煤氣淨化工藝

焦炭作為冶金工業的主要原料被煉鐵廠大量使 用 。煉焦用煤在複雜的地質狀況下含有上百種成 份

基本介紹

• 中文名：煤氣淨化工藝
• 外文名：Gas purification process
• 地位：焦炭作為冶金工業
• 原因：原料被煉鐵廠大量使 用

前言

,這樣煤在焦爐中成焦的同時 ,其中多種成份將隨
煤氣一起進入下面工序 。隨著用戶對煤氣需求質量 的不斷提高 ,對煤氣淨化並除去其中多種成份的淨 化工藝便產生了 ,這樣經過處理後的煤氣稱之為淨 煤氣 。1792 年蘇格蘭人發明用鐵甑乾餾煙煤以來 ,

煤氣製造技術得到了發展 。法國 、德國、英國 、荷蘭

先後建立起能夠回收化學產品的焦爐 ,並以奧托一
霍夫曼型焦爐最為著名 ,從此煉焦工業不僅生產焦 炭 ,同時也生產淨煤氣 。本文主要對煉焦行業荒煤

氣的淨化作一些總結和闡述 。

煤氣淨化的內容及主要工序

對煤氣進行淨化主要是指對煤氣中多種成份的 有效脫除 ,具體包含以下內容 :

a 完成對出爐煤氣的冷卻和輸送任務 。

b 對煤氣中 H2 S 、HCH等酸性氣體的脫除 。
c 對煤氣中 NH3類鹼性氣體的脫除 。
d 對煤氣中焦油類、苯類等的脫除及回收 。
e 對煤氣中萘的脫除及回收 。 因此一般的淨化工藝包括鼓冷 、洗滌 、解析、後

處理等主要工序內容 。本文將對主要工序包括初

冷 、脫硫 、脫氨 、脫萘、回收粗苯等作進一步闡述 。

煤氣淨化工藝 - 2 1 　煤氣的初冷

煤氣的初冷是指出爐煤氣通過集氣管噴灑氨水 和設定初冷器將出爐煤氣由 650～800 ℃降至 25 ℃ 左右的處理過程 。一般的初冷器冷卻方法通常有間 接式 、直接式 、間 ——直結合式三種 。根據冷卻設備 的不同又可分為直冷式噴淋塔 、立管式初冷器和橫 管式初冷器 。間接式煤氣冷卻是指水在冷卻煤氣過 程中不與煤氣接觸而是通過換熱器的兩相傳熱完成 的 。間冷式對大多數缺水地區焦化廠來說是必要 的 。由於冷卻介質 ——水沒有受到煤氣中有害介質 的污染而提高了其循環使用次數 。在初冷器內煤氣 被管內循環水不斷冷卻 ,其中多數焦油由氣相或小 液滴轉為液態進入分離系統進行分離 。由於其中有 大量萘的結晶析出 ,所以一般採用立管式初冷器的 工藝中要求初冷器後集合溫度不低於 25 ℃,以防冷凝液管堵塞 。而在採用橫管多級噴灑洗萘初冷器的 工藝中 ,由於噴灑液對萘的吸收而大大降低了萘結 晶堵塞管道 ,因此對於要求初冷器後集合溫度較低 的工藝來說 ,選擇冷卻面積大的橫管式初冷器是必 要的 。一般的直冷煤氣設備是塔 ,由煤氣與冷介質 的逆相直接接觸完成 。其中既包含熱量傳遞 ,也含 有組份物質的傳遞 ,因此煤氣直接冷卻 ,不但冷卻了 煤氣 ,而且具有淨化煤氣的良好效果 。據測定 ,在此 過程中煤氣中 90 %以上的焦油 、80 %左右的氨 、60 % 的萘 、80 % 的 H2 S 等可有效地被除去1 。對採用焦爐無煙裝煤的廠家來說 ,採用直冷式煤氣冷卻對煤 氣中夾帶煤粉的去除也是效果明顯的 ,因此 ,對於後 續淨化系統煤氣質量要求比較嚴格的廠家來說 ,在 煤氣進入淨化系統之初採用直冷除去大多數有害組 份是非常必要的 。由於煤氣與洗滌相的直接接觸 , 在直冷塔後應考慮對煤氣中夾帶水份的脫除 ,並由

於水相吸收大量的 H2 S 、NH3 、萘 、焦油 、煤粉等物質 ,
實際操作中應避免液相堵塞或腐蝕 。介於間 、直冷

各自優 點 , 一 般 使 用直 冷 式工 藝 的 廠 家 均 采 用 間
——直冷結合方式 ,即煤氣先在間接初冷器中冷卻 至 45 ℃後 再 進 入 直 接 冷 卻 器 進 一 步 冷 卻 至 25 ～

30 ℃。在此過程中冷卻了煤氣 ,一定程度上也淨化
了煤氣 。冷卻後煤氣含萘可降至 lg/ m3 以下 。

煤氣淨化工藝 - 2 2 　對煤氣中焦油的脫除及淨化回收

煤氣中大部分焦油是在焦爐噴灑過程中隨氨水冷卻下來 ,其它部分隨著煤氣的初冷及焦油捕集裝 置的使用而混合在氨水中 。目前各廠家採用的氨水 焦油分離裝置主要是依靠氨水 、焦油兩相比重不同 而分層分離 , 在分離過程中渣類也得到有效去除 。 根據使用設備的不同 ,可分為機械化澄清槽和焦油 氨水分離槽兩種形式 。操作要點主要是溫度及分離 時間 。相對來說 ,一般分離時間越長則分離效果越 好 ,而分離溫度卻由於靜置冷卻作用而變低 (溫度高 時焦油粘度小有利於分離) 。一般焦油氨水分離槽帶有自身保溫循環系統 ,能夠同時滿足溫度和分離 時間兩個因素的共同要求 ,我廠新工藝中採用了分 離槽式分離裝置 ,焦油外送含水較少超過 4 %以上 , 較原來舊系統有較明顯的優勢 ( 舊系統採用機械化 澄清槽式分離裝置) 。

煤氣淨化工藝 - 2 3 　煤氣中氨類的脫除

煤在乾餾時 ,其中大部分氮轉化成以氨為代表 的含氮化合物, 因此粗煤氣中含有 6 ～9g/ m3 的氨 。 由於氨的腐蝕特性 ,作為有害成分必須從煤氣中除 去 。目前採用的脫氨方法主要有三大類 :
a 水洗氨法回收氨 , 其中包括制濃氨水法 、間 接法制 (NH4) 2 SO4 、聯鹼法制 NH4 Cl 、氨分解法 。
b 硫酸吸氨法生產 (NH4 ) 2 SO4 , 其中包括飽和 器法和酸洗塔法 。
c 磷酸吸氨法回收氨 ,包括制磷酸氫二銨法和弗薩姆法,我廠舊系統採用半直接飽和器法回收氨 , 器後含氨可控制在 0 03g/ m3 以下 ( 目前已拆除) ,新 系統採用水洗氨和氨分解聯合流程 ,目前塔後含氨 約在 0 05g/ m3以下 。