焦爐煤氣凈化工藝改進措施研究

摘要：目前煤氣含焦油含水量較高，為解決這一問題，我們對煤氣含水含油較高的原因進行分析，結合現有生產工藝操作進行了一系列的調整，改善現有凈化工藝，提高煤氣質量，直至完全得到有效控制。

1傳統煤氣凈化工藝

復合爐系統主要有以下幾個部分：燃氣系統、廢氣系統、集氣管系統及輔助系統。其中包括備煤工段、篩焦工段、復合工段、鼓冷工段、水泵房及公用配套輔助設施等。在復合爐的生產過程中需要要凈化的是干餾產生的荒煤氣，原料煤在焦爐的炭化室中在600～800℃左右的情況下，生成蘭炭，并伴有大量荒煤氣產生。從直立炭化爐頂部出來的荒煤氣經過上升管、橋管后進入集氣槽，120℃左右的混合氣在橋管和集氣槽內經循環氨水噴灑被冷卻至80℃左右。同時，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焦油氨水分離罐區。分離后氨水循環使用，焦油被分離抽取集中存放至焦油罐內待售，煤氣則匯入荒煤氣總管，從焦爐集氣管來的80℃的粗氣，經氣液分離器，進入初冷塔底部，冷卻后的煤氣從初冷塔上部進入橫管冷卻器一段，用循環冷卻水冷卻至45℃，再進入橫管冷卻器二段，用冷卻水循環水冷卻至25～30℃，再進入電捕焦油器，脫除焦油霧的煤氣用羅茨風機加壓，部分送至刮板烘干機端部烘干裝置，與空氣混合燃燒烘干還原碳，部分回直立炭化爐供入爐體生產使用，剩余部分煤氣送往發電廠、白灰作為燃料。

凈化流程：荒煤氣→氣液分離器→初冷器→橫冷塔→電捕焦油器→鼓風機→凈煤氣。

1.1氨水、焦油分離的工藝流程

從集氣槽底部下來的焦油、氨水混合液進入熱環池。在熱環池內，焦油氨水冷卻、靜置、分離后混合液分三層，表層輕油用焦油泵抽入輕油池，沉積池底的重質焦油用焦油泵抽到焦油槽貯存，中層經分離、冷卻后的氨水用熱環泵送至炭化爐橋管、集氣槽再進行噴灑、冷卻荒煤氣。

初冷塔橫冷塔體底部的氨水焦油混合液自流入冷環池。在冷環池內，氨水焦油冷卻、靜置、分離后混合液分三層，表層輕油捕入輕油池，池底沉積的焦油用焦油泵抽到焦油槽貯存，中層經分離、冷卻后的氨水用冷環泵送至各塔頂進行循環洗滌、凈化煤氣。

在氨水池中靜置分離出的焦油，經焦油泵打入焦油貯槽，焦油在貯槽中進一步靜置加熱脫水，成品焦油從貯槽用焦油泵引出，外運銷售。

1.2氨水、焦油分離的工藝布置

采用單座直立爐對應一組煤氣凈化系統，共三套煤氣凈化系統;塔群正對鼓風機室，多行排列;塔基布置較高，以利于冷凝液排出;設循環泵房，以節約投資、方便操作;焦油氨水循環系統采用氨水焦油循環水罐，既能分離焦油、氨水，又能起到放空槽和水封的作用，有利于環保。

2煤氣凈化工藝存在問題分析

2.1煤氣含水高

經檢測目前煤氣含水49.20mg/m3。煤氣含水過高導致部分焦油被水蒸氣帶走，未能分離出來，造成經濟損失。煤氣中水蒸氣含量過高還會導致管道輸送阻力加大，煤氣風機的負荷增大，系統用電負荷隨之增大。煤氣輸送至氣柜系統時候，會導致冷凝液排放量增大，隨之導致安全風險增大。在冬季低氣溫自然條件下運行時，會導致系統管路、閥門凍結，設備損壞，嚴重時導致系統停車。白灰窯和電廠鍋爐燃燒煤氣時，會影響爐溫，損壞設備，影響使用壽命。

2.2煤氣含焦油高

經檢測目前煤氣含焦油243.72 mg/m3。煤氣含焦油過高直接導致出油率低，造成浪費。煤氣中含焦油量過高還會導致管道輸送阻力加大，煤氣風機的負荷增大，系統用電負荷隨之增大。煤氣中焦油在輸送過程中附著在沿線管路，導致橫冷塔換熱效果降低。電捕焦油器的捕油能力下降，出油率降低，嚴重時管路內部積油過多，造成系統阻力增大，需停運系統清理焦油，導致系統運轉率降低。白灰窯、鍋爐、氣柜系統腐蝕嚴重，設備運轉率低。由于煤氣中含焦油過高，存在易燃易爆等安全隱患，給白灰、鍋爐的燃氣使用帶來極大的安全隱患。

3煤氣凈化新工藝研究

在簡化工藝流程、減少投資占地、降低生產成本的前提下，為滿足城市煤氣標準要求，在對傳統煤氣凈化工藝冷凝鼓風工段后各工序利弊分析的基礎上，通過合并其同類功能、取消某些單元操作或調整相關工序的前后順序，推出了焦爐煤氣凈化新工藝。下面以硫銨流程為例，對新工藝簡介如下：

