焦炉煤气净化技术现状与探讨

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1、焦炉煤气净化技术现状及探讨焦炭是冶金工业炼铁的主要原料。全国共有焦化企业200余家，其中约10％生产能力超过100万t／a，总生产能力超过亿t／a，中国焦炭产量居世界第一位，焦化产品百余种。炼焦用煤在复杂的地质状况下含有上百种成分，在焦炉中成焦时，其中多种成分随煤气一起进入随后的工序。在炼焦过程中原料煤中约30％一35％的琉转化成H2S等硫化物，与N比和HCN等一起形成煤气中的杂质，煤气中的H2S的含量一般为5~8g/m3，HCN的含量为l~2．5g／m3。而H2S和HCN具有很强的腐蚀性、毒性，在空气中含有0.

2、1％的H2S就能使人致命，当焦炉煤气最终用作燃料时，硫化氢及燃烧产物二氧化琉均有毒，会严重污染环境，所以煤气作为燃料使用之前必须进行净化。1792年苏格兰人发明用铁罐干馏烟煤以来，煤气制造技术发展较快。法国、德国、英国、荷兰先后建立起能够回收化学产品的焦炉，并以奥托—霍夫曼型焦炉最为著名，从此炼焦工业不仅生产焦炭，同时也生产净煤气。l煤气净化的内容及技术现状煤气净化主要是脱除煤气中有害成分，具体包括冷却和输送出炉煤气、脱除煤气中H2S，HCN等酸性气体和NH3类碱性气体、脱除及回收煤气中焦油类、苯类等物质以及萘等

3、。因此一般的净化工艺包括鼓冷、洗涤、解析、后处理等主要工序内容。1．1煤气的初冷煤气的初冷是指出炉煤气通过集气管喷洒氨水和设置初冷器将出炉煤气由650—800℃降至25℃左右的处理过程。初冷器冷却方法通常有间接式、直接式、间直结合式3种。冷却设备有直冷式喷淋塔、立管式初冷器和横管式初冷器。间接式煤气冷却过程冷却水不与煤气接触，通过换热器完成两相传热。由于冷却介质—水没有受到煤气中有害介质的污染，循环使用次数多。间冷式适用于大多数缺水地区的焦化厂。由于煤气初冷时有大量萘的结晶析出，所以采用立管式初冷器的工艺要求初冷

4、器后集合温度不低于25℃，以防冷凝液管堵塞。而在采用横管多级喷洒洗萘初冷器的工艺中，由于喷洒液对萘的吸收而大大降低了萘结晶堵塞管道。直冷煤气设备通常采用塔，由煤气与冷介质的逆相直接接触，完成热量和物质传递，因此煤气直接冷却，不但冷却了煤气，而且具有净化的效果。据测定，在直冷过程中可有效除去煤气中90％以上的焦油、80％左右的氨、60％的萘、80％的H2S等。鉴于问、直冷各自优点，多数厂家采用间—直冷结合方式，即煤气先在间接初冷器中冷却至45℃后，再进入直接冷却器进一步冷却至25—30℃，冷却后煤气含萘降至lg／m

5、3以下。1．2煤气中焦油的脱除及回收煤气中大部分焦油在喷洒过程中随氨水冷却下来，其余部分随着煤气的初冷及焦油捕集装置混合在氨水中。目前各厂家采用的氨水焦油分离装置主要是依靠氨水、焦油两相比重不同而分层分离，在分离过程中也有效去除了渣尘。根据设备的不同，可分为机械化澄清槽和焦油氨水分离槽两种形式。操作要点主要是温度及分离时间。相对来说，分离时间越长则分离效果越好，而分离温度却由于静置冷却作用而变低(温度高时焦油粘度小有利于分离)。一般焦油氨水分离槽有保温系统，能够同时满足温度和分离时间两个因素的要求。1．3煤气中氨

6、类的脱除煤在干馏时，其中大部分氮转化成以氨为代表的含氮化合物，因此粗煤气中含有6—9g／m3的氨。由于氨的腐蚀特性，作为有害成分必须从煤气中除去。目前采用的脱氨方法主要有3类。(1)水洗法，包括浓氨水法、间接法制(NH4)2SO4、联碱法制NH4Cl、氨分解法等。(2)硫酸吸氨法生产(NH4)2SO4，有饱和器法和酸洗塔法。(3)磷酸吸氨法，包括磷酸氢二铵法和弗萨姆法、半直接饱和器法。器后含氨可控制在0．03g／m3以下，水洗氨和氨分解联合流程，目前塔后含氨在0．05g／m3以下。1．4煤气中萘的脱除工艺粗煤气中

7、含萘约10g／m3，其中大部分在集气管初冷器中冷凝下来并溶于焦油中，经过初冷后，含量约为2g／m3的萘处于过饱和状态，初冷后的煤气沿管道流向后序净化设备时，一旦流速缓慢或温度进一步下降，萘就会沉积析出并造成堵塞，因此煤气进一步脱萘是必要的。目前脱萘主要有两种方式，水洗法和油洗法。所谓水洗法是利用终冷塔中冷水与热煤气的逆向接触，降低煤气温度使萘析出，再利用热焦油吸收水中的萘而实现冷水循环洗萘。油洗萘是利用洗油洗涤煤气并吸收其中的萘，而从洗油中分离萘可以同富油脱苯同时进行，该法较水洗法效率高，一般可将煤气含萘降至0．

8、5g／m3以下。1．5煤气中苯类的脱除及回收煤气中苯类脱除理论上可以通过冷冻、吸附、洗涤3种方式完成。工业上主要采用油洗涤方式，根据使用洗油的来源及组份差别，分为焦油洗油洗苯和石油洗油洗苯。有粗焦油加工系统的大型焦化厂均采用自产焦油洗油洗涤方式。在洗涤塔中煤气与洗油逆向接触，要具备足够的吸收面积、吸收时间、吸收推动力(温度、塔内压力、贫油含苯)、洗油分子量及喷淋量等，洗涤