煤气净化系统技术改造

2011-02-28胡娟娟

山西焦煤科技 2011年1期

胡娟娟

西山煤气化公司做为古交唯一气源厂，担负着向古交市区和矿区输送煤气的重任，是社会福利型企业和环保型企业。公司现有TJL5550D型1×65孔焦炉1座，年产焦炭60万 t，外供城市煤气约为12万m3/天。

随着煤气用户的不断发展，该公司2010年进行了焦炉扩建工程，焦炭产量由原来的10万 t/年提高到目前的60万t/年，增加了煤气供应量，彻底解决了古交地区煤气不断发展与供气能力不足之间的矛盾，最大限度地满足了用户的需求。

由于新改扩建项目在原旧焦炉场地建设，新化产系统的建设在短时期内无法建好，随着煤气量的不断增加，煤气净化能力的限制成为影响煤气质量的主要因素。该公司研究决定对煤气净化系统进行技术改造。在增加煤气供气能力的同时，提高煤气质量，输送优质煤气，也为古交矿区环保工作做贡献。

本次改造是在原有系统工艺的基础上进行局部改造，提高煤气处理能力，满足目前煤气数量、质量要求。预计提高煤气质量30%以上。公司在即将进行的改扩建中也将统筹考虑，选择新工艺、新技术、新设备，保证煤气质量优质、稳定。

1 技术改造方案

煤气净化系统主要包括两个环节：洗萘系统、脱硫系统，由于煤气中的H2S燃烧时生成SOx，严重污染大气，甚至形成硫酸雨，所以本次改造的重点是脱硫系统。脱硫系统是煤气净化的最后一关，洗萘系统达不到要求则脱硫系统也无法达到质量控制要求，所以对洗萘系统也进行改造。

1.1 计算基础数据

煤气原有流量：60 m3/min;新增煤气流量：60 m3/min;洗萘前煤气含萘：0.9 g/m3;洗萘后煤气含萘：0.1 g/m3;脱硫前煤气含 H2S：3.5 g/m3;脱硫后煤气含 H2S：0.02 g/m3。

1.2 洗萘系统改造方案

洗萘系统工艺简介：洗萘采用－10#轻柴油洗萘工艺，终冷后的煤气进入2台串联的木格填料洗萘塔，塔顶喷入－10#轻柴油吸收煤气中的萘，煤气与轻柴油逆向接触，当洗萘柴油含量达到4%时，再换新柴油洗萘。

根据洗萘工艺特点，改造后应满足两点：第一，柴油供应量应满足除萘量的要求;第二，洗萘塔填料应满足最高流量时柴油吸收萘的要求。

1.2.1 柴油需用量

煤气中含萘总量：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 填料选择

被吸收的萘量：120×60×(0.9－0.1)=5 760g/h=5.76 kg/h;传质系数：经计算为 0.015 9 kg/m·h·mmHg;平均推动力：△P=0.82 mmHg;则传质面积：F=5.76/(0.015 9 ×0.82)=505。由于在计算中有一些因素未考虑，应取1.3～1.4的安全系数。则，F=505×1.35=682 m2。原塔内木格填料高度为9.6 m，则新填料的比表面积应为：71 m2/m3。

经市场调研分析，结合价格因素，选用江西省萍乡市新安工业有限责任公司生产的QC9818轻瓷梅花环填料，技术参数见表1。

1.3 脱硫系统改造实施方案

该公司脱硫采用干箱脱硫工艺，洗萘后的煤气进入干法脱硫箱，在脱硫箱中脱除煤气中的硫化氢。

表1 QC9818轻瓷梅花环技术参数表

1.3.1 脱硫剂选择

经多方调研选择脱硫效率高，且适用于该公司生产工艺的新型脱硫剂，最终选择了由太原理工大学研究，汾阳新潮化工厂生产的TG－F型煤气脱硫剂，该脱硫剂是以活性氧化铁为主要成分，以纤维类物质为载体，添加多种助催化剂和载氧体复合而成，具有硫容高、阻力少、适用性广、操作方便等特点，适用于中小型焦化厂煤气脱硫使用。

1.3.2 脱硫剂需用量

煤气中的H2S含量：120 m3/min×60×24×360×(3.5 －0.02)=216.5 t/年;脱硫剂硫容：40%(重量比);脱硫剂比重：0.5 ～0.6 t/m3，取 0.55 t/m3;每箱装脱硫剂：120 m3。则：216.5 ÷40% ÷0.55 t/m3÷120 m3/箱 =8.2 箱/年，取 8 箱/年。

1.3.3 脱硫箱处理能力估计

脱硫剂使用条件为：空速：20～300 hr－1;线速度：10～100 mm/s(空塔);压力：常压至30 MPa;温度：常温(20℃ ～40℃);进入脱硫箱的线速度：120 m3/min÷(10×10)=0.85 m/min=20 mm/s，可以满足脱硫剂的使用条件。

2 技术改造实施方案

2.1 洗萘改造实施方案

原木格填料拆除由多经公司负责，新填料安装由厂家负责，化产车间配合→－10#轻柴油由供应公司负责均衡供应，遇到节假日则提前进柴油。化产车间负责工艺调试→质检中心负责煤气含萘量的分析化验→先更换2#洗萘塔填料，2#洗萘塔投入运行后，再更换1#洗萘塔填料→2#洗萘塔停止运行后在煤气进出口阀门，柴油进出口阀门处加堵盲板→通入蒸汽进行置换→经化验煤气含量合格后，停蒸汽→打开所有人孔、塔顶盖通风→化验塔内空气含量符合要求后开始拆除原木格填料→按要求安装轻瓷梅花环填料→安装塔孔盖、人孔盖→进行气密性实验→通入蒸汽置换→抽取煤气进出口阀门，柴油进出口阀门→2#洗萘塔投入运行→用相同的步骤更换1#洗萘塔填料。

2.2 脱硫系统改造实施方案

脱硫系统改造由回收净化车间负责组织→脱硫剂每次更换一箱，每两个月更换一次→更换脱硫剂时应检查箱体及支撑架的腐蚀情况，需要时进行大修防腐→每次更换串联在最前面的一箱，依次为1#、2#、3#、4#、5#→脱硫箱停止运行后，在煤气进出口及下液，阀门处加堵盲板→通入蒸汽置换→开安全阀自然对流→用0℃ ～100℃温度计插入脱硫剂中，随时观察脱硫剂温升情况，温升较快时要盖上安全阀，减少对流量→检查安全阀底处脱硫剂温升停止后，开启大盖，按消防水到位，揭盖后迅速喷淋，防止自燃着火→打开放料口逐层从上到下清除脱硫剂→检查箱体、支架及管线腐蚀情况进行大修防腐→彻底清理脱硫箱，按要求装入新脱硫剂→关闭放料口、盖好大盖→进行气密性实验→通入蒸汽置换→拆除煤气进出口阀门处盲板备用→用同样的步骤更换，其他箱的脱硫剂→净化系统全部改造后对各系统的工艺进行分析系统调试和联合调试，取得了预期的效果，煤气质量稳定控制质量控制指标范围内。