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天然氣脫硫技術(shù)VOCs的回收之焦?fàn)t煤氣的凈化工藝系列(一)

2018-02-24      4118

VOCs的回收之焦?fàn)t煤氣的凈化工藝系列(一)

 導(dǎo)讀

     揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同,可以進(jìn)一步分為八類:烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。這些氣體直接或間接的對(duì)人體和自然造成嚴(yán)重的危害。

    煤礦業(yè)是產(chǎn)生VOCs的主要來源之一。其中的焦?fàn)t煤氣含有大量的VOCs,若處理不當(dāng)導(dǎo)致其逸出到大氣中不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,也會(huì)造成資源浪費(fèi)。

典型的回收工藝流程  

    煉焦廠都將焦?fàn)t煤氣進(jìn)行冷卻冷凝以回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品,同時(shí)又凈化了煤氣。國(guó)內(nèi)外的回收與加工流程分為正壓操作和負(fù)壓操作二種。

1正壓操作工藝

 

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    鼓風(fēng)機(jī)位于初冷器后,在風(fēng)機(jī)之后的全系統(tǒng)均處于正壓操作。此流程國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛。煤氣經(jīng)壓縮之后溫升50℃,故對(duì)選用飽和器法生產(chǎn)硫銨(需55℃)和弗薩姆法回收氨系統(tǒng)特別適用。

2負(fù)壓操作工藝

 

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    把鼓風(fēng)機(jī)放在系統(tǒng)的最后,將焦?fàn)t煤氣從-7~-10kPa升壓到15~17kPa后送到用戶。負(fù)壓流程適合于水洗氨工藝。

    優(yōu)點(diǎn):無煤氣終冷系統(tǒng),減少了低溫水用量,總能耗有所降低,鼓風(fēng)機(jī)后煤氣升溫,成為過熱煤氣,遠(yuǎn)距離輸送時(shí)冷凝液少了,減輕了管道腐蝕。

    缺點(diǎn):負(fù)壓操作時(shí),煤氣體積增加,煤氣管道和設(shè)備容積均相應(yīng)增加(如洗苯塔直徑增加7~8%);負(fù)壓使煤氣中各組分的分壓下降,減少了吸收推動(dòng)力,如洗苯塔的苯回收率下降2.4%;負(fù)壓操作要求所有設(shè)備管道加強(qiáng)密封,以免空氣漏入。

荒煤氣的凈化過程

1初冷

 

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    焦?fàn)t煤氣從炭化室上升管逸出時(shí)溫度為650~800℃,它的冷卻分成兩步,先在集氣管與橋管中用70~75℃的循環(huán)氨水噴灑,使煤氣冷到80~85℃,煤氣中60%的焦油蒸氣被冷凝下來,然后再在煤氣初冷器中進(jìn)一步冷到25~35℃或低于25℃。

2氣體輸送

 

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    輸送裝置一般采用離心式鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)前最大負(fù)壓為-4~-5kPa,機(jī)后壓力為20~30kPa。鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在初冷器后,具有吸入煤氣體積小和處于負(fù)壓操作的設(shè)備及煤氣管道少等優(yōu)點(diǎn)。

3焦油霧的脫除

 

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    初冷器后煤氣中含焦油2~5 g/m3,鼓風(fēng)機(jī)后仍殘留0.3~0.5 g/m3,粒子也很小,約1~17μm。需進(jìn)一步除去。目前廣泛采用電捕焦油器。它是利用電暈原理除焦油霧的。電壓30~80KV,耗電約1kwh/1000m3煤氣,脫除后焦油含量<50mg/m3。為安全起見,電捕焦油器設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)的后方。

4萘的脫除

 

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    在鼓風(fēng)機(jī)后煤氣含萘量約為1.3~2.8g/m3。焦化廠多采用填料塔焦油洗萘的方法,洗萘后煤氣含萘量<0.5g/m3。有兩種油洗萘工藝,一種冷法油洗萘,另一種是熱法油洗萘,前者洗萘溫度低,除萘效果好。  

