煤氣凈化系統技術改造

胡娟娟

西山煤氣化公司做為古交唯一氣源廠，擔負著向古交市區和礦區輸送煤氣的重任，是社會福利型企業和環保型企業。公司現有TJL5550D型1×65孔焦爐1座，年產焦炭60萬 t，外供城市煤氣約為12萬m3/天。

隨著煤氣用戶的不斷發展，該公司2010年進行了焦爐擴建工程，焦炭產量由原來的10萬 t/年提高到目前的60萬t/年，增加了煤氣供應量，徹底解決了古交地區煤氣不斷發展與供氣能力不足之間的矛盾，最大限度地滿足了用戶的需求。

由于新改擴建項目在原舊焦爐場地建設，新化產系統的建設在短時期內無法建好，隨著煤氣量的不斷增加，煤氣凈化能力的限制成為影響煤氣質量的主要因素。該公司研究決定對煤氣凈化系統進行技術改造。在增加煤氣供氣能力的同時，提高煤氣質量，輸送優質煤氣，也為古交礦區環保工作做貢獻。

本次改造是在原有系統工藝的基礎上進行局部改造，提高煤氣處理能力，滿足目前煤氣數量、質量要求。預計提高煤氣質量30%以上。公司在即將進行的改擴建中也將統籌考慮，選擇新工藝、新技術、新設備，保證煤氣質量優質、穩定。

1 技術改造方案

煤氣凈化系統主要包括兩個環節：洗萘系統、脫硫系統，由于煤氣中的H2S燃燒時生成SOx，嚴重污染大氣，甚至形成硫酸雨，所以本次改造的重點是脫硫系統。脫硫系統是煤氣凈化的最后一關，洗萘系統達不到要求則脫硫系統也無法達到質量控制要求，所以對洗萘系統也進行改造。

1.1 計算基礎數據

煤氣原有流量：60 m3/min;新增煤氣流量：60 m3/min;洗萘前煤氣含萘：0.9 g/m3;洗萘后煤氣含萘：0.1 g/m3;脫硫前煤氣含 H2S：3.5 g/m3;脫硫后煤氣含 H2S：0.02 g/m3。

1.2 洗萘系統改造方案

洗萘系統工藝簡介：洗萘采用－10#輕柴油洗萘工藝，終冷后的煤氣進入2臺串聯的木格填料洗萘塔，塔頂噴入－10#輕柴油吸收煤氣中的萘，煤氣與輕柴油逆向接觸，當洗萘柴油含量達到4%時，再換新柴油洗萘。

根據洗萘工藝特點，改造后應滿足兩點：第一，柴油供應量應滿足除萘量的要求;第二，洗萘塔填料應滿足最高流量時柴油吸收萘的要求。

1.2.1 柴油需用量

煤氣中含萘總量：60 m3/min×60×24×(0.9－0.1)g/m3=69 kg/天;需柴油量：69 kg/4%=1 725 kg/天;全年增加柴油 629.6 t。

1.2.2 填料選擇

被吸收的萘量：120×60×(0.9－0.1)=5 760g/h=5.76 kg/h;傳質系數：經計算為 0.015 9 kg/m·h·mmHg;平均推動力：△P=0.82 mmHg;則傳質面積：F=5.76/(0.015 9 ×0.82)=505。由于在計算中有一些因素未考慮，應取1.3～1.4的安全系數。則，F=505×1.35=682 m2。原塔內木格填料高度為9.6 m，則新填料的比表面積應為：71 m2/m3。

經市場調研分析，結合價格因素，選用江西省萍鄉市新安工業有限責任公司生產的QC9818輕瓷梅花環填料，技術參數見表1。

1.3 脫硫系統改造實施方案

該公司脫硫采用干箱脫硫工藝，洗萘后的煤氣進入干法脫硫箱，在脫硫箱中脫除煤氣中的硫化氫。

表1 QC9818輕瓷梅花環技術參數表

1.3.1 脫硫劑選擇

經多方調研選擇脫硫效率高，且適用于該公司生產工藝的新型脫硫劑，最終選擇了由太原理工大學研究，汾陽新潮化工廠生產的TG－F型煤氣脫硫劑，該脫硫劑是以活性氧化鐵為主要成分，以纖維類物質為載體，添加多種助催化劑和載氧體復合而成，具有硫容高、阻力少、適用性廣、操作方便等特點，適用于中小型焦化廠煤氣脫硫使用。

