煤气净化工艺与技术培训

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1、焦炉煤气净化 工艺与技术,上海西洛飞环境科技有限公司 2013年10月,焦炉煤气净化工艺与技术,1. 焦化简介 2. 煤气净化与化产回收概论 3. 煤气的初步冷却与输送 4. 煤气的脱硫 5. 煤气中氨的回收 6. 煤气中粗苯的回收 7. 储罐与运输 8. 焦化废水处理,1. 焦化简介,1.1 煤的利用方法 1.2 炼焦基本工艺 1.3 焦化产品的生成过程 1.4 焦化产品的产率 1.5 影响焦化产品产率和质量的因素,返回,1.1 煤的利用方法,燃烧 直接燃烧，获得热能，如用煤加热食物、加热锅炉生产蒸汽和发电等。 气化 在一定条件下不完全燃烧，生产煤气，如发生炉煤气、水煤气等。 液化 在高温高

2、压下裂解和精制，制取液体燃料，如汽油等。 干馏 在隔绝空气下加热分解，生产焦炭、煤气和各种化工产品。 焦炭和煤气是钢铁生产、机械制造和化学合成工业的重要原料和燃料。从煤气中回收的化工产品主要有焦油、硫磺、氨、粗苯等。 炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业，在煤的各种利用方法中，炼焦工艺对煤的利用程度最高。 炼焦时，约75%变成焦炭，约25%变成煤气和化工产品。,返回,1.2 炼焦基本工艺,备煤车间 为焦炉制备符合炼焦用煤质量要求的煤料。 由卸煤、贮煤、配煤、粉碎等工段及带式输送机等组成。 有的焦化厂还有洗煤工段。 炼焦车间 将煤加热炼制成焦炭和煤气。 由炼焦、熄焦和筛焦工段组成。 有的大型焦化厂还

3、建有干熄焦装置。 煤气净化车间 将焦炉生产的荒煤气进行净化并回收化工产品。 由冷鼓、脱硫、脱氨、脱苯和废水处理等工段组成。 生产辅助设施 包括供水、供电、供汽及产品的检化验等。,返回,1.3 焦化产品的生成过程,配合煤装入焦炉炭化室后，在隔绝空气的条件下加热，逐步发生一系列的物理和化学变化。 200以下蒸出煤表面的水分，析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体。 随着升温，煤开始软化和熔融，形成胶质层，并分解产生气体和液体。600以下，从胶质层中析出初次分解产物（蒸汽和气体），主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、化合水及初次焦油气等，含氢量很低。 温度继续升高，胶质层开始固化形成半焦。挥发物从半焦中

4、逸出，进一步分解形成新的产物（氮与氢生成氨，硫与氢生成硫化氢，碳与氢则生成一系列的碳氢化合物及高温焦油等）。 温度继续升高，随着半焦中的挥发物不断逸出，半焦则收缩并变成焦炭。通常情况下，炭化室中焦炭成熟的最终温度为9501050，焦炭中残余的挥发分含量为1%2%。,返回,1.4 焦化产品的产率,炼焦过程中，焦炭与各种化学产品的产率与炼焦配合煤的质量、炼焦时各种工艺制度有关，产率如下（%对干煤）： 焦炭 7578 净煤气 1519 焦油 2.44.5 化合水 24 粗苯 0.81.4 氨 0.250.35 硫化氢 0.10.5 氰化氢 0.050.07 吡啶类 0.0150.025,返回,1.5

5、 影响焦化产品产率和质量的因素,主要影响因素：配合煤的质量、焦炉操作的各项工艺制度。 配合煤中挥发分含量及氧、氮、硫等元素对化学产品的产率和质量的影响最大。 挥发分高，则焦油、粗苯以及煤气的产率高。 含氧量高，则炼焦产生的化合水量高。 含氮量一般在2%左右，60%左右的氮残存于焦炭中，15%20%的氮与氢反应生成氨，其余则生成氰化氢、吡啶和其他含氮化合物。 含硫量决定煤气和焦油中硫化物的含量。干煤含硫量0.5%1.2%，其中20%45%转入煤气中，配合煤的挥发分、炼焦炉温越高，转入煤气中的硫就越多。,返回,1.5 影响焦化产品产率和质量的因素,炼焦炉温越高，初次分解产物在与炉墙接触时产生的二次