5氨的吸收

    沸點(diǎn)較低的輕吡啶鹽基(包括吡啶、甲基吡啶等)幾乎全部留在煤氣中。氨與吡啶都是堿性的,能溶于酸中,發(fā)生中和反應(yīng)。

  目前中國(guó)焦化廠主要通過生產(chǎn)硫銨回收煤氣中氨,硫銨可用作化肥。其中多數(shù)采用飽和器法,少數(shù)采用無飽和器法。美國(guó)開發(fā)了無水氨的弗薩姆(phosam)法,中國(guó)已引進(jìn)此技術(shù)。

(1)飽和器法

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噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)示意圖

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         噴淋式飽和器工藝流程圖

    飽和器法吸收氨主要有鼓泡式飽和器法和噴淋式飽和器法。但是鼓泡式飽和器法有結(jié)晶顆粒小,容易堵塞的缺點(diǎn),因此現(xiàn)在大部分企業(yè)都采用噴淋式飽和器法。該方法具有產(chǎn)品結(jié)晶度大,質(zhì)量好,工藝流程短,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

(2)無飽和器法

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    無飽和器法采用酸洗塔代替,最后生成的結(jié)晶顆粒大,產(chǎn)品質(zhì)量好,但其生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜,成本較高。

(3)弗薩姆(phosam)法

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    弗薩姆法是一種制取無水氨的工藝,它以磷酸二氫銨溶液吸收煤氣中的氨生成磷酸氫二銨溶液,然后加熱將氨解吸,得到純度極高的無水氨。

6粗吡啶的吸收

    硫銨飽和器中吡啶堿濃度小于20g/l,而在無飽和器法的母液中吡啶堿濃度為100~150g/l。從母液中提吡啶堿,是用氨氣中和母液中的游離酸,使酸式鹽變成中式鹽。方程式為:

C5H5NHHSO4+2NH3 → (NH)SO4+C5H5N

    由于進(jìn)行中和反應(yīng)的中和器反應(yīng)溫度為100~105℃,所以吡啶堿和蒸氣從中和器頂部排出,經(jīng)冷凝得到粗吡啶餾分,其中吡啶堿含量為75%~80%,送往粗吡啶精制工段。

7苯的吸收

    焦?fàn)t煤氣中一般含苯族烴30~45g/m3,經(jīng)脫氨后的煤氣需進(jìn)行苯族烴的回收。粗苯主要含苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等組分,各主要組分均在180℃前餾出,要求180℃前餾出量為93~95%,180℃后餾出物稱為溶劑油?,F(xiàn)如今主要有兩種方法去除氣體中的苯:

(1)洗油吸收法

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    吸油吸收法根據(jù)操作壓力可分為加壓吸收法,常壓吸收法和負(fù)壓吸收法。加壓吸收法壓力要求800-1200kPa,此法可強(qiáng)化吸收過程,但增大了功耗,適合遠(yuǎn)距離工藝;常壓吸收法要求的壓力稍大于大氣壓,是各國(guó)普遍采用的方法;負(fù)壓吸收法用于全負(fù)壓煤氣凈化系統(tǒng)。

(2)富油脫苯法

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管式爐結(jié)構(gòu)圖

 

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管式爐加熱富油脫苯法

    吸收了煤氣中苯族烴的洗油成為富油。按照富油加熱方式可分為預(yù)熱器加熱富油的脫苯法和管式爐加熱富油的脫苯法。前者加熱溫度較低,不利于蒸餾且消耗的蒸汽量大;后者具有脫苯程度高,蒸汽耗量低,生產(chǎn)污水少等優(yōu)點(diǎn)。因此現(xiàn)在管式爐加熱富油脫苯法是在應(yīng)用最廣泛的方法。

 

 

 

 

 

 

 

 


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