煤焦油脱水废气治理技术研究

张燕京

（河北省知识产权保护中心，河北 石家庄 050000 ）

煤焦油脱水伴随着废气的产生，相关人员需要做好污染物的处理工作，对污染成分进行分析，提高对污染物的处理水平。废气中化学物质组成较为复杂，我们需要进行严格处理，运用废气冷凝、洗涤、吸收等方法，提升废气治理工艺的实施效果，避免在废气处理过程中发生问题；合理运用设备，简化工艺流程，保证废气治理过程能够顺利进行。

1 煤焦油脱水废气的主要成分

煤焦油脱水过程中会产生大量的有害废气，我们需要对废气成分进行分析，针对工业废气进行处理，减少废气对环境的影响。从化学元素组成来看，煤焦油脱水废气中C约占88.6%，H约占4.6%，其它杂质及挥发物约占4.8%，废气主要以有机物为主，并且化学成分较为复杂，相关人员应结合废气治理工艺防止废气逸出，提高废气处理效率。随着煤焦油生产过程的进行，当温度达到65 ℃时，煤焦油初步进入融化状态，逐渐变得柔软起来；继续对煤焦油进行升温，温度达到75 ℃时，将会伴有废气的明显逸出；随着温度继续增加，产生的废气将越来越多。煤焦油废气主要成分有焦油、萘、蒽、苯、酚等多种物质，如苯可溶物约为6.8 mg/m3，H2S约为1.2 mg/m3等，都会对空气造成严重污染。工作人员需要对废气进行回收处理，采用工艺化的治理形式，避免将废气排 放到空气中，使废气处理工艺能够发挥效果[1]。

2 煤焦油脱水废气的治理设备

2.1 冷凝器

冷凝器是实现有机废气液化的关键设备，可以回收废气中的可回收溶剂，消除废气中的部分有害成分，实现对废气的净化作用。冷凝器主要分为接触冷凝器和表面冷凝器，以冷凝剂作为冷却介质，在废气冷却处理过程中，前者与废气完全接触，而后者不与废气接触，两者可以配合使用，提升对废气的处理效果。本研究采用表面冷凝器作为冷凝装置，在废气处理过程中，其可以实现低浓度废气的冷凝，尤其是在有机废气处理方面，可通过降温使溶剂物质析出，具有较高的废气处理效率。由于表面冷凝器的冷凝剂与废气分离，因此不会引发二次污染问题，能够实现对废气的有效净化，推进废气处理进程。为了提高废气的冷凝效率，还可以将冷凝器串联使用，对废气进行多级冷凝处理，以保证高浓度废气的处理效果。

2.2 油水分离器

煤焦油废气中含有油性物质，采用油水分离器可以实现对油性物质的有效分离，提高对油性物质的处理质量。油水分离器结合多管冲击分离技术，内部设置有隔板和垂直配置水浴室，增强对废气的冲击分离作用，保证对油性废气的处理效率。油水分离器水封高度在100～150 mm之间，使废气具有充分分离的条件，能够最大化地实现油水分离。油水分离器内部采用高分子复合材料，可降低废气对装置的腐蚀作用，延长油水分离器的使用寿命。同时，油水分离器内部采用涂料进行喷刷，顶部厚度为0.5 mm，中、下部厚度为1.5 mm，能够增强装置内部的防腐作用。分离后的废气油水收集在集油室中，便于对废气进行集中处理，使废气具有良好的分离状态，有助于控制废气中的油性物质，促进废气处理效率的进一步提升[2]。

2.3 吸收塔

吸收塔主要对废气中的可溶性成分进行过滤，将可溶性成分与废气分离，以达到净化废气的目的。煤焦油脱水产生的废气量较多，需要确保废气与吸收塔的接触面积，降低废气处理的压力，将废气处理上升到一定的高度。吸收塔直径为1.2 m，高度为5 m，由不锈钢材质构成。吸收塔的类型众多，包括喷淋塔、填料塔、板式塔等，它能够改变吸收剂的作用形式，强化对废气的过滤作用。吸收塔内需要设置3～5层吸附剂进行吸收，必要时可以采用丝网填料，丝网填料一般由不锈钢纤维编织而成，密集丝网对微小油滴具有一定的过滤作用，可有效吸收不可溶废气。丝网填料具有较高的吸收效率，吸收效率可达90%以上，占据空间较小，而且便于控制填料成本，使吸收塔能够更好地发挥作用。

