焦炉煤气净化的优化

1、焦炉煤气净化的工艺优化 石岩峰 中国炼焦行业协会,目 录,焦炉煤气净化工艺综述 煤气净化工艺优化 煤气净化的前提-温度控制 煤气净化的必要条件-焦油和萘的脱除 煤气净化的眼睛-煤气取样、化验和仪表 煤气净化环保-清污分流和尾气处理 煤气净化环保-固体危险废物处理 煤气净化安全,焦炉煤气净化工艺综述,我们本次研讨的焦炉煤气净化主要是焦化厂内传统煤气净化，不包括深度净化。 煤气净化就是脱除煤气中水汽和杂质，得到净煤气的工艺过程，杂质包括焦油、苯类、萘、硫化氢、氨、氰化氢、粉尘等。 煤气焦化工艺根据净煤气质量确定， 净煤气质量要求主要取决于不同用户的需求和环保、资源综合利用等法规要求。,焦炉煤气净化

2、工艺综述,煤气净化工艺就是煤气冷却、脱焦油、脱萘、脱苯、脱氨、脱硫和氰化氢的各种工艺组合。 煤气冷却工艺有直接冷却、间接冷却、间接直接冷却； 煤气初冷具有煤气冷却、脱除水汽、焦油和萘的功能，是煤气净化的核心； 煤气脱焦油目前一般采用电捕焦油器； 煤气脱萘有水洗萘、洗油洗萘、轻柴油洗萘等；,焦炉煤气净化工艺综述,煤气脱硫工艺众多，可以大致分为干法和湿法脱硫，湿法脱硫又可分为吸收法和氧化法。湿式氧化法：砷碱、改良A.D.A、栲胶、FRC、PDS、HPF等；湿式吸收法A-S、真空碳酸盐等。产品有硫磺、硫膏、硫酸等。 煤气脱氰化氢一般与煤气脱硫同时完成。 煤气脱氨工艺可以分为硫酸吸收法、磷酸吸收法、水

3、吸收法，产品有硫铵、无水氨及氨分解生后低热值煤气等。 煤气脱苯工艺主要是洗油吸收法，产品有粗苯、轻苯等。,焦炉煤气净化工艺综述,由于焦化企业煤气净化工艺选择和产品选择不同，所以煤气净化工艺具有多样性的特点。 各种净化工艺都有优点和缺点，及相应的适用条件，所以焦炉煤气净化工艺选择进行应当依据环保、投资、产品市场、煤气用途、运行费用、管理水平等进行系统分析，力争达到在满足目标条件的最优选择。 工艺选择应该是最适用自身需求的，不应当是投资最少的。,焦炉煤气净化工艺优化,系统过程优化是通过物料流能源流信息流资金流的过程系统设计、控制、运行和组织管理，总体上达到系统最优化的现代管理模式。过程控制优化在化

4、工应用一般称为化工过程分析，以计算机为平台进行静态、动态化工模拟优化，在石化系统的设计、生产中得到了广泛应用。 焦炉煤气净化工艺优化就是希望引入系统过程优化的理念，逐步实现煤气净化的生产过程优化。,焦炉煤气净化工艺优化,煤气净化优化的目标值：在保证煤气质量的前提环保要求下，以最经济的生产成本净化煤气，回收化工产品。 焦化生产系统可以视为若干单元操作，包括备煤、焦炉操作、焦炉热工、煤气净化、煤气利用、污水处理以及公用工程等单元操作。 煤气净化可以视为煤气冷却、脱焦油、脱萘、脱苯、脱氨、脱硫等单元操作组成。,焦炉煤气净化工艺优化,节能减排的前提条件应该是生产稳定顺行， 煤气净化工艺优化也应该是整体

5、净化工艺顺行的前提下，逐步实现各单元操作优化控制，达到整体工艺优化。 在进行工艺优化改造过程中要要注意： 物料和能量衡算； 上下工序工艺参数的匹配性，上工序要满足下工序要求 选择低成本能源，每个企业电力、蒸汽、煤气成本是差异较大的。,焦炉煤气净化工艺优化,例如：洗脱苯的优化，目标值可以设定为以最低成本回收煤气中最多苯，通过综合计算此单元操作能源和物料消耗，包括蒸汽、电力、煤气、洗油、再生渣、废水量等，计算出优化的操作参数。同时可以适当降低粗苯质量，降低煤气含萘。 单纯降低塔后含苯、粗苯耗洗油经济上不一定合理。 提高粗苯质量满足客户需要在煤气净化工艺是不合理的。,煤气温度控制,煤气净化的单元操作

6、对煤气温度都有严格要求， 焦油和萘的脱除以及洗苯、脱硫、洗氨处理效果都与煤气温度密切相关。所以煤气温度的控制是净化工艺的前提条件。 煤气温度控制还要关注煤气露点（露点可以衡量煤气中水汽的含量），水蒸气热焓较大，对煤气的冷却影响很大，所以在日常操作中要尽量避免向煤气管道中通入蒸汽。,煤气温度控制,在煤气净化工艺中主要有煤气初冷、终冷等，这里重点介绍煤气的初步冷却。 煤气的初步冷却是煤气净化的基础，其操作运行效果不仅对后序单元操作有重要影响，而且对焦炉操作也有影响。煤气初步冷却的设备是初冷器，分为间冷、直冷和间直冷，普遍采用的是间冷式横管冷却器。,1气液分离器；2横管式间接冷却器；3-水封槽；4-

