金牛天鐵焦爐煤氣凈化工藝改進

吳祿偉

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣056404）

金牛天鐵焦爐煤氣凈化工藝改進

吳祿偉

（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣056404）

針對焦爐煤氣凈化系統在實際生產過程中出現的一些問題，分析出其產生原因。通過優化脫硫、粗苯技術指標、更換HDPE材質硫酸管道、改造蒸氨塔塔盤、增設機后煤氣交通管道、改造預熱器抽芯等改進措施，優化了焦爐煤氣凈化工藝，提高了焦爐煤氣凈化效率，降低了生產成本，取得了較高的社會和經濟效益。

焦爐煤氣;凈化;脫硫廢液;蒸氨塔;預曝氣

1 引言

金牛天鐵煤焦化有限公司現有兩座60孔JNX70-2型復熱式焦爐，設計生產能力150萬t/a焦炭，焦爐煤氣最大發生量可達72 000 Nm3/h。由于煉焦所需的原煤中除含有碳、氧、氫等元素外，還含有大量氮、硫等雜質元素，使得焦爐煤氣夾帶大量雜質，不利于焦爐煤氣的輸送及使用，必須對其進行凈化處理。金牛天鐵煤焦化有限公司的焦爐煤氣凈化系統包括鼓風冷凝工序、硫銨工序、終冷洗苯工序、脫硫工序、廢水處理工序等。

2 工藝簡介及流程圖

從焦爐來的荒煤氣、焦油、氨水混合液經氣液分離器氣液分離后，荒煤氣進入橫管式煤氣初冷器分三段進行冷卻。冷卻后的煤氣經電捕焦油器脫除焦油霧，被煤氣鼓風機輸送到飽和器。煤氣在飽和器內經循環母液噴灑，脫除煤氣中氨，生成硫酸銨。從硫銨工序來的煤氣，經過間接式終冷塔冷卻后進入洗苯塔，自下而上與塔頂噴灑的貧油逆向接觸，脫去煤氣中的苯，洗苯后的煤氣經塔頂捕霧器脫除油霧后送往脫硫塔。在脫硫塔中，煤氣與來自再生塔的貧液（碳酸鉀溶液）逆向接觸，煤氣中的H2S、HCN等酸性氣體被吸收。同時，在脫硫塔上段設置堿洗段，通過加入2．5%NaOH堿液，進一步脫除煤氣中的H2S，確保煤氣中的H2S含量≤0．5 g/m3。焦爐煤氣在凈化過程中，產生的蒸氨廢水及酚氰廢水全部送往水處理進行生化處理，達到國家一級排放標準外排。焦爐煤氣凈化工藝流程見圖1。

3 存在問題

由于設備老化、操作不當、設計不合理等原因，使焦爐煤氣凈化系統在實際生產過程中，出現了一些問題，對生產的安全、穩定運行造成了一定影響。

3.1 蒸氨塔效率降低

蒸氨塔采用浮閥式蒸氨塔，該塔型在使用過程中，由于氨水腐蝕，導致浮閥架變形或損壞，浮閥脫落，使安裝孔變為直通；同時由于氨水中攜帶少量焦油，浮閥與塔體或浮閥架粘結，使浮閥作用失效，達不到設計的傳質傳熱效果，導致蒸氨塔處理能力下降，工序后廢水COD、氨氮指標嚴重超標，影響廢水處理工序的穩定運行。

3.2 脫硫塔阻力異常升高

脫硫塔在運行過程中，出現脫硫塔阻力由正常的1 000 Pa左右升高到2 000 Pa，最高時可達3 000 Pa的現象，嚴重影響鼓風機后的煤氣輸送，成為車間的安全隱患。通過對崗位記錄、歷史趨勢調查發現，脫硫塔阻力偏高主要是由脫硫塔堿洗段造成的。進入其內部檢查發現，堿洗段填料附著大量油類、結晶物等雜質，通過化驗分析，確定為洗苯塔后煤氣夾帶的洗油、萘等物質。

3.3 硫酸管道材質沖刷腐蝕嚴重

生產硫酸銨用的濃硫酸由油庫經硫酸輸送泵輸送到硫酸高置槽，硫酸高置槽位于硫銨結晶樓頂層，高近30 m。硫酸輸送管線長，彎頭多，而93%的濃硫酸比重大，這就造成硫酸輸送泵的輸送壓力過高，對輸送管道（尤其是彎頭部分）的沖刷嚴重，形成的漏點較多，安全隱患嚴重。

圖1 焦爐煤氣凈化工藝流程圖

3.4 飽和器煤氣交通設計不合理

設計中，飽和器煤氣交通管道直接連接凈化后煤氣管道。飽和器進口的煤氣閥門不嚴，如果對其進行檢修作業，將會影響后續工序的正常生產。而如果不對飽和器進行檢修，單臺運行情況下，遇到突發狀況就會面臨著全面停工的危險。

3.5 煤氣預熱器堵塞嚴重

原設計中，為保證硫銨工序的正常生產，鼓風機后煤氣進入飽和器之前，需要經煤氣預熱器加熱到50℃左右。為節約蒸汽消耗，對鼓風機后煤氣管道進行了保溫改造，效果良好，這就造成預熱器基本處于停用狀態。機后煤氣中夾帶的焦油在煤氣預熱器換熱管中不斷積聚，造成預熱器的堵塞現象加劇，阻力增高，鼓風機后煤氣輸送不暢，機后壓力最高超過20 000 Pa。

