金牛天铁焦炉煤气净化工艺改进

吴禄伟

（金牛天铁煤焦化有限公司，河北涉县056404）

金牛天铁焦炉煤气净化工艺改进

吴禄伟

（金牛天铁煤焦化有限公司，河北涉县056404）

针对焦炉煤气净化系统在实际生产过程中出现的一些问题，分析出其产生原因。通过优化脱硫、粗苯技术指标、更换HDPE材质硫酸管道、改造蒸氨塔塔盘、增设机后煤气交通管道、改造预热器抽芯等改进措施，优化了焦炉煤气净化工艺，提高了焦炉煤气净化效率，降低了生产成本，取得了较高的社会和经济效益。

焦炉煤气;净化;脱硫废液;蒸氨塔;预曝气

1 引言

金牛天铁煤焦化有限公司现有两座60孔JNX70-2型复热式焦炉，设计生产能力150万t/a焦炭，焦炉煤气最大发生量可达72 000 Nm3/h。由于炼焦所需的原煤中除含有碳、氧、氢等元素外，还含有大量氮、硫等杂质元素，使得焦炉煤气夹带大量杂质，不利于焦炉煤气的输送及使用，必须对其进行净化处理。金牛天铁煤焦化有限公司的焦炉煤气净化系统包括鼓风冷凝工序、硫铵工序、终冷洗苯工序、脱硫工序、废水处理工序等。

2 工艺简介及流程图

从焦炉来的荒煤气、焦油、氨水混合液经气液分离器气液分离后，荒煤气进入横管式煤气初冷器分三段进行冷却。冷却后的煤气经电捕焦油器脱除焦油雾，被煤气鼓风机输送到饱和器。煤气在饱和器内经循环母液喷洒，脱除煤气中氨，生成硫酸铵。从硫铵工序来的煤气，经过间接式终冷塔冷却后进入洗苯塔，自下而上与塔顶喷洒的贫油逆向接触，脱去煤气中的苯，洗苯后的煤气经塔顶捕雾器脱除油雾后送往脱硫塔。在脱硫塔中，煤气与来自再生塔的贫液（碳酸钾溶液）逆向接触，煤气中的H2S、HCN等酸性气体被吸收。同时，在脱硫塔上段设置碱洗段，通过加入2．5%NaOH碱液，进一步脱除煤气中的H2S，确保煤气中的H2S含量≤0．5 g/m3。焦炉煤气在净化过程中，产生的蒸氨废水及酚氰废水全部送往水处理进行生化处理，达到国家一级排放标准外排。焦炉煤气净化工艺流程见图1。

3 存在问题

由于设备老化、操作不当、设计不合理等原因，使焦炉煤气净化系统在实际生产过程中，出现了一些问题，对生产的安全、稳定运行造成了一定影响。

3.1 蒸氨塔效率降低

蒸氨塔采用浮阀式蒸氨塔，该塔型在使用过程中，由于氨水腐蚀，导致浮阀架变形或损坏，浮阀脱落，使安装孔变为直通；同时由于氨水中携带少量焦油，浮阀与塔体或浮阀架粘结，使浮阀作用失效，达不到设计的传质传热效果，导致蒸氨塔处理能力下降，工序后废水COD、氨氮指标严重超标，影响废水处理工序的稳定运行。

3.2 脱硫塔阻力异常升高

脱硫塔在运行过程中，出现脱硫塔阻力由正常的1 000 Pa左右升高到2 000 Pa，最高时可达3 000 Pa的现象，严重影响鼓风机后的煤气输送，成为车间的安全隐患。通过对岗位记录、历史趋势调查发现，脱硫塔阻力偏高主要是由脱硫塔碱洗段造成的。进入其内部检查发现，碱洗段填料附着大量油类、结晶物等杂质，通过化验分析，确定为洗苯塔后煤气夹带的洗油、萘等物质。

3.3 硫酸管道材质冲刷腐蚀严重

生产硫酸铵用的浓硫酸由油库经硫酸输送泵输送到硫酸高置槽，硫酸高置槽位于硫铵结晶楼顶层，高近30 m。硫酸输送管线长，弯头多，而93%的浓硫酸比重大，这就造成硫酸输送泵的输送压力过高，对输送管道（尤其是弯头部分）的冲刷严重，形成的漏点较多，安全隐患严重。

图1 焦炉煤气净化工艺流程图

3.4 饱和器煤气交通设计不合理

设计中，饱和器煤气交通管道直接连接净化后煤气管道。饱和器进口的煤气阀门不严，如果对其进行检修作业，将会影响后续工序的正常生产。而如果不对饱和器进行检修，单台运行情况下，遇到突发状况就会面临着全面停工的危险。

3.5 煤气预热器堵塞严重

原设计中，为保证硫铵工序的正常生产，鼓风机后煤气进入饱和器之前，需要经煤气预热器加热到50℃左右。为节约蒸汽消耗，对鼓风机后煤气管道进行了保温改造，效果良好，这就造成预热器基本处于停用状态。机后煤气中夹带的焦油在煤气预热器换热管中不断积聚，造成预热器的堵塞现象加剧，阻力增高，鼓风机后煤气输送不畅，机后压力最高超过20 000 Pa。

3.6 贫油冷却器堵塞严重

洗油在洗涤过程中，不断吸收煤气中的萘、酚等芳香族化合物，饱和或遇冷后又会析出。排除不及时，就会不断附着在设备及管道上，贫油冷却器经常因此堵塞，造成系统运行不畅，出现阻力过大的问题。这就要经常用蒸汽进行加热清扫，造成能源的浪费。

