VOCs的(de)回(huí)收(shōu)之(zhī)焦爐煤(méi)气(qì)的(de)淨化(huà)工藝系(xì)列（一）

 導读(dú)

     揮發(fà)性(xìng)有(yǒu)機(jī)物(wù)（VOCs）按其(qí)化(huà)學(xué)結構的(de)不(bù)同，可(kě)以(yǐ)進(jìn)一步分(fēn)为(wèi)八類(lèi)：烷類(lèi)、芳烴類(lèi)、烯類(lèi)、鹵烴類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)和(hé)其(qí)他(tā)。这(zhè)些(xiē)气(qì)體(tǐ)直(zhí)接或間(jiān)接的(de)对(duì)人(rén)體(tǐ)和(hé)自(zì)然造成(chéng)嚴重(zhòng)的(de)危害。

    煤(méi)礦業是(shì)産生(shēng)VOCs的(de)主(zhǔ)要(yào)来(lái)源之(zhī)一。其(qí)中(zhōng)的(de)焦爐煤(méi)气(qì)含有(yǒu)大(dà)量(liàng)的(de)VOCs，若處(chù)理(lǐ)不(bù)當導致(zhì)其(qí)逸出(chū)到(dào)大(dà)气(qì)中(zhōng)不(bù)仅对(duì)环(huán)境造成(chéng)嚴重(zhòng)污染，也(yě)会(huì)造成(chéng)資源浪費。

一典型的(de)回(huí)收(shōu)工藝流程  

    煉焦廠(chǎng)都将焦爐煤(méi)气(qì)進(jìn)行冷(lěng)卻冷(lěng)凝以(yǐ)回(huí)收(shōu)焦油(yóu)、氨、硫、苯族烴等化(huà)學(xué)産品，同时又淨化(huà)了(le)煤(méi)气(qì)。國(guó)內(nèi)外(wài)的(de)回(huí)收(shōu)與(yǔ)加工流程分(fēn)为(wèi)正(zhèng)壓操作(zuò)和(hé)负壓操作(zuò)二(èr)種(zhǒng)。

1正(zhèng)壓操作(zuò)工藝

    鼓風(fēng)機(jī)位于(yú)初冷(lěng)器後(hòu)，在(zài)風(fēng)機(jī)之(zhī)後(hòu)的(de)全(quán)系(xì)統均處(chù)于(yú)正(zhèng)壓操作(zuò)。此(cǐ)流程國(guó)內(nèi)應(yìng)用(yòng)廣泛。煤(méi)气(qì)經(jīng)壓縮之(zhī)後(hòu)温(wēn)升(shēng)50℃，故对(duì)選用(yòng)飽和(hé)器法(fǎ)生(shēng)産硫铵（需55℃）和(hé)弗薩姆法(fǎ)回(huí)收(shōu)氨系(xì)統特(tè)别适用(yòng)。

2负壓操作(zuò)工藝

    把(bǎ)鼓風(fēng)機(jī)放(fàng)在(zài)系(xì)統的(de)最(zuì)後(hòu)，将焦爐煤(méi)气(qì)從-7～-10kPa升(shēng)壓到(dào)15～17kPa後(hòu)送到(dào)用(yòng)戶。负壓流程适合于(yú)水(shuǐ)洗氨工藝。

    優點(diǎn)：無煤(méi)气(qì)終(zhōng)冷(lěng)系(xì)統，減少(shǎo)了(le)低(dī)温(wēn)水(shuǐ)用(yòng)量(liàng)，總(zǒng)能(néng)耗有(yǒu)所(suǒ)降低(dī)，鼓風(fēng)機(jī)後(hòu)煤(méi)气(qì)升(shēng)温(wēn)，成(chéng)为(wèi)过(guò)热(rè)煤(méi)气(qì)，遠(yuǎn)距离输送时冷(lěng)凝液少(shǎo)了(le)，減輕(qīng)了(le)管(guǎn)道(dào)腐蝕。