6、裂解就越多，焦油中的酚类及中性油类的含量降低，萘、蒽、沥青和游离碳的含量增加，焦油的密度增大。 二次裂解温度超过800时，在苯类产品中，甲苯、二甲苯等产率减少，苯产率增高。 炭化室炉顶空间温度过高，则化学产品的二次裂解加剧。 由于装煤不满而造成炉顶空间温度在全过程中偏高，则焦油、苯和氨的产率降低，化合水和氰化物的产率提高，甲烷和烃类分解，使煤气中的氢含量增加，煤气的热值下降。 炭化室内的压力大，增大了煤气泄漏的可能。 炭化室内负压则会吸入空气，部分化学产品在炭化室内燃烧，煤气的数量与质量均发生变化。,返回,2. 煤气净化与化产回收概论,2.1 净煤气的组成 2.2 煤气净化与化产回收 2.3

7、化产精制 2.4 煤气的资源化利用 2.5 国内常用的煤气净化基本流程,返回,2.1 净煤气的组成,煤气经回收化学产品和净化后即为净煤气，组成如下（体积%）： 氢气（H2） 5459 甲烷（CH4） 2428 一氧化碳（CO） 57 氮气（N2） 35 二氧化碳（CO2） 13 烃类（CnHm） 23 氧气（O2） 0.30.7 焦炉净煤气的热值为1758018420kJ/m3，密度为0.450.48kg/m3, 爆炸极限为6%30%,返回,2.2 煤气净化与化产回收,荒煤气含有各种杂质，必须经过净化以后才可利用。 工业用煤气的净化程度要求低，民用煤气的净化程度则要求较高。 煤气净化的任务是冷

8、却煤气，并回收煤气中的焦油、硫、氨、苯等化工产品。 煤气净化的过程一般包括冷却、输送、焦油分离、脱硫、脱氨、洗苯几个工序，民用煤气另需增加精脱萘和精脱硫。 煤气净化车间一般有：冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵（或水洗氨）工段、粗苯工段、污水处理工段组成。 煤气净化过程中回收的化工产品主要有：焦油、硫磺、硫铵（或无水氨）、粗苯等。,返回,2.3 化产精制,化产精制主要是指焦油加工和粗苯精制。 焦油加工的任务是通过物理、化学手段将焦油中的各种组分（轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等）分离出来，这些粗产品经过进一步加工后可得到苯酚、甲酚、二甲酚、纯吡啶、甲基吡啶、喹啉、古马隆树脂、精萘、精咔唑、蒽醌、

9、改质沥青、针状焦等高附加值的产品。 焦油加工的规模越大，加工的深度则越深，可提取的产品品种就越多。 粗苯加工的任务是对粗苯进行加工，获得纯苯、甲苯、二甲苯和溶剂油等产品。 焦炉煤气制甲醇。,返回,2.3 化产精制,粗苯精馏工艺,返回,2.3 化产精制,甲醇驰放气苯加氢工艺,返回,2.3 化产精制,焦油精制工艺,返回,2.4 煤气的资源化利用,作为燃料用于城市煤气、工业窑炉、发电 焦炉煤气制甲醇 焦炉煤气二甲醚,返回,2.4 煤气的资源化利用,返回,2.4 煤气的资源化利用,甲醇驰放气苯加氢工艺,返回,2.4 煤气的资源化利用,焦炉煤气制甲醇工艺,返回,2.4 煤气的资源化利用,焦炉煤气制甲醇工

10、艺,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,煤气净化系统 冷凝鼓风装置 脱硫脱氰装置 脱氨装置 脱苯装置 等 不同的煤气净化工艺流程主要差别 脱硫工艺选择 脱氨工艺选择,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,脱氨工艺 水洗氨蒸氨浓氨水工艺 水洗氨蒸氨氨分解工艺 冷法无水氨工艺 热法无水氨工艺 半直接法浸没式饱和器硫铵工艺 半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺 间接法饱和器硫铵工艺 酸洗法硫铵工艺,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,脱硫工艺 干法脱硫 湿法脱硫 以氨为碱源的TH法（TAKAHAX法脱硫脱氰和HIROHAX法废液处理工艺） 以氨为碱源的FRC法（FUMAKS-RHODACS法

11、脱硫脱氰和COMPACS法废液焚烧、干接触法制取浓硫酸工艺） 以氨为碱源的HPF法 以钠为碱源的ADA法 索尔菲班法（单乙醇胺法） AS法（氨硫联合洗涤法）,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,TH法脱硫+酸洗法硫铵 以煤气中的氨为碱源，1.4-萘醌二磺酸钠为催化剂的氧化法脱硫脱氰工艺。在吸收塔用循环脱硫液洗涤吸收煤气中的H2S和HCN，吸收了H2S、HCN的循环脱硫液送再生塔用压缩空气进行再生，再生的循环脱硫液送回吸收塔顶部循环喷洒，一部分循环脱硫液送入HIROHAX法废液处理部分。废液处理部分采用高温（273）高压（7.5Mpa）湿式氧化法将废液中的(NH4)2S2O3及NH4SCN

