煤气净化技术方案

煤气净化技术方案

工艺技术选择

煤炭提质工艺产生的煤气，其净化工艺采用的主要技术包括：煤气的冷凝冷却及排送、焦油氨水分离、焦油、萘、硫化氢、氰化氢、氨等杂质的脱除以及粗苯的回收。

1、煤气的冷凝冷却

（1）高效横管间冷工艺

煤气高效横管间冷工艺。其特点是：煤气冷却效率高，除萘效果好；当煤气温度冷却至20～22℃，煤气出口含萘可降至0.5g/m3，不需另设脱萘装置即可满足后续工艺操作需要。

高效横管间冷工艺通常分为二段式或三段式初冷工艺。当上段采用循环冷却水，下段采用低温冷却水对煤气进行冷却时，称为二段式初冷工艺。为回收利用荒煤气的余热，通常在初冷器上部设置余热回收段，即构成三段初冷工艺。采用三段初冷工艺，回收的热量用作冬季采暖或其它工艺装置所需的热源，不仅可以回收利用煤气的余热，同时也可节省大量循环冷却水，节能效果显著。

（2）间直冷工艺

煤气的冷凝冷却也可采取先间冷，后直冷的“间直冷工艺”对煤气进行冷却。间直冷工艺的优点在于煤气在通过直冷塔冷却的同时，可对煤气中夹带的煤粉进行洗涤、净化，使去后续装置的煤气更加洁净；缺点是工艺流程较长，运行费用高，脱萘效果差，一般需单独设置后续脱萘装置。

2、焦油氨水的分离

焦油氨水的分离采用“混合分离工艺”，即从煤气管道气液分离器下来的焦油氨水混合液与初冷器下来的煤气冷凝液混合后，进入焦油氨水分离器内进行分离的工艺。目前，普遍采用的焦油氨水分离工艺有“卧式槽分离工艺”及“立式槽分离工艺”两种。

“卧式槽分离工艺”即传统采用的机械化氨水澄清槽式分离工艺；“立式分离工艺”即焦油氨水混合物首先经机械刮渣槽分出颗粒较大的焦油渣，然后进入立式焦油氨水分离槽内进行焦油氨水分离的工艺。生产实践表明，上述两种分离工艺均能达到工艺分离要求。

同卧式分离工艺相比，立式分离工艺中焦油氨水的分离效果要更好一些；同时，焦油氨水分离槽采用夹层式设计结构，分出的热氨水直接进入外层作为内层焦油保温所需的热介质，节省了由传统蒸汽保温所造成的热能消耗。

3、煤气中焦油雾的脱除

煤气中焦油雾的脱除采用电捕焦油器工艺完成。该工艺可将煤气中的焦油含量脱除到20mg/m3以下。

电捕焦油器通常设置在煤气鼓风机前，以防止煤气经鼓风机升温后煤气焦油中的萘挥发至煤气中，而使煤气中萘含量升高。

电捕焦油器沉淀极所采用的结构形式通常有管式及蜂窝式两种；由于蜂窝式结构形式排列紧凑、设备截面利用效率高，因而成为高效电捕焦油器所采用的沉淀极的主要结构形式，得到普遍采用；此外，为保证电捕焦油器电流操作性能的稳定，采用恒流电源新技术取代传统的硅整流器技术。

4、煤气脱硫

煤气采用的脱硫方法有AS法、真空碳酸盐法、乙醇胺法等吸收法脱硫工艺；以及HPF法、FRC法、ADA法等氧化法脱硫工艺。

（1）AS法、真空碳酸盐法、乙醇胺法等吸收法脱硫工艺，通常可将煤气中的硫化氢脱至200～500mg/m3；脱硫富液经解吸再生，产生出含有硫化氢的酸性气体；该酸性气体可采用接触法制取硫酸或采用克劳斯法制取硫磺。

吸收法脱硫工艺的特点是：无废液或废液量很少，酸汽后处理工艺相对简单、可靠，但其脱硫效果不能满足行业脱硫标准硫化氢含量≤300mg/m3的要求。

（2）湿式氧化法脱硫工艺，脱硫脱氰效率高，通常可将煤气中的硫化氢脱至100mg/m3以下；富液经氧化再生，生成单质硫及硫化物盐类。对采用以氨为碱源的湿式氧化法脱硫工艺（如FRC法、HPF法等），可采用废液焚烧工艺对生成的单质硫及硫化物盐类进行焚烧处理，制取硫酸；对采用以钠为碱源的湿式氧化法脱硫工艺（如ADA法等）对生成的单质硫可经熔硫后外销，或将过滤出的硫膏直接外销。废液则采用提盐或还原热解工艺加以处理。