    缺點(diǎn)：负壓操作(zuò)时，煤(méi)气(qì)體(tǐ)積增加，煤(méi)气(qì)管(guǎn)道(dào)和(hé)设備容積均相應(yìng)增加（如(rú)洗苯塔直(zhí)徑增加7～8％）；负壓使煤(méi)气(qì)中(zhōng)各(gè)組分(fēn)的(de)分(fēn)壓下(xià)降，減少(shǎo)了(le)吸收(shōu)推動(dòng)力，如(rú)洗苯塔的(de)苯回(huí)收(shōu)率下(xià)降2.4％；负壓操作(zuò)要(yào)求所(suǒ)有(yǒu)设備管(guǎn)道(dào)加強(qiáng)密封(fēng)，以(yǐ)免空气(qì)漏入(rù)。

二(èr)荒煤(méi)气(qì)的(de)淨化(huà)过(guò)程

1初冷(lěng)

    焦爐煤(méi)气(qì)從炭化(huà)室(shì)上(shàng)升(shēng)管(guǎn)逸出(chū)时温(wēn)度(dù)为(wèi)650～800℃，它(tā)的(de)冷(lěng)卻分(fēn)成(chéng)两(liǎng)步，先(xiān)在(zài)集气(qì)管(guǎn)與(yǔ)橋(qiáo)管(guǎn)中(zhōng)用(yòng)70～75℃的(de)循环(huán)氨水(shuǐ)噴灑，使煤(méi)气(qì)冷(lěng)到(dào)80～85℃，煤(méi)气(qì)中(zhōng)60％的(de)焦油(yóu)蒸气(qì)被(bèi)冷(lěng)凝下(xià)来(lái)，然後(hòu)再在(zài)煤(méi)气(qì)初冷(lěng)器中(zhōng)進(jìn)一步冷(lěng)到(dào)25～35℃或低(dī)于(yú)25℃。

2气(qì)體(tǐ)输送

    输送裝(zhuāng)置一般采用(yòng)离心(xīn)式鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)前(qián)最(zuì)大(dà)负壓为(wèi)-4～-5kPa，機(jī)後(hòu)壓力为(wèi)20～30kPa。鼓風(fēng)機(jī)设置在(zài)初冷(lěng)器後(hòu)，具有(yǒu)吸入(rù)煤(méi)气(qì)體(tǐ)積小和(hé)處(chù)于(yú)负壓操作(zuò)的(de)设備及(jí)煤(méi)气(qì)管(guǎn)道(dào)少(shǎo)等優點(diǎn)。

3焦油(yóu)霧(wù)的(de)脫除

    初冷(lěng)器後(hòu)煤(méi)气(qì)中(zhōng)含焦油(yóu)2～5 g/m³，鼓風(fēng)機(jī)後(hòu)仍殘留0.3～0.5 g/m³，粒(lì)子也(yě)很小，約1～17μm。需進(jìn)一步除去(qù)。目前(qián)廣泛采用(yòng)電(diàn)捕焦油(yóu)器。它(tā)是(shì)利用(yòng)電(diàn)暈原理(lǐ)除焦油(yóu)霧(wù)的(de)。電(diàn)壓30～80KV，耗電(diàn)約1kwh/1000m3煤(méi)气(qì)，脫除後(hòu)焦油(yóu)含量(liàng)<50mg/m³。为(wèi)安(ān)全(quán)起(qǐ)見(jiàn)，電(diàn)捕焦油(yóu)器设置在(zài)鼓風(fēng)機(jī)的(de)後(hòu)方(fāng)。

4萘的(de)脫除

    在(zài)鼓風(fēng)機(jī)後(hòu)煤(méi)气(qì)含萘量(liàng)約为(wèi)1.3～2.8g/m³。焦化(huà)廠(chǎng)多(duō)采用(yòng)填料塔焦油(yóu)洗萘的(de)方(fāng)法(fǎ)，洗萘後(hòu)煤(méi)气(qì)含萘量(liàng)<0.5g/m³。有(yǒu)两(liǎng)種(zhǒng)油(yóu)洗萘工藝，一種(zhǒng)冷(lěng)法(fǎ)油(yóu)洗萘，另(lìng)一種(zhǒng)是(shì)热(rè)法(fǎ)油(yóu)洗萘，前(qián)者(zhě)洗萘温(wēn)度(dù)低(dī)，除萘效果(guǒ)好(hǎo)。  

