焦炉煤气净化技术现状

焦炉煤气净化技术现状

在2004年国家公布的《焦化准入条件》中，明确规定新建或改造焦炉要同步配套建设煤气净化设施。至2006年底，经国家发改委核准的厂家仅108家，这 些家的产能之合仅占当年焦炭总产能的30％左右。还有大量企业未被核准，其主要原因之一就是煤气净化设施配套不完善。煤气净化设施主要包括冷凝鼓风装置、 脱硫脱氰装置、氨回收装置及苯回收装置。所谓配套不完善，是指缺某个或某些装置，特别是缺脱硫脱氰装置。

主流工艺技术

我国焦炉煤气净化工艺通过不断引进国外先进技术和创新发展，已经步入世界先进行列；煤气净化工艺已基本涵盖了当今世界上较为先进的各种工艺流程。 目前，年产焦炭100万t以上的大型焦化厂全部设有煤气净化系统，对来自炼焦炉的荒煤气进行净化处理，脱除其中的硫化氢、氰化氢、氨、焦油及萘等各种杂质，使之达到国家或行业标准，供给工业或民用用户使用；同时，对化工副产品进行回收利用。

煤气净化工艺采用的主要技术包括：焦炉煤气的冷凝冷却及排送、焦油氨水分离、焦油、萘、硫化氢、氰化氢、氨等杂质的脱除以及粗苯的回收等。 焦炉煤气的冷凝冷却

焦炉煤气的冷凝冷却，即初步冷却，普遍采用了高效横管间冷工艺。其特点是：煤气冷却效率高，除萘效果好；当煤气温度冷却至20～22℃，煤气出口含萘可降至0.5g/m3，不需另设脱萘装置即可满足后续工艺操作需要。

高效横管间冷工艺通常分为二段式或三段式初冷工艺。当上段采用循环冷却水，下段采用低温冷却水对煤气进行冷却时，称为二段式初冷工艺。为回收利用荒煤气的 余热，通常在初冷器上部设置余热回收段，即构成三段初冷工艺。采用三段初冷工艺，回收的热量用作冬季采暖或其它工艺装置所需的热源，不仅可以回收利用荒煤 气的余热，同时也可节省大量循环冷却水，节能效果显著，应大力倡导采用。

除上述普遍采用的横管间冷工艺外，焦炉煤气的冷凝冷却也可采取先间冷，

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后直冷的“间直冷工艺”对焦炉煤气进行冷却。间直冷工艺的优点在于煤气在通过直冷塔 冷却的同时，可对煤气中夹带的煤粉进行洗涤、净化，使去后续装置的煤气更加洁净；缺点是工艺流程较长，运行费用高，脱萘效果差，一般需单独设置后续脱萘装 置。

焦炉煤气的排送

焦炉煤气的排送由煤气鼓风机完成。从焦炉来的荒煤气经初冷工艺冷凝冷却后，通常经电捕焦油器（当电捕设在负压侧）进入煤气鼓风机，由煤气鼓风机加压后，送至后续装置。

目前，国内焦化厂煤气鼓风机较多采用电动离心式煤气鼓风机，其流量调节通常采用液力偶合器调速、电机变频调速或鼓风机前导向技术完成

上述三种煤气鼓风机流量调节技术均可根据煤气输送负荷的变化，对煤气流量进行自动调节、降低鼓风机的电能消耗、降低运行费用；其中，变频技术由于技术成熟，节能效果显著，在工业生产中应用广泛，因此值得广泛采用。

除电动煤气鼓风机外，蒸汽透平驱动的煤气鼓风机在国内外煤气排送工艺中也常采用。由于同电动鼓风机相比，汽动鼓风机具有能源利用率更高，更加节能的特点，因此，从节能角度出发，在蒸汽条件允许的情况下，应优先采用汽动鼓风机，而将电动鼓风机置为备用。 焦油氨水的分离

焦油氨水的分离采用“混合分离工艺”，即从焦炉吸煤气管道气液分离器下来的焦油氨水混合液与初冷器下来的煤气冷凝液混合后，进入焦油氨水分离器内进行分离的工艺。目前，普遍采用的焦油氨水分离工艺有“卧式槽分离工艺”及“立式槽分离工艺”两种。

“卧式分离工艺”即传统采用的机械化氨水澄清槽式分离工艺；“立式分离工艺”即焦油氨水混合物首先经机械刮渣槽分出颗粒较大的焦油渣，然后进入立式焦油氨水分离槽内进行焦油氨水分离的工艺。生产实践表明，上述两种分离工艺均能达到工艺分离要求。

同卧式分离工艺相比，立式分离工艺中焦油氨水的分离效果要更好一些；同时，焦油氨水分离槽采用夹层式设计结构，分出的热氨水直接进入外层作为内层焦油保温所需的热介质，节省了由传统蒸汽保温所造成的热能消耗，因此在生产中受