7、冷凝液槽,初冷器的作用是脱除煤气的水汽，回收约3040%的煤焦油，脱除煤气中的萘，降低煤气温度。 初冷器操作： 在有条件的情况下，控制最低温度，可以最大程度脱除煤气的萘、焦油、水。 严格控制初冷温度合格率，防止多余萘、焦油、水进入后续工艺。,煤气温度控制-初冷器操作,初冷器喷洒 初冷器上段设有氨水喷洒装置，间歇操作。 初冷器下段设有焦油氨水混合液喷洒装置，通过连续喷洒，清除沉积在管壁上的焦油、萘、尘等。 注意喷洒量和喷洒均匀性。 下段喷洒要及时更换喷洒液，防止焦油流动性降低和萘的饱和。 下段喷洒要注意氨水焦油混合液比例，一般可以控制在4060%。,煤气温度控制-初冷器操作,初冷器清洗：管间清洗

8、建议采用热氨水，热氨水可以使焦油具有良好的流动性，而且不产生多余废水；管程清洗有化学清洗、高压水清洗、化学在线清洗。 初冷器泄漏检查：日常观察剩余氨水变化量，初冷器清洗时重点检查。 初冷器冷却介质温度控制：循环水、低温水 初冷器各段的温度控制：尽量在高温段换热，减少低温水消耗。,煤气温度控制-初冷器操作,煤气中的焦油和萘对净化单元操作和煤气输送都有很大影响，净化单元的非正常停产大部分都是因为焦油和萘的沉积引起的，例如煤气阻力升高、煤气管道堵塞、阀门喷嘴堵塞等。这里讲的焦油是一种焦油和尘的混合物。 焦油的脱除主要是通过集气管氨水喷洒和初冷器冷却完成的，初冷器后煤气含焦油约25g/Nm3，是细小悬

9、浮的焦油雾滴，经电捕焦油器除焦油后煤气中的焦油含量可降至20mg/Nm3以下。,焦油和萘的脱除,电捕焦油器的原理是利用高电位差的电场，电离气体产生正负离子，产生电晕，使焦油雾滴沉淀下来。 电捕焦油器的效率取决于其功率，在二次电压一定范围内，二次电流是电捕效率的关键。 例如：45KV，260mA和36KV，500mA 功率差53%。 电捕焦油器尽量设在鼓风机前。 煤气净化中萘的脱除：一是主要通过降低煤气温度，利用喷洒回收；二是提高脱苯塔顶温度，通过粗苯带出。,焦油和萘的脱除,煤气取样、化验和仪表,煤气净化在密闭的管道和容器内进行，相关操作参数通过取样化验和仪表显示，所以取样化验和仪表显示就是净化

10、的眼睛。 取样和仪表安装位置：首先取样安装位置要有代表性，其次应该在直管段位置。 煤气质量检验的准确性70%取决于煤气取样。（主管道取样时，取样管垂直插入到煤气管直径的1/2处，用90弯曲探头的入口开口直对气流，取样的送气管应尽可能的短）。,煤气取样、化验和仪表,重要取样点应当在煤气管道上设置取样平台。 分析数校验：分析结果不能偏离理论数据，例如：某厂塔后含苯检测数据0.5克/标立米，而贫油和煤气温度都超过30；某厂塔后含苯检测数据0.005克/标立米；煤气含萘50mg/m3等等。 仪表数据校验：目前焦化企业普遍采用二次仪表，要有校验制定，关键点应该设置 一次仪表。 要充分重视煤气 净化的“眼

11、睛”：取样、化验和仪表。,清污分流和尾气治理,焦化废水的产生：炼焦煤水分、干馏化合水、工艺输入（蒸馏蒸汽等）及其他排入。 焦化废水的清污分流对焦化企业废水处理达标至关重要，原则是避免全部集中处理，阶梯利用，分级处理。 例如：蒸汽冷凝水尽量收集，回软水系统。 循环水排污水，沉降后进行简单膜分离，部分回循环水，部分用于熄焦。 湿熄焦企业是可以实现废水零排放的。,清污分流和尾气治理,在实施清污分流过程中，尽量使液体回送到原系统中，可以通过设立较小容器加自动泵实现。 实现清污分流后可以降低生化处理负荷，提高收率，降低运行成本，实现达标排放。 剩余氨水处理：剩余氨水除油最经济的办法就是在一定温度下保证一

12、定的停留时间，再配合简单过滤等措施。,清污分流和尾气治理,在实施清污分流过程中，尽量使液体回送到原系统中，可以通过设立较小容器加自动泵实现。 实现清污分流后可以降低生化处理负荷，提高收率，降低运行成本，实现达标排放。 剩余氨水处理：剩余氨水除油最经济的办法就是在一定温度下保证一定的停留时间，再配合简单过滤等措施。,清污分流和尾气治理,焦化尾气治理主要包括槽罐区尾气和装置尾气。 槽罐区尾气处理：焦化产品基本都有挥发性，所以槽罐区尾气处理宜采用抑制加后处理工艺，避免采用抽气处理。原理就是尽量抑制挥发气体产生，控制槽区微正压，还可以减少腐蚀。 装置尾气如硫铵尾气、脱硫尾气需要按照正常环保装置处理。,危险废物处理,焦油残渣：配入原料煤中，包括清槽废物，焦油渣配入炼焦煤中的原料是很科学的，残渣在炭化室密闭干馏，固体进入焦炭（进入高炉再次燃烧），液体进入煤焦油中，气体进入煤气（净化后燃烧或者合成）。 焦化企业的有机废弃物都可以配入炼焦煤中，关键是要求混合均匀和控制比例）。 粗苯再生渣：建议改造为液