5氨的(de)吸收(shōu)

    沸點(diǎn)較低(dī)的(de)輕(qīng)吡啶盐(yán)基（包(bāo)括吡啶、甲基吡啶等）幾(jǐ)乎全(quán)部(bù)留在(zài)煤(méi)气(qì)中(zhōng)。氨與(yǔ)吡啶都是(shì)堿性(xìng)的(de)，能(néng)溶于(yú)酸(suān)中(zhōng)，發(fà)生(shēng)中(zhōng)和(hé)反(fǎn)應(yìng)。

　 目前(qián)中(zhōng)國(guó)焦化(huà)廠(chǎng)主(zhǔ)要(yào)通(tòng)过(guò)生(shēng)産硫铵回(huí)收(shōu)煤(méi)气(qì)中(zhōng)氨，硫铵可(kě)用(yòng)作(zuò)化(huà)肥。其(qí)中(zhōng)多(duō)數采用(yòng)飽和(hé)器法(fǎ)，少(shǎo)數采用(yòng)無飽和(hé)器法(fǎ)。美(měi)國(guó)開(kāi)發(fà)了(le)無水(shuǐ)氨的(de)弗薩姆（phosam）法(fǎ)，中(zhōng)國(guó)已引進(jìn)此(cǐ)技術(shù)。

（1）飽和(hé)器法(fǎ)

噴淋式飽和(hé)器結構示意(yì)图(tú)

         噴淋式飽和(hé)器工藝流程图(tú)

    飽和(hé)器法(fǎ)吸收(shōu)氨主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)鼓泡式飽和(hé)器法(fǎ)和(hé)噴淋式飽和(hé)器法(fǎ)。但是(shì)鼓泡式飽和(hé)器法(fǎ)有(yǒu)結晶颗(kē)粒(lì)小，容易堵塞的(de)缺點(diǎn)，因此(cǐ)现在(zài)大(dà)部(bù)分(fēn)企業都采用(yòng)噴淋式飽和(hé)器法(fǎ)。該方(fāng)法(fǎ)具有(yǒu)産品結晶度(dù)大(dà)，質(zhì)量(liàng)好(hǎo)，工藝流程短，操作(zuò)簡单等優點(diǎn)。

（2）無飽和(hé)器法(fǎ)

    無飽和(hé)器法(fǎ)采用(yòng)酸(suān)洗塔代(dài)替，最(zuì)後(hòu)生(shēng)成(chéng)的(de)結晶颗(kē)粒(lì)大(dà)，産品質(zhì)量(liàng)好(hǎo)，但其(qí)生(shēng)産设備複雜，成(chéng)本(běn)較高(gāo)。

（3）弗薩姆（phosam）法(fǎ)

    弗薩姆法(fǎ)是(shì)一種(zhǒng)制取無水(shuǐ)氨的(de)工藝，它(tā)以(yǐ)磷酸(suān)二(èr)氢铵溶液吸收(shōu)煤(méi)气(qì)中(zhōng)的(de)氨生(shēng)成(chéng)磷酸(suān)氢二(èr)铵溶液，然後(hòu)加热(rè)将氨解(jiě)吸，得到(dào)純度(dù)极(jí)高(gāo)的(de)無水(shuǐ)氨。

6粗(cū)吡啶的(de)吸收(shōu)

    硫铵飽和(hé)器中(zhōng)吡啶堿濃度(dù)小于(yú)20g/l，而(ér)在(zài)無飽和(hé)器法(fǎ)的(de)母液中(zhōng)吡啶堿濃度(dù)为(wèi)100～150g/l。從母液中(zhōng)提(tí)吡啶堿，是(shì)用(yòng)氨气(qì)中(zhōng)和(hé)母液中(zhōng)的(de)遊离酸(suān)，使酸(suān)式盐(yán)變(biàn)成(chéng)中(zhōng)式盐(yán)。方(fāng)程式为(wèi)：

