焦爐煤氣凈化技術的應用現狀與改進方法

竇艷平

山西西山煤氣化有限責任公司，山西太原 030205

據不完全統計，我國焦爐煤氣年均總產量可達到110萬立方米以上，這些焦爐煤氣除去煉焦過程正常消耗的一部分以外，每年約有60萬立方米的焦爐煤氣被排放。這部分未經利用被排出的焦爐煤氣，不僅會對自然環境造成十分嚴重的污染，同時也導致了資源的極度浪費。正因如此，焦爐煤氣凈化技術開始受到各大焦化廠的關注。

1 焦爐煤氣凈化技術的應用現狀分析

焦爐煤氣凈化屬于煉焦過程中的重要環節之一。多年以來，我國各大焦化廠均沿襲著傳統的煤氣回收工藝流程，即初冷、洗氨、終冷、洗苯。直至上世紀50年代末，經過焦化工作者的不懈努力終于設計出了與我國自行研發的58型焦爐相適應的煤氣凈化工藝，如ADA脫硫、硫胺與氨水流程、氨法脫硫、氨焚燒工藝、污水處理以及單塔脫苯工藝等等。但是，雖然這些工藝流程也均能起到煤氣凈化的作用，但經各廠實際應用后卻發現，這些煤氣凈化工藝普遍存在凈化效果較差、環境污染嚴重、對設備腐蝕性強、產品質量差、氨苯回收率無法達到指定要求等缺點。這不僅與國際先進技術水平相差甚遠，而且也無法滿足煉焦生產及綠色環保的要求。自70年代末開始，我國一些大型的焦化廠為了配合大容積焦爐的投入使用，從國外引入了大量的先進技術和工藝，其中比較典型的有脫酸蒸氨工藝、全負壓凈化工藝、氨分解工藝等等。下面簡要介紹一下我國煤氣凈化技術的應用情況。

1.1 煤氣初冷

簡單的講，煤氣初冷就是對焦爐煤氣進行初步冷卻降溫，使其從800℃左右的高溫降至25℃左右的溫度。在這一過程中主要依靠的裝置是初冷器，相應的冷卻方法主要有直接式、間接式以及直接與間接相結合三種方式。冷卻裝置又分為立管式、橫管式和直冷式噴淋塔三種。在間接冷卻的過程中，一般冷卻水不會與煤氣發生直接接觸，主要是利用換熱器來完成冷卻。由于在該過程中冷卻水并未受到污染，故此可循環重復使用，這種方法比較適合在水資源緊缺的焦化廠中使用。而直冷式主要是通過塔來完成冷卻，在此過程中不僅能夠對煤氣進行冷卻，同時還可以起到凈化的效果。基于這兩種冷卻方式的優點，大部分焦化廠均選擇兩種方式結合使用來進行煤氣初冷。實踐證明，冷卻后煤氣中含萘量能夠降低到每立方米1克以下。

1.2 焦油的脫除與回收

在煤氣冷卻的過程中，大部分焦油會隨氨水一并冷卻，其余的一小部分則會被焦油捕集裝置混合到氨水當中。現階段，大多數焦化廠基本都是采用氨水焦油分離裝置對煤氣中的焦油進行脫除，在分離過程中還能夠達到去除渣塵的目的。通常情況下，分離的時間越長效果就越好，但隨著時間長度的增加，分離溫度會有所降低，這樣會使焦油粘度增大，從而影響分離效果。所以在實際分離中必須同時滿足時間和溫度這兩個因素的要求。

1.3 萘脫除工藝

在粗煤氣當中，萘含量約為每立方米10g左右，初冷后含量會降至每立方米2g左右，此時萘則處于一種過飽和狀態。當煤氣由管道流向下一工序時，由于流速過慢或溫度不足，便會導致萘沉積，從而造成管道堵塞。為此，有效地脫除煤氣中的萘顯得尤為重要。目前常用的脫萘法主要有油洗和水洗兩種。利用油洗法可將煤氣中含萘量降至每立方米0.5g以下，這樣能夠防止堵塞現象的發生。