12、转化为硫铵和硫酸作为母液送往硫铵装置。 酸洗法硫铵即无饱和器法生产硫铵。它分为氨的吸收、蒸发结晶和分离干燥。 净化后煤气指标为H2S0.2g/m3，NH30.1g/m3。,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,FRC法脱硫+冷法无水氨 以煤气中的氨为碱源，以苦味酸为催化剂的湿式氧化法脱硫。脱硫废液与分离的硫磺一起送往制酸装置制酸。 冷法无水氨工艺是用磷铵溶液洗涤煤气，吸收煤气中氨后的磷铵溶液送解吸塔用蒸汽解吸，解吸出的氨汽经冷凝冷却后成为浓氨水，浓氨水再送精馏塔用蒸汽进行精馏，塔顶精馏出的无水氨气经冷凝后，得到无水氨产品。 净化后煤气指标为H2S0.02g/m3，NH30.1g/m3。,返

13、回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,冷法无水氨+索尔菲班法 使用弱碱性的单乙醇氨（简称MEA）水溶液直接吸收煤气中的H2S和HCN，属于湿式吸收法。 索尔菲班法脱硫产品为含H2S和HCN的酸性气体，它可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以用接触法生产硫酸。 净化后煤气指标为H2S0.2g/m3，NH30.1g/m3。,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,AS法（氨硫联合洗涤法） 氨硫循环洗涤脱硫是一种NH3和H2S联合处理工艺，该法以煤气中的NH3为碱源，在洗氨的同时脱除H2S和HCN。属于典型的湿式吸收法脱硫。脱硫塔设在洗氨塔之前。AS法脱硫一般由氨硫循环洗涤、脱酸蒸氨和氨分解硫回收组成

14、，从脱酸塔顶蒸出的含H2S的酸性气体采用克劳斯装置生产元素硫。AS法脱硫系统从脱酸塔顶蒸出的含H2S的酸性气体，也可以采用接触法生产硫酸；从蒸氨塔顶蒸出的氨汽可用来生产硫铵即通常所谓的间接法生产硫铵，也可生产无水氨即热法弗萨姆法生产无水氨或进行氨分解。氨硫循环洗涤有正压操作和负压操作之分，风机设置在脱硫洗氨之前的为正压流程，风机设置在洗苯之后的为负压流程。净化后煤气指标为H2S0.5g/m3，NH30.1g/m3。,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,HPF脱硫+半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺 此流程组合，是国内普遍采用的流程。 HPF脱硫是我国科技人员不断总结国内外已有的脱硫方法，自行研

15、制开发的以焦炉煤气中的氨为碱源，采用HPF新型高效复合催化剂从焦炉煤气中脱除H2S和HCN的新工艺。HPF脱硫工艺的脱硫流程与ADA法脱硫基本相似，采用的催化剂HPF为复合催化剂，它是以氨为碱源液相催化氧化脱硫新工艺，与其它催化剂相比，它对脱硫和再生过程均有催化作用（脱硫过程为全过程控制）。因此，HPF较其它催化剂相比具有较高的活性和较好的流动性。HPF脱硫的废液回兑到炼焦煤中，大大简化废液处理的工艺流程，是一种简单可行且经济的脱硫废液处理方法。,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,HPF脱硫+半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺 喷淋式饱和器是煤气经过预热器后进入饱和器的上段，然后分成两股沿饱

16、和器水平方向流动，每股煤气均经过数个喷头用含游离酸的母液喷洒，以吸收煤气中的氨，两股煤气汇合后从切线方向进入饱和器中心的旋风分离部分，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从上部中心出口管离开到下一个工序。喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室，喷淋式饱和器的上段和下段以降液管连通。 此流程组合不仅技术和设备国产化，而且具有工艺流程短、技术成熟先进、生产费用低、操作管理方便、工程投资低、占地面积小和环保措施好等特点。净化后煤气指标为H2S0.2g/m3，NH30.05g/m3。,返回,2.5 国内常用的煤气净化基本流程,HPF脱硫+水洗氨、蒸氨、氨分解工艺 此流程组合，也是国内普遍采用的流程。若硫铵没有销路，可采用此流程组合。这个流程组合是我国焦化工作者在消化国外技术的基础上开发的一种工艺流程。 此工艺是用蒸氨废水或软水洗涤煤气，吸收煤气中氨的富氨水送蒸氨塔用蒸汽蒸馏，蒸氨塔顶的氨汽经分缩后送氨分解炉，氨汽中的氨在高温和催化剂的作用下分解为氢气和氮气。氨分解尾气返回初冷前吸煤气管道，蒸