1.3.2 脫硫劑需用量

煤氣中的H2S含量：120 m3/min×60×24×360×(3.5 －0.02)=216.5 t/年;脫硫劑硫容：40%(重量比);脫硫劑比重：0.5 ～0.6 t/m3，取 0.55 t/m3;每箱裝脫硫劑：120 m3。則：216.5 ÷40% ÷0.55 t/m3÷120 m3/箱 =8.2 箱/年，取 8 箱/年。

1.3.3 脫硫箱處理能力估計

脫硫劑使用條件為：空速：20～300 hr－1;線速度：10～100 mm/s(空塔);壓力：常壓至30 MPa;溫度：常溫(20℃ ～40℃);進入脫硫箱的線速度：120 m3/min÷(10×10)=0.85 m/min=20 mm/s，可以滿足脫硫劑的使用條件。

2 技術改造實施方案

2.1 洗萘改造實施方案

原木格填料拆除由多經公司負責，新填料安裝由廠家負責，化產車間配合→－10#輕柴油由供應公司負責均衡供應，遇到節假日則提前進柴油?；a車間負責工藝調試→質檢中心負責煤氣含萘量的分析化驗→先更換2#洗萘塔填料，2#洗萘塔投入運行后，再更換1#洗萘塔填料→2#洗萘塔停止運行后在煤氣進出口閥門，柴油進出口閥門處加堵盲板→通入蒸汽進行置換→經化驗煤氣含量合格后，停蒸汽→打開所有人孔、塔頂蓋通風→化驗塔內空氣含量符合要求后開始拆除原木格填料→按要求安裝輕瓷梅花環填料→安裝塔孔蓋、人孔蓋→進行氣密性實驗→通入蒸汽置換→抽取煤氣進出口閥門，柴油進出口閥門→2#洗萘塔投入運行→用相同的步驟更換1#洗萘塔填料。

2.2 脫硫系統改造實施方案

脫硫系統改造由回收凈化車間負責組織→脫硫劑每次更換一箱，每兩個月更換一次→更換脫硫劑時應檢查箱體及支撐架的腐蝕情況，需要時進行大修防腐→每次更換串聯在最前面的一箱，依次為1#、2#、3#、4#、5#→脫硫箱停止運行后，在煤氣進出口及下液，閥門處加堵盲板→通入蒸汽置換→開安全閥自然對流→用0℃ ～100℃溫度計插入脫硫劑中，隨時觀察脫硫劑溫升情況，溫升較快時要蓋上安全閥，減少對流量→檢查安全閥底處脫硫劑溫升停止后，開啟大蓋，按消防水到位，揭蓋后迅速噴淋，防止自燃著火→打開放料口逐層從上到下清除脫硫劑→檢查箱體、支架及管線腐蝕情況進行大修防腐→徹底清理脫硫箱，按要求裝入新脫硫劑→關閉放料口、蓋好大蓋→進行氣密性實驗→通入蒸汽置換→拆除煤氣進出口閥門處盲板備用→用同樣的步驟更換，其他箱的脫硫劑→凈化系統全部改造后對各系統的工藝進行分析系統調試和聯合調試，取得了預期的效果，煤氣質量穩定控制質量控制指標范圍內。

3 經濟效益

該項目改造后為廣大市民提供了優質煤氣，大大降低了SOX的排放，有巨大的環境效益和社會效益。

4 結論

該項目改造后，煤氣凈化系統更加符合了操作要求，保證了系統正常運行，煤氣中的C10H8含量和SO2含量大大降低，煤氣質量明顯提高，滿足了居民用戶的需求。