2.4 吸附塔

吸附塔对煤焦油脱水废气具有吸附作用，采用固定床、移动床、流化床等多种吸附形式，提高对吸附过程的控制水平，保障对废气吸附的把控效果。以固定床吸附塔为例，其主要用于对低浓度废气的净化，在废气吸附方面具有稳定性，可 将废气固定在吸附塔表面。吸附塔由壳体、吸附剂、承载装置等组成，在吸附剂方面具有可选择性，工作人员可根据吸附效果进行选择，确保其可以有效吸附废气。活性炭是常用吸附剂的一种，属于固态吸附剂的范畴，对C、H元素组成的废气具有良好的吸附作用。固定床层厚度在0.5 m左右，在性能方面具有可靠性，能够降低对气流的阻塞作用，提升吸附装置的运行效果。需要注意的是，吸附剂在达到饱和状态后，废气的吸附效率将会降低，工作人员需要及时更换吸附剂，恢复吸收塔的吸附作用，进而实现对废气的充分吸收，保证废气能够得到有效治理[3]。

2.5 其它设备

在煤焦油脱水废气处理过程中，还涉及到其它设备的应用，工作人员需要确保设备能够稳定工作，并对废气的运行状态进行控制，保障废气在设备装置内部的流通性。为了提升对废气的引流作用，可采用2台引风机对废气进行牵引，将风量控制在2500～3500 m3/h之间，保障废气治理过程中压力充足，防止废气出现不流动的情况。为了防止焦油引起的堵塞现象，需要使用蒸汽加热装置，防止焦油在流通过程中遇冷固结，对废气处理装置造成阻塞，导致装置无法正常运行。废气采用双层管进行加热，管径为20 cm，保障废气能够得到充分预热，提高废气的温度控制水平，以降低废气温度的影响。在设备使用过程中，工作人员需要注重对装置压力的控制，通过风量阀门对气压进行调节，降低装置内部的压力，提升废气过滤、净化效果，使压力控制效果更加显著。

3 煤焦油脱水废气治理工艺

3.1 冷却

冷却是重要的工艺步骤之一，它通过冷凝技术将废气进行分离处理，一般按照沸点由高到低的顺序，根据沸点的不同对有机物进行净化，使废气能够得到有效处理。如废气中的焦油、萘、蒽等，均可以采用冷凝技术进行处理，使废气能够充分冷却。冷却器设计处理负荷为3000 m3/h，循环水量为30 m3/h，实现废气温度由140 ℃降至80 ℃左右，对废气具有良好的冷凝效果，可发挥出冷凝装置的积极作用。冷却方法分为直接冷却法和间接冷却法。

3.1.1 直接冷却法

直接冷却法使烟气与冷却介质直接接触，主要包括喷淋冷却法和稀释冷却法两种形式，工作人员需要确保工艺操作的合理性。

3.1.1.1 喷淋冷却法

喷淋冷却法将冷却介质喷洒在废气附近，一般采取冷媒物质，如氨气、氟利昂等，直接对废气进行冷凝。冷却介质与废气处于密封环境下可以循环使用，在对水体无污染的情况下则可以不循环使用。喷淋冷却的成本低，但废气温度过高时会增加成本，工作人员需要根据废气温度情况进行判断，提升废气的冷凝效果。

3.1.1.2 稀释冷凝法

稀释冷凝法是在废气中掺入一些冷风，将冷热空气进行混合处理，并将废气温度进行冷却中和，进而使废气的温度降低，对废气起到稀释冷凝的作用。废气中混入空气后会增加废气的容量，进而增加废气处理时间，相应的处理成本也会随之增加，同时废气的处理效率将会降低。

3.1.2 间接冷却法

间接冷却法中废气与冷却剂不直接接触，冷却剂的循环性将会大幅度提升，并且不会改变废气的化学性质，不会在废气中引入杂质。间接冷却的核心在于换热器的应用，应采用规范化的换热控制形式，将废气与冷却表面进行接触，使废气能够得到间接冷却。换热器具有多种类型，如螺旋换热器、板式换热器等，可增加废气与冷却面的接触面积，使间接冷却法能够更好地发挥作用。与直接冷却法相比，间接冷却法的传热效率要低一些，需要确保接触面的热 传导性能，结合对流和辐射等热交换原理，将废气的热量向冷却面进行传导，使废气温度能够迅速降下来。