C₅H₅NHHSO₄＋2NH₃ → (NH_４)_２SO₄＋C₅H₅N

    由(yóu)于(yú)進(jìn)行中(zhōng)和(hé)反(fǎn)應(yìng)的(de)中(zhōng)和(hé)器反(fǎn)應(yìng)温(wēn)度(dù)为(wèi)100～105℃，所(suǒ)以(yǐ)吡啶堿和(hé)蒸气(qì)從中(zhōng)和(hé)器頂部(bù)排出(chū)，經(jīng)冷(lěng)凝得到(dào)粗(cū)吡啶馏分(fēn)，其(qí)中(zhōng)吡啶堿含量(liàng)为(wèi)75％～80％，送往粗(cū)吡啶精制工段(duàn)。

7苯的(de)吸收(shōu)

    焦爐煤(méi)气(qì)中(zhōng)一般含苯族烴30～45g/m³，經(jīng)脫氨後(hòu)的(de)煤(méi)气(qì)需進(jìn)行苯族烴的(de)回(huí)收(shōu)。粗(cū)苯主(zhǔ)要(yào)含苯、甲苯、二(èr)甲苯和(hé)三(sān)甲苯等組分(fēn)，各(gè)主(zhǔ)要(yào)組分(fēn)均在(zài)180℃前(qián)馏出(chū)，要(yào)求180℃前(qián)馏出(chū)量(liàng)为(wèi)93～95％，180℃後(hòu)馏出(chū)物(wù)稱为(wèi)溶劑油(yóu)。现如(rú)今主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)两(liǎng)種(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)去(qù)除气(qì)體(tǐ)中(zhōng)的(de)苯：

（1）洗油(yóu)吸收(shōu)法(fǎ)

    吸油(yóu)吸收(shōu)法(fǎ)根據(jù)操作(zuò)壓力可(kě)分(fēn)为(wèi)加壓吸收(shōu)法(fǎ)，常壓吸收(shōu)法(fǎ)和(hé)负壓吸收(shōu)法(fǎ)。加壓吸收(shōu)法(fǎ)壓力要(yào)求800-1200kPa，此(cǐ)法(fǎ)可(kě)強(qiáng)化(huà)吸收(shōu)过(guò)程，但增大(dà)了(le)功耗，适合遠(yuǎn)距离工藝；常壓吸收(shōu)法(fǎ)要(yào)求的(de)壓力稍大(dà)于(yú)大(dà)气(qì)壓，是(shì)各(gè)國(guó)普遍(biàn)采用(yòng)的(de)方(fāng)法(fǎ)；负壓吸收(shōu)法(fǎ)用(yòng)于(yú)全(quán)负壓煤(méi)气(qì)淨化(huà)系(xì)統。

（2）富油(yóu)脫苯法(fǎ)

管(guǎn)式爐結構图(tú)

管(guǎn)式爐加热(rè)富油(yóu)脫苯法(fǎ)

    吸收(shōu)了(le)煤(méi)气(qì)中(zhōng)苯族烴的(de)洗油(yóu)成(chéng)为(wèi)富油(yóu)。按照富油(yóu)加热(rè)方(fāng)式可(kě)分(fēn)为(wèi)預热(rè)器加热(rè)富油(yóu)的(de)脫苯法(fǎ)和(hé)管(guǎn)式爐加热(rè)富油(yóu)的(de)脫苯法(fǎ)。前(qián)者(zhě)加热(rè)温(wēn)度(dù)較低(dī)，不(bù)利于(yú)蒸馏且消耗的(de)蒸汽量(liàng)大(dà)；後(hòu)者(zhě)具有(yǒu)脫苯程度(dù)高(gāo)，蒸汽耗量(liàng)低(dī)，生(shēng)産污水(shuǐ)少(shǎo)等優點(diǎn)。因此(cǐ)现在(zài)管(guǎn)式爐加热(rè)富油(yóu)脫苯法(fǎ)是(shì)在(zài)應(yìng)用(yòng)最(zuì)廣泛的(de)方(fāng)法(fǎ)。