新工藝流程為：荒煤氣→氣液分離→初冷→脫苯萘→捕洗油→脫硫→煤氣輸送→脫氨→凈煤氣（城市煤氣）。

4煤氣凈化的改進措施

為了降低煤氣中焦油、水分含量，依據現行生產工藝運行指標，改進措施如下：

4.1嚴格控制復合爐下部爐溫，爐溫指標≤800℃，出口溫度≤80℃。保證初冷塔、橫冷塔連續穩定運行，保證電捕焦油器入口溫度≤35℃。保證電捕焦油器出口電壓穩定在45KV-50KV運行，提高電捕焦器捕油效果。

4.2 確保循環水水質合格，橫冷塔出口水溫≤30℃，給煤氣有效降溫。

4.3保證入爐塊煤煤質穩定，嚴格控制焦粉揮發分指標≤6%，保證焦粉質量及煤氣產量。

4.4為保證煤氣管道的捕霧器、氣液分離器穩定運行，冷凝液及時清理排放回收。根據運行情況，定期用蒸汽清理初冷塔、橫冷塔、電捕焦油器系統內吸附的焦油，提高設備運轉率。

4.5建議在下游使用單位煤氣加壓機出口處增加一套處理氣量：30000～50000 m3/ h，直徑Φ5200 mm，高度：14200 mm電捕焦油器，造價約50萬/臺套。

5煤氣凈化新工藝效果

5.1節能

將傳統工藝初冷工序后的煤氣一、二次凈化中三起三落煤氣升降溫幅>100℃的過程，簡化為脫氨工序硫銨飽和器前一次性煤氣升溫約15℃的過程;將初冷溫度由≤25℃適當提高至27～28℃。為此，或取消了脫硫前預冷及煤氣終冷的制冷水能耗，或減少了低溫地下水的消耗，以及相應設備運行的動力消耗等，節能效果顯著。取消了將傳統粗煤氣一次凈化工藝的預冷-初脫萘、終冷洗萘及生產城市煤氣二次凈化工藝相關工序等，簡化了工藝流程，減小了系統阻力;提高了貧油洗苯和煤氣脫硫效率從而減少了相應工序的阻力，盡管對脫苯兼脫萘工序和脫硫工序采用負壓流程有增大煤氣輸送工序鼓風機負荷的因素，但仍使煤氣輸送工序總的動力消耗明顯降低。

5.2提高煤氣一次凈化質量

新工藝可在氣源地內，通過一次性煤氣凈化，可以達到城市煤氣使用和現代發電鍋爐等工業摻燒使用的標準的質量要求。

5.3提高產品產量、質量

在保證脫苯兼脫萘工序粗苯產品滿足180℃前餾出量（容）<93%這一質量指標的前提下，粗苯收率及脫硫工序硫磺產品質量均有較大幅度的提高，并有助于提高脫氨工序硫銨產品的質量。

5.4新流程、低投資、少占地

取消了傳統粗煤氣一次凈化工藝預冷-初脫萘、終冷洗萘工序及生產城市煤氣二次凈化工藝的相關工序等，推出了煤氣凈化的新流程，工程建設投資、占地亦明顯降低。

5.5降低生產成本

由原有一、二次煤氣凈化相關工序歸并后形成的新工藝，不但減少了投資占地、降低了能源動力消耗，尚可減少生產操作或設備維護人員的勞動定員及設備維護費用;可較原工藝明顯減少洗苯洗油、脫硫劑的消耗，并減少或取消了二次煤氣凈化對輕柴油等萘吸收劑的消耗。

5.6有利于環境保護

相對于原有的煤氣一次凈化流程，可杜絕脫硫工序廢硫渣和終冷洗萘工序冷凝液的排放，并可大幅度減少脫硫工序廢液或脫氨工序酸焦油的排放;對原有的煤氣二次凈化流程，可杜絕干法脫硫排渣等方面的污染。

5.7有利于資源回收與三廢排放

相輔相成的是有利于提高萘、硫磺等資源的回收;粗笨蒸餾裝置采用高效板波紋填料塔，提高其分離效率，亦有利于提高粗苯收率，降低洗苯洗油耗量。

6結束語

通過調整相關的生產工藝指標，有效的降低了煤氣中焦油和水分的含量，提高了經濟效益，消除了生產安全隱患，也保證了下游生產系統的穩定運行。

參考文獻：

[1]孫帥.氨水、焦油分離工藝比較流程.[J]（化工管理，2017年 第23期）

[2]王曉東，楊旋，李穎洲.焦油氨水分離工藝改進.[J]（山西化工 2015 ，第2期 ，總第165期 ）

[3]姒德孫.橫管式煤氣初冷器的應用及改進.[J]（煤化工，1993年 第1期，總第62期）

作者簡介：楊永兵，男，漢族，1970年5月出生，內蒙古包頭市人，大專學歷，從事化工工藝管理技術工作，主要研究方向：化工工藝，現任陜西北元集團錦源化工有限公司工藝工程師。