焦炉煤气净化工艺改进措施研究

摘要：目前煤气含焦油含水量较高，为解决这一问题，我们对煤气含水含油较高的原因进行分析，结合现有生产工艺操作进行了一系列的调整，改善现有净化工艺，提高煤气质量，直至完全得到有效控制。

1传统煤气净化工艺

复合炉系统主要有以下几个部分：燃气系统、废气系统、集气管系统及辅助系统。其中包括备煤工段、筛焦工段、复合工段、鼓冷工段、水泵房及公用配套辅助设施等。在复合炉的生产过程中需要要净化的是干馏产生的荒煤气，原料煤在焦炉的炭化室中在600～800℃左右的情况下，生成兰炭，并伴有大量荒煤气产生。从直立炭化炉顶部出来的荒煤气经过上升管、桥管后进入集气槽，120℃左右的混合气在桥管和集气槽内经循环氨水喷洒被冷却至80℃左右。同时，煤气中夹带的煤尘， 焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入焦油氨水分离罐区。分离后氨水循环使用，焦油被分离抽取集中存放至焦油罐内待售，煤气则汇入荒煤气总管，从焦炉集气管来的80℃的粗气，经气液分离器，进入初冷塔底部，冷却后的煤气从初冷塔上部进入横管冷却器一段，用循环冷却水冷却至45℃，再进入横管冷却器二段，用冷却水循环水冷却至25～30℃，再进入电捕焦油器，脱除焦油雾的煤气用罗茨风机加压，部分送至刮板烘干机端部烘干装置，与空气混合燃烧烘干还原碳，部分回直立炭化炉供入炉体生产使用，剩余部分煤气送往发电厂、白灰作为燃料。

净化流程：荒煤气→气液分离器→初冷器→横冷塔→电捕焦油器→鼓风机→净煤气。

1.1氨水、焦油分离的工艺流程

从集气槽底部下来的焦油、氨水混合液进入热环池。在热环池内，焦油氨水冷却、静置、分离后混合液分三层，表层轻油用焦油泵抽入轻油池，沉积池底的重质焦油用焦油泵抽到焦油槽贮存，中层经分离、冷却后的氨水用热环泵送至炭化炉桥管、集气槽再进行喷洒、冷却荒煤气。

初冷塔横冷塔体底部的氨水焦油混合液自流入冷环池。在冷环池内，氨水焦油冷却、静置、分离后混合液分三层，表层轻油捕入轻油池，池底沉积的焦油用焦油泵抽到焦油槽贮存，中层经分离、冷却后的氨水用冷环泵送至各塔顶进行循环洗涤、净化煤气。

在氨水池中静置分离出的焦油，经焦油泵打入焦油贮槽，焦油在贮槽中进一步静置加热脱水，成品焦油从贮槽用焦油泵引出，外运销售。

1.2氨水、焦油分离的工艺布置

采用单座直立炉对应一组煤气净化系统，共三套煤气净化系统;塔群正对鼓风机室，多行排列;塔基布置较高，以利于冷凝液排出;设循环泵房，以节约投资、方便操作;焦油氨水循环系统采用氨水焦油循环水罐，既能分离焦油、氨水，又能起到放空槽和水封的作用，有利于环保。

2煤气净化工艺存在问题分析

2.1煤气含水高

经检测目前煤气含水49.20mg/m3。煤气含水过高导致部分焦油被水蒸气带走，未能分离出来，造成经济损失。煤气中水蒸气含量过高还会导致管道输送阻力加大，煤气风机的负荷增大，系统用电负荷随之增大。煤气输送至气柜系统时候，会导致冷凝液排放量增大，随之导致安全风险增大。在冬季低气温自然条件下运行时，会导致系统管路、阀门冻结，设备损坏，严重时导致系统停车。白灰窑和电厂锅炉燃烧煤气时，会影响炉温，损坏设备，影响使用寿命。

2.2煤气含焦油高

经检测目前煤气含焦油243.72 mg/m3。煤气含焦油过高直接导致出油率低，造成浪费。煤气中含焦油量过高还会导致管道输送阻力加大，煤气风机的负荷增大，系统用电负荷随之增大。煤气中焦油在输送过程中附着在沿线管路，导致横冷塔换热效果降低。电捕焦油器的捕油能力下降，出油率降低，严重时管路内部积油过多，造成系统阻力增大，需停运系统清理焦油，导致系统运转率降低。白灰窑、锅炉、气柜系统腐蚀严重，设备运转率低。由于煤气中含焦油过高，存在易燃易爆等安全隐患，给白灰、锅炉的燃气使用带来极大的安全隐患。

3煤气净化新工艺研究

在简化工艺流程、减少投资占地、降低生产成本的前提下，为满足城市煤气标准要求，在对传统煤气净化工艺冷凝鼓风工段后各工序利弊分析的基础上，通过合并其同类功能、取消某些单元操作或调整相关工序的前后顺序，推出了焦炉煤气净化新工艺。下面以硫铵流程为例，对新工艺简介如下：