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到欢迎，采用较多。

值得注意的是，在近年从德国引进的焦油氨水分离工艺中，在立式分离工艺之前采用了“焦油渣预破碎工艺”；之后，采用了超级离心机脱除焦油中的焦油渣及进一 步脱水工艺。改进后的立式分离工艺的最大特点是取消了分离过程中的焦油渣刮出工艺，将焦油氨水分离过程置于密闭状态下进行，从而减少了氨等有害物质向大气 中的挥发，同改进前的工艺相比，具有较好的环保效果。目前，该工艺已在我国开始采用，但部分关键设备如焦油渣破碎泵尚需从国外引进或有待国产化。

4.1.1.2.4 煤气中焦油雾的脱除

煤气中焦油雾的脱除采用电捕焦油器工艺完成。通常，采用该工艺可将煤气中的焦油含量脱除到20mg/m3以下。

电捕焦油器通常设置在煤气鼓风机前，以防止煤气经鼓风机升温后煤气焦油中的萘挥发至煤气中，而使煤气中萘含量升高。如果设有单独后续脱萘装置，则电捕焦油器也可设置在煤气鼓风机后。

电捕焦油器沉淀极所采用的结构形式通常有管式及蜂窝式两种；由于蜂窝式结构形式排列紧凑、设备截面利用效率高，因而成为高效电捕焦油器所采用的沉淀极的主 要结构形式，现已得到普遍采用；此外，恒流电源新技术已取代了传统的硅整流器技术，被应用于电捕焦油器电源中，保证了电捕焦油器电流操作性能的稳定。

生产实践表明：为有效脱除煤气中焦油雾，应保证电捕焦油器的长期、高效、稳定运行；而日常的操作及维护是关键。此外，保证电捕焦油器长期、高效稳定运行也是保证后续其它净化工艺高效、稳定运行的基础。 4.1.1.2.5 焦炉煤气脱硫脱氰

目前，在我国大、中型焦化厂中均设有焦炉煤气脱硫、脱氰装置，以使净化后的煤气中的硫化氢、氰化氢含量符合国家环保标准和各类用户的要求。

通常采用的脱硫方法有AS法、真空碳酸盐法、乙醇胺法等吸收法脱硫工艺；以及HPF法、FRC法、ADA法 等氧化法脱硫工艺。

AS法、真空碳酸盐法、乙醇胺法等吸收法脱硫工艺，通常可将煤气中的硫化氢脱至200～500mg/m3；脱硫富液经解吸再生，产生出含有硫化氢、氰化氢 的酸

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性气体；该酸性气体可采用接触法制取硫酸或采用克劳斯法制取硫磺。吸收法脱硫工艺的特点是：无废液或废液量很少，酸汽后处理工艺相对简单、可靠，但其 脱硫效果往往使其应用受到限制，如采用AS法脱硫工艺通常可将煤气中的硫化氢含量脱至500mg/m3，目前已不能满足我国焦化行业脱硫标准硫化氢含量 ≤300mg/m3的要求。因此，吸收法脱硫工艺在脱硫效率方面尚有待于改进提高。 湿式氧化法脱硫工艺，脱硫脱氰效率高，通常可将煤气中的硫化氢、氰化氢脱至100mg/m3以下；富液经氧化再生，生成单质硫及硫化物盐类。对采用以氨为 碱源的湿式氧化法脱硫工艺（如FRC法、HPF法等），可采用废液焚烧工艺对生成的单质硫及硫化物盐类进行焚烧处理，制取硫酸；对采用以钠为碱源的湿式氧 化法脱硫工艺（如ADA法等）对生成的单质硫可经熔硫后外销，或将过滤出的硫膏直接外销。废液则采用提盐或还原热解工艺加以处理。

在上述两大类焦炉煤气脱硫工艺中，目前较为广泛采用的是HPF湿式氧化法脱硫工艺和真空碳酸钾吸收法脱硫工艺。

HPF湿式氧化法脱硫工艺是我国焦化行业自己研制开发的具有完全自主知识产权的脱硫工艺。该工艺以焦炉煤气自身含有的氨为碱源，HPF为催化剂，具有脱 硫、脱氰效率高（脱硫可达98%，脱氰可达80%），投资省、运行成本低、易于操作等优点，因而在行业内应用广泛，具有较好的发展前景。但该脱硫工艺目前 尚不够完善，存在的问题主要是：（1）脱硫过程中产生的NH4SCN和（NH4）2S2O3等副盐类缺乏有效的处理工艺（如盐类废液兑入炼焦配煤工艺及提 盐工艺等在工艺、环保及产品销路方面均存不同程度的问题。）；当脱硫液中盐类浓度积累较高时，严重影响脱硫效率，废液外排又会造成环境污染。（2）生成的 单质硫纯度低、质量差、销售困难。以上两点制约了HPF法脱硫工艺的应用及发展。目前，中冶焦耐工程技术有限公司正在研制开发将盐类废液及低品质硫磺焚烧 制酸工艺。如该工艺研制开发成功，可从根本上解决HPF法脱硫工艺存在的上述两大问题，不仅能使HPF法脱硫工艺得以完善，而且产品硫酸可用做焦化厂硫铵 装置生产硫酸铵的原料，具有资源循环利用及环保的双重意义，经济效益及社会效益显著。

国产化真空碳酸钾法脱硫工艺是近年中冶焦耐工程技术有限公司在消化、吸收国外引进真空碳酸盐法脱硫工艺技术的基础上，开发的具有完全自主知识产权的脱

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