1.4 煤氣的調節及輸送

煤氣輸送過程常用的裝置為鼓風機，根據其結構形式的不同可分為離心式和容積式兩種。由于離心式鼓風機可以按照不同的要求進行調節，如循環調節、轉速調節以及自動調節等，所以多數大型焦化廠都以離心式鼓風機作為煤氣傳送的主要裝置。

2 焦爐煤氣凈化技術的改進方法

2.1 焦爐煤氣凈化過程的環保技術

2.1.1 廢氣處理技術

廢氣是指在焦爐煤氣凈化系統中由槽、器產生的發散氣體。廢氣的處理方法如下：1）廢氣中若含有吡啶鹽基、氨等堿性物質，應采用含游離酸的工業清水或溶液進行洗除，也可以將廢氣引入煤氣負壓系統；2）廢氣中若含SO3等酸性物質，應使用稀氨水進行洗除，若含酚，則使用稀NaOH溶液吸收廢氣中的酚；3）廢氣中若含苯類，可采用低溫或洗油洗滌的方法將其冷凝后進行回收，也可采用浮頂儲槽或N2封閉，或直接將廢氣引入煤氣負壓系統。

2.1.2 廢渣處理技術

在焦油與氨水中所分離出來的焦油渣送往煤場，將其摻入配合煤中進行煉焦或配入作型煤。脫苯產生的再生渣應當摻入粗焦油中，脫硫產生的硫磺渣應混入動力煤中。

2.1.3 廢水處理技術

1）剩余氨水的脫酚處理。國外的焦爐煤氣凈化技術一般不對剩余氨水進行脫酚處理，而是直接將其進行蒸氨處理后送入生化處理裝置。國內的焦爐煤氣凈化技術則主張先將剩余氨水進行脫酚，再將其進行蒸氨和生物脫酚處理。但是，由于回收酚類產品需要耗費較多的資金，所以就國內的新建廠而言，并不倡導建設脫酚裝置。含氨酚水的脫酚處理技術包括蒸汽脫酚和溶劑脫酚兩類，蒸汽脫酚已被淘汰，溶劑脫酚技術根據不同的設備類型可分為固定篩板法、振動萃取法和離心法，所使用的溶劑包括粗苯、溶劑油、N503+煤油、輕苯等；2）蒸氨廢水處理。各國均采用生物化學處理方法進行蒸氨廢水處理，如活性污泥法。該生物化學處理方法是利用微生物及好氧細菌分解、吸附蒸氨廢水中的有害物質，而其自身可將廢水中的有機物作為繁殖的營養，將有機物分解為H2O和CO2。當前，我國大力推廣使用的是A/O法，即利用微生物及厭氧細菌進行蒸氨廢水處理。

2.2 新型干法凈化技術

當前，我國在建或已建成的焦爐煤氣制甲醇項目所采用的干法凈化技術，可分為以下兩種形式：

1）傳統的干法凈化技術

將溫度控制在350℃～430℃之間，利用鐵鉬催化劑使有機硫加氫生成硫化氫，而后使用成本低的固體吸收劑將硫化氫脫除，以實現凈化的目標。這種干法凈化技術的脫除精度總硫含量僅僅能達到合成氨系統的凈化標準，而難以達到甲醇生產對脫硫精度的要求。

2）新型干法凈化技術

包括以下兩類：1）一級加氫工藝，其流程為一級加氫、粗吸收、精吸收；2）兩級加氫工藝，其流程為一級加氫、粗脫、二級加氫、精脫。這兩種干法凈化工藝是為了滿足焦爐煤氣綜合利用需求而研究開發的。由于焦爐煤氣中的硫具備含量大、形態復雜、雜質多等特點，若采用傳統的干法凈化工藝，勢必無法達到對焦爐煤氣進行深層次化工利用的標準。所以，必須同步進行干法凈化工藝的開發與加氫凈化劑、催化劑的開發，以改進出具有針對性、集成性的工藝技術，從而有效解決焦爐煤氣化工利用的凈化問題。

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