年产170万吨焦炭焦化厂COG净化工艺及设备初步设计(7)

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3.1.4 焦炉煤气鼓风冷凝工段的整体方案

从上述各种焦炉煤气的初冷、焦油雾的捕集及焦油氨水分离单元装置可看出，选择最佳的煤气净化工艺流程的原则主要是在煤气冷却的同时，要尽可能地实现净化煤气的作用和确保焦油氨水的分离效果，以满足煤气净化工艺中后续的脱硫、脱氨、脱苯工序的要求，使产品焦油达到国家质量标准。其优选的流程如图3.3所示。

图3.3 焦炉煤气初冷及焦油氨水分离工艺选择的流程

3.2 焦炉煤气脱硫工艺方案

焦炉煤气脱硫工段选用的工艺方案是真空碳酸钾法煤气脱硫，利用碳酸钾溶液来吸收焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢。真空碳酸钾法的煤气脱硫工艺流程如图3.4所示。

图3.4 真空碳酸钾法煤气脱硫的工艺流程

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焦炉煤气从脱硫塔的下部进入脱硫塔，与塔顶上方喷洒的碳酸钾溶液逆流接触，煤气中的硫化氢和氰化氢等酸性气体被脱硫液吸收后，煤气从脱硫塔的塔顶离开，再经除雾器除去夹带的液滴后送往后续工序处理。

3.3 焦炉煤气脱氨工艺方案

脱除焦炉煤气中的氨，此处选用的是生产硫铵工艺，选用的方法是喷淋式饱和器法生产硫铵的工艺流程。用喷淋式饱和器来生产硫铵，具有煤气阻力比较小、鼓风机的电能消耗比较低、硫铵结晶颗粒大和质量好等优点，其工艺流程如图3.5所示。

图3.5 喷淋式饱和器法生产硫铵的工艺流程

从鼓风机或脱硫装置来的焦炉煤气进入喷淋式饱和器的前室，然后向下进入两侧的环形吸收室。在吸收室内，用含游离酸2%~3%的硫铵母液对煤气进行喷洒，母液与煤气逆流接触，煤气中的氨被母液中的硫酸吸收而生成硫铵。

离开两侧环形吸收室的煤气在饱和器的后室汇合成一股，用小母液循环泵送入后室的母液（游离酸含量5%~6%）对煤气进行二次喷洒，以进一步吸收煤气中残余的氨。经二次喷洒脱氨后的煤气，在喷淋式饱和器上部沿切线方向进入中央旋风除酸器，以捕集煤气夹带的酸雾，然后经中央管从顶部离开饱和器。喷淋式饱和器后的煤气含氨量一般可达到30~50mg/m3。当选用煤气预热器控制饱和器中的母液温度时，煤气在进入饱和器前应先经煤气预热器预热。当选用母液加热器时，由于母液温度较高时，对饱和器等设备的腐蚀严重，一般应将母液的出口温度控制在70℃以下。

上段吸收氨后的硫铵母液，经中央降液管流至饱和器下段的结晶室，并以下段母液及结晶进行充分搅拌，使晶体长大，并引起晶粒分级。晶核或小晶粒硫铵通过饱和介质向上运动，大颗粒硫铵结晶向下降落，并沉积在结晶室的底部。从结晶室上部流出的含有少量结晶的母液，经大母液循环泵送至饱和器上段两侧的喷洒箱内，对煤气进行循环喷洒。

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当饱和器下段结晶室内的硫铵母液中的晶比达到25%~40%时，用结晶泵将其抽送至结晶槽。再经过离心机分离后，将硫铵结晶送往硫铵干燥系统，经干燥、称量、包装后送至成品库。离心机的滤液返回饱和器中。

3.4 焦炉煤气中粗苯回收工艺方案

3.4.1 焦炉煤气最终冷却

为了保证粗苯的回收率，脱苯操作一般应在不高于30℃的温度下进行。因饱和器后的煤气温度为50℃~60℃，所以需要在煤气脱苯工序前进行煤气的最终冷却。煤气终冷工艺采用的是间接式终冷。冷却器选用的是横管式终冷器，对煤气进行间接冷却，煤气终冷的工艺流程如图3.6所示。