新工艺流程为：荒煤气→气液分离→初冷→脱苯萘→捕洗油→脱硫→煤气输送→脱氨→净煤气（城市煤氣）。

4煤气净化的改进措施

为了降低煤气中焦油、水分含量，依据现行生产工艺运行指标，改进措施如下：

4.1严格控制复合炉下部炉温，炉温指标≤800℃，出口温度≤80℃。保证初冷塔、横冷塔连续稳定运行，保证电捕焦油器入口温度≤35℃。保证电捕焦油器出口电压稳定在45KV-50KV运行，提高电捕焦器捕油效果。

4.2 确保循环水水质合格，横冷塔出口水温≤30℃，给煤气有效降温。

4.3保证入炉块煤煤质稳定，严格控制焦粉挥发分指标≤6%，保证焦粉质量及煤气产量。

4.4为保证煤气管道的捕雾器、气液分离器稳定运行，冷凝液及时清理排放回收。根据运行情况，定期用蒸汽清理初冷塔、横冷塔、电捕焦油器系统内吸附的焦油，提高设备运转率。

4.5建议在下游使用单位煤气加压机出口处增加一套处理气量：30000～50000 m3/ h，直径Φ5200 mm，高度：14200 mm电捕焦油器，造价约50万/台套。

5煤气净化新工艺效果

5.1节能

将传统工艺初冷工序后的煤气一、二次净化中三起三落煤气升降温幅>100℃的过程，简化为脱氨工序硫铵饱和器前一次性煤气升温约15℃的过程;将初冷温度由≤25℃适当提高至27～28℃。为此，或取消了脱硫前预冷及煤气终冷的制冷水能耗，或减少了低温地下水的消耗，以及相应设备运行的动力消耗等，节能效果显著。取消了将传统粗煤气一次净化工艺的预冷-初脱萘、终冷洗萘及生产城市煤气二次净化工艺相关工序等，简化了工艺流程，减小了系统阻力;提高了贫油洗苯和煤气脱硫效率从而减少了相应工序的阻力，尽管对脱苯兼脱萘工序和脱硫工序采用负压流程有增大煤气输送工序鼓风机负荷的因素，但仍使煤气输送工序总的动力消耗明显降低。

5.2提高煤气一次净化质量

新工艺可在气源地内，通过一次性煤气净化，可以达到城市煤气使用和现代发电锅炉等工业掺烧使用的标准的质量要求。

5.3提高产品产量、质量

在保证脱苯兼脱萘工序粗苯产品满足180℃前馏出量（容）<93%这一质量指标的前提下，粗苯收率及脱硫工序硫磺产品质量均有较大幅度的提高，并有助于提高脱氨工序硫铵产品的质量。

5.4新流程、低投资、少占地

取消了传统粗煤气一次净化工艺预冷-初脱萘、终冷洗萘工序及生产城市煤气二次净化工艺的相关工序等，推出了煤气净化的新流程，工程建设投资、占地亦明显降低。

5.5降低生产成本

由原有一、二次煤气净化相关工序归并后形成的新工艺，不但减少了投资占地、降低了能源动力消耗，尚可减少生产操作或设备维护人员的劳动定员及设备维护费用;可较原工艺明显减少洗苯洗油、脱硫剂的消耗，并减少或取消了二次煤气净化对轻柴油等萘吸收剂的消耗。

5.6有利于环境保护

相对于原有的煤气一次净化流程，可杜绝脱硫工序废硫渣和终冷洗萘工序冷凝液的排放，并可大幅度减少脱硫工序废液或脱氨工序酸焦油的排放;对原有的煤气二次净化流程，可杜绝干法脱硫排渣等方面的污染。

5.7有利于资源回收与三废排放

相辅相成的是有利于提高萘、硫磺等资源的回收;粗笨蒸馏装置采用高效板波纹填料塔，提高其分离效率，亦有利于提高粗苯收率，降低洗苯洗油耗量。

6结束语

通过调整相关的生产工艺指标，有效的降低了煤气中焦油和水分的含量，提高了经济效益，消除了生產安全隐患，也保证了下游生产系统的稳定运行。

参考文献：

[1]孙帅.氨水、焦油分离工艺比较流程.[J]（化工管理，2017年 第23期）

[2]王晓东，杨旋，李颖洲.焦油氨水分离工艺改进.[J]（山西化工 2015 ，第2期 ，总第165期 ）

[3]姒德孙.横管式煤气初冷器的应用及改进.[J]（煤化工，1993年 第1期，总第62期）

作者简介：杨永兵，男，汉族，1970年5月出生，内蒙古包头市人，大专学历，从事化工工艺管理技术工作，主要研究方向：化工工艺，现任陕西北元集团锦源化工有限公司工艺工程师。