焦炉煤气净化工艺流程的选择

焦炉煤气净化工艺流程的选择(2011-01-2413:14:42)标签：煤化工杂谈笑看人生分类：焦化类摘要：本文对我国煤气净化工艺的发展进行了回顾，提出了我国焦炉煤气净化工艺发展的方向以及选择工艺流程的原则。并推荐采用的焦炉煤气净化工艺流程以及各单元中应采用的行之有效的环保、节能技术。1焦炉煤气净化工艺的历史回顾我国焦炉煤气净化发展是与炼焦工业的发展紧密相连的。建国以前，我国焦化工业几乎是一片空白。建国以来，随着炼焦工业的发展，煤气净化工艺从无到有，蓬勃发展，技术水平和装备水平得到了不断提高。概括起来，大体上经历了三个阶段。第一个阶段是从20世纪50年代末到60年代中期，我国焦化厂的焦炉煤气净化工艺主要是以50年代从原苏联引进的工艺为基础、消化翻板饱和器法生产硫铵的老流程，以当时的武钢焦化厂、包钢焦化厂、鞍钢化工总厂、太钢焦化厂、马钢焦化厂等一批大型厂为代表。但该工艺存在流程陈旧、能耗高、环保措施不健全、装备水平低等问题。主要表现在初冷采用立管冷却器，冷却效率低；硫铵装置设备庞大，煤气阻力大，产品质量差，设备腐蚀严重；没有配套建设脱硫装置，终冷系统不能闭路，对大气和水体污染严重；在粗苯蒸馏系统采用蒸汽法，不但耗用大量蒸汽，产品质量也得不到保证。第二阶段是从60年代中期至70年代末期，随着我国自行设计的58型焦炉不断推广及炭化室高5.5米焦炉的诞生，对煤气净化工艺开展了与石油、化工行业找差距进行技术革新的阶段。在广大技术人员的努力下，在此期间我们将初冷流程改为二段冷却；开发了多种油洗萘代替终冷水洗萘；研制成功了终冷水脱氰生产黄血盐，解决了终冷水的污染问题；推广采用了溶剂脱酚和生物脱酚装置；以管式炉脱苯代替蒸汽脱苯，开发了双塔、单塔脱苯新工艺；在个别焦化厂设置了改良ADA脱硫装置（如：梅山焦化厂、北京焦化厂等）。除此之外，为了适应当时国内硫酸供应紧张的情况，开发和推广了一大批采用氨水流程的焦化厂（如：济钢、莱钢、邯钢、杭钢、安钢、攀钢等）。当时，我国生产浓氨水的厂家曾占了整个焦化厂总数的三分之一。但是，氨水流程也存在着设备腐蚀、堵塞严重、浓氨水产品质量低劣、产品滞销、开工率低等致命问题。因此，虽然经过我国工程技术人员的不断努力，焦炉煤气净化工艺有了一些进展，而从环保、能耗、技术水平、工艺装备、产品质量等方面来看，仍然未能摆脱落后的局面。第三阶段从改革开放以来算起，随着宝钢工程的建设，我国6米大容积焦炉的诞生，焦化厂的规模不断扩大，以及通过与国外技术交流，联合设计、技术引进等方式，先后引进了各种规模、不同工艺的多套装置，我国工程技术人员基本上掌握了全负压煤气净化工艺、AS洗涤脱硫工艺、脱酸蒸氨工艺、氨分解硫回收工艺、无饱和器法硫铵工艺、FRC法和T－H法脱硫脱氰工艺、索尔菲班法脱硫工艺、真空空碳酸盐法脱硫工艺、冷法和热法弗萨姆无水氨工艺以及与之相配套的生产浓硫酸和78%硫酸的工艺等国际先进技术，并在设备和材料国产化方面取得了突破性进展。在此期间我国焦化技术人员还自行开发了HPF法脱硫新工艺，消化创新了喷淋式饱和器代替半直接法饱和器生产硫铵装置。随着工艺技术的不断更新，生产过程自动化控制水平也得了提高，DCS集散型计算机控制技术得到了广泛的应用，从而使我国煤气净化技术和装备有了一个质的飞跃，迈向了国际先进行列。2我国焦炉煤气净化工艺的发展方向近年来随着国民环保意识的加强，国家环保法规日益严格，最近国家又制定焦化行业准入条件，对环保要求不断地提高。为了达到这些要求，焦化厂基建投资和操作费用大大增加，生产成本明显提高，而市场经济的深入运作，把焦化企业推向市场大势所趋，21世纪焦化企业将面临着严峻挑战。为了在市场竞争中求生存、求发展，焦化工作者应转变观念，在满足用户的净化煤气指标要求的前提下，把提高环保水平，消除或减轻环境污染；发展节能工艺；开发短流程，降低成本，增加效益；提高自控水平、实现生产过程优化控制，提高劳动生产率作为我国煤气净化工艺的发展方向。以环保、节能、效益为中心选择煤气净化工艺流程。3焦炉煤气净化工艺流程的选择上述多种型式的焦炉煤气净化工艺和单元装置，当前在我国焦化企业都已建成投产使用。应该说我们已经基本掌握了当今世界先进水平的各种不同煤气净化单元装置的操作和管理，完全可以根据用户的不同要求组合成各种焦炉煤气净化工艺流程。