煤化工煤焦油逸出废气回收利用技术研究

闾振华，王继斌，霍保全

（中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066004）

煤化工煤焦油逸出废气回收利用技术研究

闾振华，王继斌，霍保全

（中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066004）

通过对河北省秦皇岛市耀华玻璃工业园有限公司地下300 m3储油罐煤焦油逸出废油气进行实验室模拟实验，现场实际工程设计、制造、安装、调试、检验等实践研究，采用“冷凝+自激吸收器+吸收+活性炭吸附”油气处理回收技术，并独创了自激吸收器新技术，处理后的煤焦油逸出废气完全达到了国家《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB 16171-2012）的相关要求。

煤焦油；逸出废气；冷凝；自激吸收器；回收利用

10.3969 /j.issn.1008-813X.2013.06.014

Abstract：Carried out the stimulation experiment in lab on the exhaust gas escaping from the coal tar in the 300 m3underground oil tank of Hebei Qinhaungdao Yaohua Glass Industrial Park Co.Ltd.,and the practical research on the spot engineering design,manufacture,installation,debugging and checkout,used the recovery and utilization technology"condensation+free running absorber+adsorption+activated carbon adsorption",originally created the new technology of free running absorber.Results show that the treated exhaust gas escaping from coal tar is up to the related requirements of Emission Standard of Pollutants for Coking Chemical Industry(GB 16171-2012).Key words： coal tar； escaped exhaust gas； condensation； free running absorber； recovery and utilization

1 废油气的组成

秦皇岛耀华玻璃工业园有限公司所用的煤焦油油料是煤化工炼焦工业煤热解产物之一，在常温下是一种黑色粘稠混合物，不流动，主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烃含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。其化学成分及比例为：碳占88.6%，氢占4.6%，其他杂质及挥发物占6.8%，热值达到8 600大卡以上。煤焦油油料的各组分性质有差别，但性质相近组分较多。

在实验室，用可控温加热炉对秦皇岛耀华玻璃工业园有限公司的煤焦油进行逐温加热，到65℃时煤焦油开始融化，75℃开始逸出废气，85℃时开始流动，至105～110℃时完全转化为液体，经做大量实验对比，该公司所用的煤焦油在85℃以上才能流动，固体状的焦油（渣油）在正常条件下有升华废气产生，加热产生的废油气不溶于水、乙醇、甲醛等，可溶于三氯甲醛、四氯化碳、丙酮、苯、重质苯（苯、甲苯、二甲苯混合物）、氯代苯、甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、丁醇、汽油、柴油等。可用水蒸气在其达到105℃以上融化时进行吹脱，其逸出废气化学成分非常复杂，其中苯可溶物为6.8 mg/m3，硫化氢为1.2 mg/m3。

2 废油气治理工艺及治理过程

2.1 治理效果

治理工艺采用“地下储油罐-直冷冷凝器-废气自激吸收器-吸附塔-排放”流程，如图1所示。

图1 地下储油罐-直冷冷凝器-废气自激吸收器-吸附塔-排放工艺流程

从储油罐中溢出的挥发性热油气，首先进入直冷冷凝器冷却降温，使呈气雾状的油气在冷凝器中初步凝结，凝结后的油液聚集到冷凝器底部。其余易凝废气在风机的作用下进入废气自激吸收器[2]，在油水分离器中被液体捕集，最后由返液泵回输到储油罐中。另有一部分冷凝点更低、挥发性更强的油气，不能在常温下凝结，需要通过洗涤塔，在洗涤塔中喷入吸收液，通过吸收、除雾，最后将气体中的难凝物质洗涤干净。经过冷凝、分离、洗涤等工艺过程后，气体中还会有异味产生，为此，最后又设置了活性炭吸附塔。活性炭是一种多孔结构的物质，其微孔表面积是体积的400多倍，具有极强的吸附能力[3]，是目前国内外普遍采用的净化技术。异味经活性炭吸附后得以去除，解决了企业周边多年的异味污染问题。

2.2 治理工艺

经反复模拟试验及在企业实施地下300 m3煤焦油储罐逸出废气的现场污染治理工程，证明“冷凝+自激吸收器+吸收+活性炭吸附”技术可有效解决煤化工废焦油逸出废气的污染问题。独创的自激吸收器用于煤焦油逸出废油气治理新技术，填补了国内同行业治理技术空白。经监测，在吸附塔排放口净化后的废气中苯可溶物为0.45 mg/m3，硫化氢为0.04 mg/m3，完全达到了国家《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB 16171-2012） 中的相关要求[1]。

3 治理废油气主要设备

3.1 冷凝器 （DKL-1.0）

常用的冷凝器有接触冷凝器和表面冷凝器。接触冷凝器的特点是有害废气直接与冷凝剂接触。表面冷凝器的特点是在冷凝器内有害废气与冷凝剂隔开，两种流体完全不接触，不会造成二次污染，为了方便、简洁又能达到效果，本研究采用表面冷凝器（Ф1 000×4 400）。

3.2 油水分离器 （DKY-2.0）

油水分离器采用多管冲击式分离技术，内部设一道隔板和一组垂直配置的水浴室，有害废气从喷管中冲击油水分离器的溶剂，充分与溶液接触，被溶剂有效捕集，达到净化的目的。捕集后的油料，通过油泵回输到储油罐中。根据秦皇岛耀华玻璃股份有限公司的实际情况，油气分离器的水封高度设为100～150 mm即可，为保证液气充分分离，更大限度地对可溶废气溶解吸收，另配备一台搅拌装置。