3.2 洗涤

为了滤除废气中的有害成分，需要做好废气的洗涤操作，采用洗气方式对废气进行降温，保障废气的传热、吸附水平。但废气中的低沸点成分很难通过冷却的方式滤除，如苯、酚等，可采取洗涤法进行处理，弥补冷却法在废气处理中的不足，提高废气处理效率。废气洗涤在循环池中进行，对废气进行循环处理可以降低废气的处理难度，使废气处理过程能够形成闭路循环，防止二次污染。洗涤过程由循环泵进行引导，以促进对有机废气的 洗涤作用，降低废气中有害物质的含量。废气洗涤后将会进入到沉淀池，通过在冷凝塔中提取低沸点废气，实现对废气的有效回收，保证废气处理的充分性[4]。

3.3 吸收

吸收是煤焦油脱水废气处理的重要步骤，提高对废气的吸收效率，可防止废气中存在有害物质残留，使废气能够达标排放。废气中有机物的吸收主要包含三种形式。

3.3.1 活性炭吸收法

该法可吸收苯、甲苯、二甲苯等气体，并且可以通过活性炭进行吸附提浓，保证有机物的吸收量不断增加，使废气成分得到全面净化。

3.3.2 催化燃烧法

催化燃烧是废气的重要处理形式，工作人员需要对催化床温度进行控制，采用无明火有机废气处理形式，将有机污染物氧化成CO2和H2O，解决有机废气对环境的污染问题。

3.3.3 生物法

该法通过微生物实现对废气的降解，将有害成分分解成CO2、H2O和细胞组成物质，进而起到对废气的吸收作用。为了提高废气处理效率，工作人员可以综合运用多种方法，发挥废气净化技术的优势，保障吸收控制效果。

3.4 废物处理

废物处理主要分为三个部分，（1）对冷却器下方废气进行燃烧处理，将废气转化为无污染物质，主要用于焦油等高沸点物质的处理。（2）需要对洗气槽中的废渣进行处理，废渣主要由沉淀物形成，日生成量在20～30 kg之间，成分主要以萘、蒽为主，通常采用回收处理的方式，实现对废气的再利用。（3）在废气洗涤过程中，将会在循环水中形成废渣，需要通过吸收塔对废渣进行吸收，防止废渣在循环过程中增加能耗，并需要定期对废渣进行处理，以保障废气能够得到循环处理。

在废气净化过程中，可以采用文氏管净化形式，提高尾气吸收效率，其对沥青烟、苯并芘等具有良好的过滤效果，能够滤除煤焦油脱水废气中的有害成分，提高废气处理效率。在废气净化过程中，废气气流由喷嘴喷到装置中，气液之间会发生碰撞，有助于提升吸收效果，增加废气与液体的接触面积。废气处理采用二级吸收形式，第一级为洗油雾化阶段，将洗油变成雾状，使洗油处于饱和吸收状态，提高废气吸收效率；第二级为剩余废气进入到吸收液中，对废气进行进一步过滤，对未净化的废气进行补足吸收。经过两级废气处理后，废气净化率可达到98%以上，表明文氏管吸收法具有良好的废气处理效果，在煤焦油脱水废气处理中具有适用性。

在处理含有酸性气体的废气时，可以利用酸碱中和原理，采用8%～10%的碱液进行处理，其对酸性气体具有良好的吸收效果。酸性废气主要为有机酸和无机酸，化学方程式如下：

经过碱液吸收的废气，将会被引风机抽入到文氏管净化装置中，净化后的尾气经过排气筒排放，有助于废气排放的统一处理，避免废气对环境造成污染，提高废气排放的控制水平，保障对煤焦油废气的处理能力。

4 结语

综上所述，煤焦油脱水废气处理需要将多种工艺结合起来，滤除废气中的有害成分。废气治理是防止废气发生二次污染的关键，需要采取见效快的控制形式，排除废气污染对环境的影响。废气处理过程应兼顾生产效益和环境效益，做好成本控制，以有效控制和避免废气污染问题。