从焦炉煤气净化工艺流程的单元组成来看，流程的选择主要看采用什么方法脱除煤气中的硫化氢和氨，而当今国内外焦炉煤气净化技术发展趋势，其一是焦炉煤气脱硫脱氰装置设在终冷和洗苯前，使煤气尽可能在终冷前将大部分杂质除去，以减轻对水质和大气的污染，并降低对设备的腐蚀；其二是优先选择利用煤气本身的氨为碱源，脱除煤气中的硫化氢和氰化氨，这样可不需外加化学品，也利于综合利用。（1）采用以氨为碱源的HPF湿式氧化法脱硫为中心的煤气净化工艺流程。其基本组合见图1。图1以氨为碱源的HPF湿式氧化法脱硫为中心的煤气净化流程该流程选用以氨为碱源的HPF法脱硫脱氰工艺,并将其置于鼓风机前电捕焦油器之后负压操作，不再专门设置预冷装置，煤气系统温度梯度更趋合理。在各单元装置中采用如下行之有效的环保、节能技术。①选用带断液板的两段式横管冷却器，分段采出冷凝液，以节省低温水用量，将煤气冷却到22～25℃，最大限度地净化煤气，不再单独设脱萘装置；焦油氨水采用沉降除渣的静置分离工艺，以保证焦油含水量2%；采用蜂窝式沉淀管的电捕焦油器负压操作，有效地保护鼓风机；电动鼓风机采用液力偶合器或变频调速以节约能源。②在HPF湿式氧化法脱硫工艺中，再生塔采用预混喷咀及塔中部设置气泡分离器的节能高效技术。再生塔后尾气返回煤气负压系统，以减少氨的损失，杜绝对大气的二次污染。废液处理采用废液焚烧、接触法制取浓硫酸装置，生产的浓硫酸用于生产硫铵，可解决废液的污染等问题。③蒸氨塔采用喷射器回收次蒸汽技术，减少蒸氨的蒸汽用量，以节约能④采用喷淋式饱和器生气硫按，减少煤气系统阻力，降低鼓风机的耗电⑤根据宝钢经验，增设循环水的水垢析出防止剂及防腐蚀剂的注入装置，装设电导计来掌握循环水的电导度控制排污，以提高初冷器循环水出口温度，减少循环水量。优先选用溴化锂制冷装置，保护水资源，提高水的利用率。⑥放宽苯的回收指标，由塔后煤气含苯≤2g/m3放宽到4～5g/m3，减少脱苯系统的低温水用量以降低能耗。经过各单元生产装置的完善和优化组合而成的这套煤气净化工艺流程，预计在环保、节能、效益各方面能有较大的提高。由于选用了以氨为碱源的脱硫脱氰工艺以及受废液制酸装置规模的限制，该流程仅适用于煤气含硫化氢≤8g/m3、生产规模在年产100万吨焦炭以上的大型焦化企业选用。对于规模较小的焦化厂，可以采用脱硫废液回兑炼焦煤的方法处理；脱氨单元也可采用洗氨、蒸氨、氨分解的工艺，将分解后的尾气返回煤气负压系统的方案。（2）采用以真空碳酸盐脱硫为中心的煤气净化流程。其基本组合见图2。图2以真空碳酸盐脱硫为中心的煤气净化流程这种组合流程由于采用真空碳酸盐脱硫，其位置应放在苯回收工序的后面，为了避免在整个系统中设置终冷装置造成排污水的污染，可采用洗氨、蒸氨的方法脱除煤气中的氨和部分氰化氢、硫化氢，蒸氨后的氨汽采用间接饱和器生产硫铵，尾气回到脱硫前煤气系统。真空碳酸盐法脱硫属于湿式吸收法，采用真空解吸法再生，脱硫和再生系统均在低温下运行，腐蚀弱，对设备材料要求不高，吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢，基建费用低。该脱硫工艺脱硫效率高，在脱硫塔上部增加NaOH洗涤段，可使煤气中H2S含量降至0.2g/m3以下，可满足焦化企业准入条件的要求。所产硫磺转化率高，质量优良，克劳斯炉尾气返回吸煤气管道不会污染大气。而且再生塔的热源可用废热锅炉生产蒸汽和初冷器所产的热水均可利用，故余热利用好。该流程适用于煤气含硫化氢高的焦化企业，之所以该流程选用间接法生产硫铵是因为采用半直接法生产硫铵后，整个煤气系统的温度变化梯度大，还要设置终冷，造成流程长，能源利用不合理。至于前述各单元的节能、环保措施，该流程完全可以采用。（3）关于以氨硫循环洗涤（AS法）脱硫为中心的煤气净化工艺流程，在我国已有不少厂家采用，虽然该工艺也有不少优点，但由于其脱硫效率较低，一般只能达到煤气含硫化氢0.5g/m3的水平，不能满足焦化企业准入条件的要求。此外，该工艺技术装备水平高，要求的外部条件苛刻，必须严格操作，一个环节出了问题，将影响整个氨硫系统的正常操作，目前我国已投产的装置还存在着堵塞腐蚀等问题，建议在国内选用时应慎重考虑。