煤炭高温热解荒煤气净化

焦炭作为冶金工业的主要原料被炼铁厂大量使用。炼焦用煤在复杂的地质状况下含有上百种成份 ,这样煤在焦炉中成焦的同时 ,其中多种成份将随煤气一起进入下面工序。随着用户对煤气需求质量的不断提高 ,对煤气净化并除去其中多种成份的净化工艺便产生了,这样经过处理后的煤气称之为净煤气。

对煤气进行净化主要是指对煤气中多种成份的有效脱除 ,具体包含以下内容 :

（1）完成对出炉煤气的冷却和输送任务。

（2）对煤气中 H2S 、HCH 等酸性气体的脱除。

（3）对煤气中 NH3类碱性气体的脱除。

（4）对煤气中焦油类、苯类等的脱除及回收。

（5）对煤气中萘的脱除及回收。

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。本文将对主要工序包括初冷、脱硫、脱氨、脱萘、回收粗苯等作进一步阐述。

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 650～800 ℃降至 25 ℃左右的处理过程。一般的初冷器冷却方法通常有间接式、直接式、间-直结合式三种。根据冷却设备的不同又可分为直冷式喷淋塔、立管式初冷器和横管式初冷器。间接式煤气冷却是指水在冷却煤气过程中不与煤气接触而是通过换热器的两相传热完成的。间冷式对大多数缺水地区焦化厂来说是必要的。由于冷却介质—水没有受到煤气中有害介质的污染而提高了其循环使用次数。在初冷器内煤气被管内循环水不断冷却 ,其中多数焦油由气相或小液滴转为液态进入分离系统进行分离。由于其中有大量萘的结晶析出 ,所以一般采用立管式初冷器的工艺中要求初冷器后集合温度不低于 25 ℃,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 ,因此对于要求初冷器后集合温度较低的工艺来说 ,选择冷却面积大的横管式初冷器是必要的。一般的直冷煤气设备是塔,由煤气与冷介质的逆相直接接触完成。其中既包含热量传递 ,也含有组份物质的传递 ,因此煤气直接冷却 ,不但冷却了煤

气 ,而且具有净化煤气的良好效果。据测定 ,在此过程中煤气中 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。对采用焦炉无烟装煤的厂家来说 ,采用直冷式煤气冷却对煤气中夹带煤粉的去除也是效果明显的 ,因此 ,对于后续净化系统煤

气质量要求比较严格的厂家来说 ,在煤气进入净化系统之初采用直冷除去大多数有害组份是非常必要的。由于煤气与洗涤相的直接接触,在直冷塔后应考虑对煤气中夹带水份的脱除 ,并由于水相吸收大量的 H2 S 、NH3、萘、焦油、煤粉等物质 ,实际操作中应避免液相堵塞或腐蚀。介于间、直冷各自优点 , 一般使用直冷式工艺的厂家均采用间—直冷结合方式 ,即煤气先在间接初冷器中冷却至45℃后再进入直接冷却器进一步冷却至 25 ～30 ℃。在此过程中冷却了煤气 ,一定程度上也净化了煤气。冷却后煤气含萘可降至 lg/ m3 以下。

煤气中大部分焦油是在焦炉喷洒过程中随氨水冷却下来 ,其它

部分随着煤气的初冷及焦油捕集装置的使用而混合在氨水中。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,在分离过程中渣类也得到有效去除。根据使用设备的不同 ,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 ,一般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) 。一般焦油氨水分离槽带有自身保温循环系统 ,能够同时满足温度和分离时间两个因素的共同要求 ,新工艺中采用了分离槽式分离装置 ,焦油外送含水较少超过 4 %以上,较原来旧系统有较明显的优势 (旧系统采用机械化澄清槽式分离装置) 。

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三大类:（1）水洗氨法回收氨,其中包括制浓氨水法、间接法制 (NH4) 2 SO4、联碱法制NH4 Cl 、氨分解法。（2）硫酸吸氨法生产 (NH4 )2 SO4 , 其中包括饱和器法和酸洗塔法。（3）磷酸吸氨法回收氨 ,包括制磷酸氢二铵法和弗萨姆法 ,旧系统采用半直接饱和器法回收氨,器后含氨可控制在 0.03g/ m3以下 ( 目前已拆除) ,新系统采用水洗氨和氨分解联合流程 ,目前塔后含氨约在 0.05g/ m3以下。