3.6 貧油冷卻器堵塞嚴重

洗油在洗滌過程中，不斷吸收煤氣中的萘、酚等芳香族化合物，飽和或遇冷后又會析出。排除不及時，就會不斷附著在設備及管道上，貧油冷卻器經常因此堵塞，造成系統運行不暢，出現阻力過大的問題。這就要經常用蒸汽進行加熱清掃，造成能源的浪費。

3.7 脫硫廢液處理問題

脫硫廢液原來直接經泵送往水處理，其中含有高濃度的硫化物、氰化物及硫氰化物，這些都是嚴重影響細菌活性的劇毒物質，容易造成細菌大量死亡，使生物系統面臨癱瘓的可能，使集團公司各焦化廠的焦化廢水無法處理，進而造成嚴重地環境污染事故，不利于集團公司對國家環保政策的落實。

3.8 水處理工序超負荷運行

水處理系統經過調試投入使用后，由于要同時處理天鐵集團焦化廠、金牛天鐵公司和天利煤焦化公司的蒸氨廢水，處理量大，整個工藝長期超負荷運行，存在后序系統不適應、出水指標波動異常、微生物嚴重膨脹等問題。

4 改進措施

4.1 改造蒸氨塔塔盤

通過采用徑向側導噴射塔盤技術對2#蒸氨塔進行技術改造以后，蒸氨塔正常處理能力為50 m3/ h，最大處理量可達到60 m3/h；操作彈性增大，當焦爐產量調整較大時，處理效果仍能保證；在進蒸氨塔廢水含氨氮約5 000 mg/L左右時，出塔廢水全氨含量可保證小于150 mg/L，保證了蒸氨廢水的處理效果，減輕了廢水處理系統的負荷，降低了處理成本。

4.2 優化脫硫、粗苯技術指標

分析得出，終冷洗苯的操作指標對脫硫系統結晶物的產生影響很大。通過提高貧液溫度，對脫硫塔進行熱洗同時，嚴格控制終冷后煤氣溫度、入洗苯塔貧油溫度等技術指標，有效地改善了脫硫塔阻力升高的狀況，確保了生產穩定。

4.3 更換HDPE材質硫酸管道

原有濃硫酸輸送管道材質為普碳鋼，長時間使用，焊接接頭與彎頭部分腐蝕現象厲害。HDPE（高密度聚乙烯）材質具有良好的耐熱性和耐寒性，以及較高的剛性和韌性，化學穩定性好，機械強度好。采用HDPE材質的更換管道后，在提高硫酸輸送的運行可靠性的同時，又消除了安全隱患，保證了職工的生命安全。

4.4 增設機后煤氣交通管道

通過增加鼓風機后至粗苯洗苯塔后的煤氣交通管道，在不影響后續工序正常生產的前提下，使煤氣繞開飽和器，順利地完成飽和器的檢修工作。

4.5 預熱器抽芯改造

通過對預熱器進行改造，拆除其內部換熱管，使煤氣直接進入飽和器，增大煤氣通道，避免由于焦油積聚堵塞通道，使機后壓力得到了有效地降低，確保了煤氣外送的暢通。

4.6 加強粗苯操作指標控制

根據循環洗油的化驗結果，以及對粗苯排渣情況、粗苯的質量狀況、貧油溫度、洗油循環量等指標進行統計分析，我們重新制定了再生器的排渣周期，從而改善了系統循環油的質量，克服了貧油冷卻器容易堵塞的現象，穩定了粗苯工序的生產。

4.7 采用脫硫廢液預處理工藝

通過采用華南理工設計院的脫硫廢液預處理工藝進行改造，采用混凝—Fenton反應—沉淀分離的工藝方法，有效地使脫硫廢液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，極大地降低了水處理工藝的生產負荷，既實現了脫硫廢液的無污染排放，又保證了水處理系統的運行穩定，創造了很好的經濟效益和社會效益。

4.8 新增預曝氣池

通過新增預曝氣池，對蒸氨廢水進行預處理，降低后續工序生產負荷，改善出水指標。預曝氣池投用后，其出水COD指標可降到700 mg/L以下，處理效率可達90%以上。在實際操作過程中，通過采取合理調整水處理藥劑添加方式、優化各生物系統的pH區間、重新標定各生物系統的溶解氧操作范圍、整合了深度系統藥劑的混凝配方等手段，對水處理工藝進行了改進，提高了微生物除碳效率，實現了微生物硝化與反硝化反應的動態平衡，提高了污泥沉降效果。

5 結束語

針對焦爐煤氣凈化系統生產運行中出現的一些問題，所采取的一系列改造，實施效果良好，在滿足用戶凈化煤氣指標要求的前提下，不斷優化焦爐煤氣凈化工藝，提高焦爐煤氣凈化效率，降低生產成本，使環保、節能、效益協調發展。

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

吳祿偉（1982—），男，本科，工程師，主要從事焦爐煤氣凈化方面的研究工作。