图3.6 间接式煤气终冷的工艺流程

来自前道工序的煤气从终冷器的上部进入到横管式煤气终冷器，终冷器采用两段冷却的方式，煤气从终冷器底部离开，进入洗苯塔。终冷器采用循环液喷洒，以防止萘的堵塞。终冷器内产生的冷凝液经液封槽送至冷凝液槽。终冷器底部出来的煤气送往粗苯回收工段。

3.4.2 焦炉煤气脱苯

洗苯的装置的主要设备是洗苯塔，一般可分为填料塔和空喷塔两种形式。此处选用填料塔来吸收煤气中苯。工艺流程图如图3.7所示。

从图中可看出，来自粗苯蒸馏装置的热贫油，经一段贫油冷却器冷却后进入贫油槽，再用泵抽送至二段贫油冷却器冷却至25℃后送入洗苯塔塔顶喷洒，与从洗苯塔塔底进入的终冷后煤气逆流接触。吸收了粗苯的富油从洗苯塔底满流至富油槽，再经泵抽送至粗

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苯蒸馏装置。在洗苯塔塔顶设置有捕雾器，以捕集煤气中夹带的油滴。填料式洗苯塔的每层填料均设有气液再分布器装置。

图3.7 填料洗苯塔的煤气洗苯工艺流程

3.4.3 粗苯蒸馏

粗苯蒸馏就是对洗苯后的富油进行脱苯操作，此处采用管式炉加热富油的脱苯工艺。脱苯过程采用的是单塔粗苯工艺。

单塔生产粗苯工艺是采用1台脱苯塔生产粗苯产品，脱苯塔有30层塔板（提馏段14层，精馏段16层）或50层塔板（提馏段30层，提馏段20层），可使贫油含苯和含萘量更低，有利于脱除煤气中的苯和萘。单塔生产粗苯的工艺流程如图3.8所示。

图3.8 单塔生产粗苯的工艺流程

从图中可以看出，来自洗苯装置的富有首先进入油气换热器，与来自脱苯塔塔顶的

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粗苯油气换热，富有被加热至70℃后进入贫富油换热器。在此，富油被脱苯塔底排出的热贫油加热至150℃左右送入管式炉，在管式炉内用煤气将富油加热至180~190℃后进入脱苯塔。

从脱苯塔顶逸出的粗苯蒸汽温度约为90~93℃，进入油气换热器中与富油换热后，再在冷凝器中用低温水冷凝冷却，冷凝液送入油水分离器。分离掉水后的粗苯送入回流槽，部分送至脱苯塔塔顶作回流，其余为产品进入粗苯储槽。

脱苯塔底排出的热贫油用泵送至贫富液换热器，经与富油换热后，再依次送入一段贫油冷却器和二段贫油冷却器中进一步冷却，冷贫油送洗苯塔循环使用。

脱苯塔用的直接蒸汽先经管式炉加热至400℃后送入塔内。从管式炉出口的富油管中抽出1%~1.5%循环洗油量送入再生器进行洗油再生。再生残渣从再生器底部排至残渣槽，再用泵抽送至焦油槽。在塔顶部设有断塔板和油水分离器，分离出水以后返回下层塔板。从粗苯蒸馏装置中分离出的水收集至放空槽，再用泵送至鼓风冷凝装置的氨水系统。

4 焦炉煤气净化主要设备计算与选择

4.1 煤气初冷器

求标准状态下煤气处理量：

每小时炼焦用煤量：W=W焦炭×10000/0.75/365/24=258.75t/h

标准状态下的煤气处理量Q（m3/h)：

Q=W×1.07×Mo

1.07×345 m3/h =258.75×

=95517.56 m3/h

式中：1.07为焦炉的紧张操作系数；W为装炉的干煤量t/；Mo为煤气发生量，取345m3/t

选用横管间接式初冷器两段冷却： 第一段

粗气进口温度 82℃ 粗气出口温度 45℃ 循环冷却水进口温度 32℃ 循环冷却水出口温度 45℃ 第二段

粗气进口温度 45℃ 粗气出口温度 25℃ 低温冷却水进口温度 18℃ 低温冷却水出口温度 25℃

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