3.7 脱硫废液处理问题

脱硫废液原来直接经泵送往水处理，其中含有高浓度的硫化物、氰化物及硫氰化物，这些都是严重影响细菌活性的剧毒物质，容易造成细菌大量死亡，使生物系统面临瘫痪的可能，使集团公司各焦化厂的焦化废水无法处理，进而造成严重地环境污染事故，不利于集团公司对国家环保政策的落实。

3.8 水处理工序超负荷运行

水处理系统经过调试投入使用后，由于要同时处理天铁集团焦化厂、金牛天铁公司和天利煤焦化公司的蒸氨废水，处理量大，整个工艺长期超负荷运行，存在后序系统不适应、出水指标波动异常、微生物严重膨胀等问题。

4 改进措施

4.1 改造蒸氨塔塔盘

通过采用径向侧导喷射塔盘技术对2#蒸氨塔进行技术改造以后，蒸氨塔正常处理能力为50 m3/ h，最大处理量可达到60 m3/h；操作弹性增大，当焦炉产量调整较大时，处理效果仍能保证；在进蒸氨塔废水含氨氮约5 000 mg/L左右时，出塔废水全氨含量可保证小于150 mg/L，保证了蒸氨废水的处理效果，减轻了废水处理系统的负荷，降低了处理成本。

4.2 优化脱硫、粗苯技术指标

分析得出，终冷洗苯的操作指标对脱硫系统结晶物的产生影响很大。通过提高贫液温度，对脱硫塔进行热洗同时，严格控制终冷后煤气温度、入洗苯塔贫油温度等技术指标，有效地改善了脱硫塔阻力升高的状况，确保了生产稳定。

4.3 更换HDPE材质硫酸管道

原有浓硫酸输送管道材质为普碳钢，长时间使用，焊接接头与弯头部分腐蚀现象厉害。HDPE（高密度聚乙烯）材质具有良好的耐热性和耐寒性，以及较高的刚性和韧性，化学稳定性好，机械强度好。采用HDPE材质的更换管道后，在提高硫酸输送的运行可靠性的同时，又消除了安全隐患，保证了职工的生命安全。

4.4 增设机后煤气交通管道

通过增加鼓风机后至粗苯洗苯塔后的煤气交通管道，在不影响后续工序正常生产的前提下，使煤气绕开饱和器，顺利地完成饱和器的检修工作。

4.5 预热器抽芯改造

通过对预热器进行改造，拆除其内部换热管，使煤气直接进入饱和器，增大煤气通道，避免由于焦油积聚堵塞通道，使机后压力得到了有效地降低，确保了煤气外送的畅通。

4.6 加强粗苯操作指标控制

根据循环洗油的化验结果，以及对粗苯排渣情况、粗苯的质量状况、贫油温度、洗油循环量等指标进行统计分析，我们重新制定了再生器的排渣周期，从而改善了系统循环油的质量，克服了贫油冷却器容易堵塞的现象，稳定了粗苯工序的生产。

4.7 采用脱硫废液预处理工艺

通过采用华南理工设计院的脱硫废液预处理工艺进行改造，采用混凝—Fenton反应—沉淀分离的工艺方法，有效地使脱硫废液COD由30 000 mg/L降至2 000 mg/L以下、氰化物由500 mg/L降至30 mg/L、硫化物由900 mg/L降至90 mg/L，极大地降低了水处理工艺的生产负荷，既实现了脱硫废液的无污染排放，又保证了水处理系统的运行稳定，创造了很好的经济效益和社会效益。

4.8 新增预曝气池

通过新增预曝气池，对蒸氨废水进行预处理，降低后续工序生产负荷，改善出水指标。预曝气池投用后，其出水COD指标可降到700 mg/L以下，处理效率可达90%以上。在实际操作过程中，通过采取合理调整水处理药剂添加方式、优化各生物系统的pH区间、重新标定各生物系统的溶解氧操作范围、整合了深度系统药剂的混凝配方等手段，对水处理工艺进行了改进，提高了微生物除碳效率，实现了微生物硝化与反硝化反应的动态平衡，提高了污泥沉降效果。

5 结束语

针对焦炉煤气净化系统生产运行中出现的一些问题，所采取的一系列改造，实施效果良好，在满足用户净化煤气指标要求的前提下，不断优化焦炉煤气净化工艺，提高焦炉煤气净化效率，降低生产成本，使环保、节能、效益协调发展。

Improvement on Coke Oven Gas Cleaning Process of Jinniu Tiantie

WU Lu-wei
(Jinniu Tiantie Coking Co．,Ltd．,Handan,Hebei Province 056404,China)

The paper analyzes the reasons for problems occurring in actual production process at coke oven gas cleaning system．By means of optimizing desulphurization,and the technical indices of crude benzene, exchanging sulphuric acid piping with HDPE material,modifying the base of ammonia distillation tower, adding gas interconnecting pipe after machine and improving preheater element,the process of coke oven gas cleaning was optimized with improved gas cleaning efficiency and lowered production cost．High social and economic benefits were achieved．

coke oven gas;cleaning;desulphurized waste liquid;ammonia distillation tower;pre-aeration

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．003

2015-01-14

2015-02-03

吴禄伟（1982—），男，本科，工程师，主要从事焦炉煤气净化方面的研究工作。