降低焦炭生產(chǎn)成本 ,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。(3)降低中小型焦化廠生產(chǎn)過程中廢水、 廢氣、 煙塵和有毒物質(zhì)的排放量 ,保護(hù)環(huán)境。 焦?fàn)t煤氣凈化新技術(shù)探討在更新改造傳統(tǒng)的煤氣凈化技術(shù)的同時(shí) ,應(yīng)研發(fā)新型節(jié)能的焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)。將煙氣冷凝凈化法移植應(yīng)用于焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng) ,通過分階段冷卻和除塵替代傳統(tǒng)焦化系統(tǒng)中直接用氨水噴淋荒煤氣的濕法熄焦 ,是非常有發(fā)展前景的焦?fàn)t煤氣凈化新技術(shù)。 焦?fàn)t煤氣的構(gòu)成焦?fàn)t煤氣，又稱焦?fàn)t氣。是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。焦?fàn)t氣是混合物，其產(chǎn)率和組成因煉焦用煤質(zhì)量和焦化過程條件不同而有所差別，一般每噸干煤可生產(chǎn)焦?fàn)t氣300~350m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。其主要成分為氫氣（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外還含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不飽和烴（2%~4%）、二氧化碳（%~3%)、氧氣(%~%))、氮?dú)?3%~7%)。其中氫氣、甲烷、一氧化碳、C2以上不飽和烴為可燃組分，二氧化碳、氮?dú)?、氧氣為不可燃組分。 　　焦?fàn)t氣屬于中熱值氣，其熱值為每標(biāo)準(zhǔn)立方米17~19MJ，適合用做高溫工業(yè)爐的燃料和城市煤氣。焦?fàn)t氣含氫氣量高，分離后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有機(jī)合成原料。 焦?fàn)t氣為有毒和易爆性氣體，空氣中的爆炸極限為6%~30%。焦?fàn)t煤氣主要由氫氣和甲烷構(gòu)成，分別占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣和其他烴類；其低發(fā)熱值為18250kJ/Nm3，~，運(yùn)動(dòng)粘度為2510`(6)m2/s。根據(jù)焦?fàn)t本體和鼓冷系統(tǒng)流程圖,從焦?fàn)t出來的荒煤氣進(jìn)入之前,已被大量冷凝成液體,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機(jī)械化焦油氨水分離池。分離后氨水循環(huán)使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中煉焦煤氣進(jìn)入初冷器被直接冷卻或間接冷卻至常溫,此時(shí),殘留在煤氣中的水分和焦油被進(jìn)一步除去。出初冷器后的煤氣經(jīng)機(jī)械捕焦油使懸浮在煤氣中的焦油霧通過機(jī)械的方法除去,然后進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)被升壓至19600帕(2000毫米水柱)左右。為了不影響以后的煤氣精制的操作,例如硫銨帶色、脫硫液老化等,使煤氣通過電捕焦油器除去殘余的焦油霧。為了防止萘在溫度低時(shí)從煤氣中結(jié)晶析出,煤氣進(jìn)入脫硫塔前設(shè)洗萘塔用于洗油吸收萘。在脫硫塔內(nèi)用脫硫劑吸收煤氣中的硫化氫,與此同時(shí),煤氣中的氰化氫也被吸收了。煤氣中的氨則在吸氨塔內(nèi)被水或水溶液吸收產(chǎn)生液氨或硫銨。煤氣經(jīng)過吸氨塔時(shí),由于硫酸吸收氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng),煤氣的溫度升高,為不影響粗苯回收的操作,煤氣經(jīng)終冷塔降溫后進(jìn)入洗苯塔內(nèi),用洗油吸收煤氣中的苯、甲苯、二甲苯以及環(huán)戊二烯等低沸點(diǎn)的炭化氫化合物和苯乙烯、萘古馬隆等高沸點(diǎn)的物質(zhì),與此同時(shí),有機(jī)硫化物也被除去了。% }( | U39。 D