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焦炉煤气净化技术现状及探讨
作者:管理员    发布于:2016-10-19 13:44:17    文字:【】【】【

  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 ~35的硫转化成H2S等硫化物,与NH3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当焦炉煤气终用作燃料时,硫化氢及燃烧产物二氧化硫均有毒,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甑干馏烟煤以来,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,并以奥托一霍夫曼型焦炉为,从此炼焦工业不仅生产焦炭,同时也生产净煤气。

  1煤气净化的内容及技术现状14一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。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。

  11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650~800C降至25°C左右的处理过程。初冷器冷却方法通常有间接式、直接式、间一直结合式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。由于冷却介质一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器后集合温度不低于25 Q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。鉴于间、直冷各自优点,多数厂家采用间一直冷结合方式,即煤气先在间接初冷器中冷却至45C后,再进入直接冷却器进一步冷却至25 ~30工冷却后煤气含萘降至1g/m3以下。

  12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)。

  气工业的诞生而产生的。干法脱硫工艺简单化―.日益if示i出资源浪费和环境污篇缺陷。尤bookmark3度和分离时间两个因素的要求。

  13煤气中氨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)S4、联碱法制NH4C1、氨分解法等。(2)硫酸吸氨法生产(NH4)S4,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0.5g/m3以下。14煤气中萘的脱除工艺粗煤气中含萘约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. 15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,洗涤后煤气中苯可由25~38g/m3降至2g/m3以下。洗苯后的富油经蒸馏解析后返回洗涤,轻苯和重苯送后续系统进一步加工。

  16煤气中H2S的脱除直接从焦炉中出来的煤气约含5化氢和1~25g/m3的氰化氢。目前国内外关于H2S和HCN的脱除方式主要有3类,干式氧化工艺,湿式氧化工艺和湿式吸收工艺。

  干式氧化工艺常见的是氧化铁箱法。氧化铁脱硫早在德国应用,是19世纪40年代随着城市煤程度高。但仅适用于那些煤气须在高压下净化,符合城市煤气质量的工厂。干法脱硫工艺及功能的局限性,制约了其在焦化生产中的应用。

  焦炉煤气脱硫脱氰的湿式氧化法工艺技术经历了长期的发展过程,从早期比较落后的砷碱法、对苯二酚法等,到现代的日本研制的TH法(塔卡哈克斯法)、FRC法(苦味酸法)等。其中关于氨水湿式氧化脱硫,国外进行了大量的研究。早在1972年德国就‘氨水湿式氧化法脱硫和废液加入炼焦煤“的工艺申请了专利。日本大阪公司发明了卩口皿人1-RHODACS-COMPACKS)法脱硫脱氰技术。在湿式氧化工艺中,Stretford(斯淳梯福特)法也是一种较为广泛采用的工艺f11.英国的霍姆公司、法国的瑟雷芒日焦化厂、加拿大、意大利等国的焦化厂大多采用这种工艺。

  焦炉煤气脱硫脱氰的湿式吸收法有VacuumCarbonate(真空碳酸盐)法、AS循环洗涤法、Su-fiban法(索尔菲班法)等。真空碳酸盐法脱硫系统的操作是基于吸收一解析的原理,焦炉煤气与碳酸钠混合物接触,只有酸性气体被溶液吸收,吸收了H2S,HCN和CO2的溶液循环到再生塔,调节塔内的温度和压力,把酸性气体从溶液中赶出来。此法在原苏联乌克兰大多数的焦化厂采用,美国、德国等国家焦化厂也采用此法。以氨为碱源的湿式吸收法目前在国外应用为广泛,其中典型的工艺为AS循环洗涤法。Sulfiban法是一种高效的脱硫脱氰工艺,脱硫效率在98以上,脱氰率也高于90同时还能脱除焦炉煤气中的有机硫。索尔菲班法与其它脱硫法相比,工艺设备简单、操作弹性大、材质要求低、投资费用小,但由于单乙醇胺昂贵,且运转中有损耗,因此,该法操作费用大。

  1.7煤气的输送及调节鼓风机是煤气输送装置,按结构分为容积式和离心式两种。离心式鼓风机按动力源又分为电动式和透平式。在离心式鼓风机使用厂家中,按机前、机后压力调节方式可分为循环煤气调节、自动调节机调节和改变鼓风机转速法调节。大型焦化厂多数采用离心式鼓风机。

  2现有焦炉煤气净化技术存在的问题随着世界范围内环保法规的日趋严格以及环保意识的不断强,传统的煤气净化技术己不能满足其是氨和苯多未回收或回收率低,高热值煤气未合理利用,因而经济效益差。焦炉煤气中H2S,HCN及其燃烧产物对大气环境的污染问题日益突出,严中国冶金百科全书总编辑委员会炼焦化工卷编辑委员会。中国冶金百科全书炼焦化工。煤化工,1999(4):21张炳玉,金蝶翔。焦炉煤气净化工艺评述。包钢科技,2001(2):徐翰初。焦炉煤气中氨为碱源脱硫工艺的分析。煤气与热力,1989(6):17库咸熙。炼焦化学产品的回收与加工。冶金工业出版社,1995(3)45 BerkowitzN焦炉煤气脱硫工艺的选择。高彬升译。国外炼焦化学。1990(5):57杨春光,王光玉。对完善国内氨水湿式氧化法脱硫的建议。煤化工,1997(2):58贺英群。焦炉煤气脱硫工艺的研宄。鞍钢技术,1997(6):7季广样。论中小型焦化厂的技术改造。煤化工,1997(4):14

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