焦炉煤气净化的优化

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-冷凝液槽初冷器的作用是脱除煤气的水汽，回收约30~40%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---初冷器操作煤温度℃1520253035含萘mg/m3249.5378.3564.89011399.6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40~60%。煤气温度控制---初冷器操作初冷器清洗：管间清洗建议采用热氨水，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2~5g/Nm3，是细小悬浮的焦油雾滴，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：建议改造为液态排渣，从根本上解决渣和废气问题。煤气净化安全焦炉煤气的爆炸极限为5～30%，燃点600℃，密度0.48～0.52Kg/m3，具有燃烧速度快，容易爆燃的特点。所以净化工艺安全要关注以下特点：煤气管道和设备的气密性检查，特别是负压系统，包括法兰、水封、放散管等。煤气密度低，在受限空间内作业要重点监测最高位置的可燃气体监测。应该隔断蒸汽与煤气系统的直接连接，包括水封和管道吹扫。谢谢！