（3）HPF湿式氧化法脱硫工艺以煤气自身含有的氨为碱源，HPF为催化剂，具有脱硫效率高（脱硫可达98%，脱氰可达80%），投资省、运行成本低、易于操作等优点，因而在行业内应用广泛，具有较好的发展前景。但该脱硫工艺目前尚不够完善，存在的问题主要是：

脱硫过程中产生NH4SCN和（NH4）2S2O3等副盐类缺乏有效的处理工艺；当脱硫液中盐类浓度积累较高时，严重影响脱硫效率，废液外排又会造成环境污染；生成的单质硫纯度低、质量差、销售困难。

（4）国产化真空碳酸钾法脱硫工艺特点是：与煤气初冷工艺结合，直接高效利用荒煤气余热用于富液解吸；吸收和解吸采用两段法，以提高脱硫效率，塔后硫化氢可脱至200mg/m3或更低。此外，由于真空碳酸钾法脱硫工艺配置在煤气净化工艺流程的最末端，脱硫液再生后产生的硫化氢酸汽浓度高、杂质少，可采用湿式或干式接触法工艺制取98%硫酸，用做焦化厂硫铵装置生产硫酸铵的原料或外销；也可采用克劳斯工艺制取元素硫，其纯度可达99%以上。

净化工艺流程

1、鼓冷工段

（1）工艺流程

煤气在集气管被循环氨水喷洒冷却至70～80℃后，沿吸气管经气液分离器进入直冷塔；氨水由直冷塔上部喷淋，下部带有煤焦油的氨水进入冷环水槽；煤气由直冷塔下部进入，上部排出进入间冷器；将煤气冷却到40～45℃。煤气经电捕焦油器后进入罗茨鼓风机加压，煤气送回回转炉做燃料、外供煤气送脱硫工段。

从气液分离器出来的煤焦油氨水，自流入热环水槽静置分离煤焦油，从直冷洗涤塔出来的煤焦油氨水，自流入冷环水槽静置分离煤焦油，煤焦油经煤焦油中间槽后用泵送至煤焦油贮槽脱水，热循环氨水用泵送至炉集气管循环使用；冷循环氨水送至直冷洗涤塔循环使用。

从间冷器出来的焦油氨水，自流入冷环水槽静置分离煤焦油，焦油用泵送至焦油贮槽脱水，冷循环氨水用泵送至间冷器循环使用。

从焦油贮槽脱水后的焦油（水分＜4%）经焦油泵后外送。

（2）工艺特点：

①投资小，便于操作；

②煤气中焦油去除率高；

③采用两段直、间冷循环水，符合块煤干馏回收焦油的工艺特点；

④技术成熟，在生产中已有应用。

2、脱硫工段

（1）工艺流程

来自鼓冷工段的煤气进入脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，经洗涤后的煤气H2S含量小于200mg/Nm3，脱硫煤气进捕雾段除去雾滴后送至煤气柜。

吸收了H2S的脱硫液从脱硫塔底流出，经液封槽进入反应槽(溶液循环槽)，经补充从催化剂贮槽滴加催化剂溶液后，用循环泵送到溶液加热器，使溶液保持在35℃左右进入再生塔；同时从再生塔底部通入压缩空气和脱硫富液，使溶液在塔内得以氧化再生。再生后的脱硫液返回脱硫塔顶循环喷淋脱硫。

再生塔浮选出的硫磺泡沫，利用位差自流到硫泡沫槽，再由硫泡沫泵加压后送连续熔硫釜，用蒸汽加热使硫熔融，并与清液分离，清液入溶液缓冲槽降温后由液下泵送至溶液循环槽循环使用，得到的硫放至冷却盆，冷却后外售。

（2）工艺特点：

①采用煤气中自身含有的氨为碱源，以PDS加栲胶为复合催化剂。具有脱硫效率高、基建投资省、运行稳定和操作费用低等特点。

②脱硫塔采用高效且比表面积大的新型填料。

3、气柜及加压站工段

（1）工艺流程

由脱硫工段来的煤气经过气柜前煤气水封进入气柜储存，再经煤气加压风机供甲烷化合成车间。

（2）工艺特点：

进入水封前管道上安装有煤气气动调节阀与流量计构成一个调节回路，通过外送煤气用户的使用量调节气动阀的开度，使流量计保持一定值，气柜高低报警与煤气加压机连锁，并且净化车间罗茨风机的停止信号与煤气加压机连锁用以保证系统安全稳定运行。气柜三塔间水封，由氨水泵房自吸泵由氨水池抽送，水封多余氨水流回氨水水池，形成循环，间歇补水。冬季为防止水封冰冻，设置蒸汽加热管道。