3.3 吸收塔（DKS-1.0）

吸收塔要求气液接触面积大，接触时间长，气体吸收反应良好，压力损失小，并且适用于大气量烟气处理，主要有喷淋塔、填料塔、板式塔等类型。吸收塔直径1 000 mm，高4 800 mm。用5 mm普通碳钢Q235，在塔内设2层吸附剂支撑，上部设除雾器。丝网填料吸收塔吸收效率高，占地面积小，运行成本低，效果比较好。丝网填料吸收塔的丝网填料是主要构件，采用不锈钢纤维丝编织而成。丝网填料吸收塔是近年来发展起来的新技术，密集的丝网可以非常有效地拦截各种细微的油滴，吸附效果明显[5]。

经过试验得知，废油气的化学成分非常复杂，其中大部分物质可以燃烧，考虑该公司的油料特性，必须先进行油气分离，溶解吸收液可考虑使用三氯甲烷、四氯化碳、丙酮、柴油、甲苯等。

3.4 吸附塔（DKF-1.0）

按吸附及运动状态的不同，异味吸附设备可分为固定床吸附器、移动床吸附器、流化床吸附器和其他类型的吸附器。固定床吸附器适合较低浓度的废气净化，主要由壳体、吸附剂、吸附剂承载装置、气体进出口和脱附剂进出口管等部件组成。选择吸附剂时最重要的是看其饱和吸收量是否大和选择性是否好，除此之外，还需具备解吸容易、机械强度高、稳定性好、气流通过阻力小等条件。吸附剂最常用的是活性炭，活性炭对非极性饱和的化合物优先吸附，常用于吸附含碳氢化合物的废气[6]。固定床层厚0.5 m左右，结构简单、工艺成熟、性能可靠，特别适合中小、分散、间歇性的污染源治理。

3.5 其他设备

本装置选用2台9-26/9-19 4A型引风机。其风量在2 198～3 200 m3/h/824～1 700 m3/h，电机功率 5.5 kW/3 kW，全压为3 400～3 850 Pa/3 252～3 584 Pa。还搭载2台功率1.5 kW的50CYZ-A-12型自吸式离心泵，流量控制在15 m3/h左右。考虑到常温下焦油的不流动性，废油气的输送管使用有蒸汽加热可调的双层管，管径为100～200 mm，净化后的送气管选用管径50 mm的规格[4]。

4 操作规程及注意事项

4.1 操作规程

开启地下水水井泵为冷凝塔供水，根据进气量大小调节进水阀与回水阀，使冷凝效果最佳且节约水资源。到油罐顶部打开需要净化废气的粗管道阀门，然后打开1号风机，使从冷凝塔流出的油气依次进入油水分离器、吸收塔等设备，根据气压大小调节风量阀门。打开冷凝塔底部和油气分离器侧部蝶阀。打开水泵控制器，根据油水分离器水槽水位高低自动开启或关闭返油泵。打开吸收塔柴油循环泵，使吸收塔喷淋液（柴油）循环喷淋。根据净化系统的风压情况或打开2号风机，或打开旁通风道阀门，同时关闭风机，让余气进入吸附塔进行处理，净化后的气体排入空气中。

4.2 注意事项

各个处理装置的温度要控制好。油水分离器、吸收塔、吸附塔的气压计达到标准上下限时，需根据具体情况打开、关闭或调节风机风量。

5 结语

通过冷凝和吸收、吸附集成工艺的耦合，不但可以回收废油气，使其变废为宝，降低成本，增加效益，而且对环境保护工作具有重要的意义，一定程度上也消除了安全隐患。其环境效益和经济效益显著。本设计治理工艺和技术比较成熟，研制价格低廉，有利于在国内焦化行业废油气回收中的推广使用。

[1]国家环保部，国家质量监督检验检疫总局.GB 16171-2012炼焦化学工业污染物排放标准[S].北京：中国环境科学出版社，2012.

[2]冯军.冷凝法油气回收装置研究和应用[J].低温与特气，2008，26（6）：21-23.

[3]杨正山.柴油吸收法油气回收装置的工艺特点及应用[J].炼油技术与工程，2007，37（5）：40-42.

[4]崔永超.成品油油库油气综合处理技术及工艺设计[J].广州化工，2010，38（9）：247-248，254.

[5]吴忠标.实用环境工程师[M].北京：化学工业出版社，2001：272-275.

[6]周兴求.环保设备设计手册——大气污染控制设备[M].北京：化学工业出版社，2004：338-354.

（编辑：程 俊）

Research on Recovery and Utilization Technology of Exhaust Gas Escaping from Coal Tar of Coal Chemical Industry

Lv Zhenhua,Wang Jibin,Huo Baoquan
（Environmental Management College of China,Qinhuangdao Hebei 066004,China）

X701

A

1008-813X（2013）06-0048-03

2013-09-20

2012年河北省科技厅社会发展研究课题《焦化行业废油气回收利用技术研究》（12274516）

闾振华（1965-），男，四川郫县人，毕业于西北农林科技大学环境工程专业，硕士，副教授，主要从事环境工程教育与研究工作。