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摘要：焦炉煤气是炼焦过程中产生的副产品，其成分复杂，含有多种杂质，必须进行净化处理，才能加以回收利用，以实现节能减排，提高资源利用效率。焦炉煤气的净化处理，包含焦化厂的初步净化处理以及下游企业的精净化处理，本文重点对焦化厂对焦炉煤气初步净化处理的技术细节进行了分析，明确了其中的一些关键技术节点。
关键词：焦炉煤气；净化处理；技术细节
在炼焦过程当中会产生一种副产品，即焦炉煤气，焦炉煤气是多种气体的混合产物，其主要成分为H2、CO、CO2、CH4、C2H6、N2等，其中H2、CO、CH4、C2H6为可燃气体。同时含有多种杂质，主要有：焦油、笨、萘、无机硫、有机硫、氨、氰化氢等。焦炉煤气的性质是一种高热值煤气，可作为燃料，也可作为化工产品的原料，但在使用前必须要净化，除去其中的杂质，满足生产要求和环保要求。我们公司作为焦化厂的下游企业，是利用焦化厂多余的焦炉煤气制合成天然气。焦化厂有自己的化产车间，对焦炉煤气进行了初步净化处理，脱除了焦炉煤气中大量的焦油、笨、无机硫、氨等。焦炉煤气进入我们公司的装置后，再进行变温吸附脱焦油和萘、水洗脱氨、常温粗脱硫、加氢脱硫等精净化处理。焦化厂对焦炉煤气初步净化处理技术的好坏，直接决定了出焦化厂的焦炉煤气杂质含量的高低，这是我们公司装置是否能够长周期稳定运行的重要因素，是我们公司是否能够产生较好经济效益的关键。
一、关于焦炉煤气净化处理
焦炉煤气中含有大量对大气不友好的杂质，据不完全统计，焦炉煤气年均产量高达110万立方，在炼焦过程中正常消耗一部分，还有一部分大约60万立方的量，若不进行净化处理将直接排放至大气中，不仅浪费资源，更是对大气造成严重污染。焦炉煤气中的H2、CO、CH4、C2H6，是可燃气体，使焦炉煤气可以作为炼焦过程的燃料气体，但还有一些杂质，比如焦油、笨、萘、无机硫、有机硫、氨、氰化氢等，会造成环境污染。
二、焦炉煤气初步净化处理工艺
（一）焦炉煤气初步净化处理工艺的关键点
焦炉煤气初步净化处理的工艺相对复杂，其中比较关键的几道工序包括，脱氨、脱苯和脱硫。
其一，脱氨，在焦炉干馏环节当中，大多数的氮可以经化学反应转化成以氨根离子为基础的含氮化合物，煤气粗提过程当中也会有氨的存在，一般单位含量在6~8g。因为氨的腐蚀性强，在实际的处理过程当中需要将其分离出来，一般采用氨水焦油分离装置来实现。
其二，脱苯，脱苯环节要经过冷冻、吸附、洗涤等，焦化过程中，通常有两种：一种是石油洗油洗苯，另一种是焦油洗油洗苯，大规模的焦化企业通常选后者，所应用的工艺则是自产焦油洗油洗涤模式。
其三，脱硫，焦炉煤气中含有硫成分，包括无机硫和有机硫，通常为气体的形式存在于焦炉煤气中，脱硫的技术手段较为丰富，包括干法脱硫、湿法脱硫、真空碳酸盐法、氨-硫联合洗涤法、湿式氧化法等，大型焦化企业较为普遍的脱硫方法是湿法脱硫。
（二）焦炉煤气初步净化处理工艺详述
为了明确焦炉煤气初步净化处理工艺的细节，以我们公司上游焦化企业为例，焦化企业所采取的净化工艺为基础，进行详细分析。
1.我们公司上游焦化企业焦炉煤气状况
我们公司上游焦化企业拥有2座捣固焦炉，规格为2×60孔5.5m。焦炭产量年均65万t，炼焦过程中分离出的焦炉煤气含有氨、焦油气、萘、硫化物、水蒸气等这些杂质，容易腐蚀管道，造成管道堵塞。焦炉煤气净化中考虑将一部分作为回炉煤气，一部分用于燃烧，剩下的部分则送到下游企业。
2.焦化企业焦炉煤气净化工艺
焦化企业的焦炉煤气净化工艺流程，根据其使用的装备来看，焦炉煤气从焦炉出来后，要依次经过气液分离器、横管初冷器、电捕焦油器、煤气鼓风机、喷淋饱和器、终冷塔、洗脱苯塔、脱硫塔，最后得到净化后的焦炉煤气。
其中气液分离器分离出的分离液进入机械化焦油氨水澄清槽，横管初冷器得到的冷凝液也要进入澄清槽，电捕焦油器分离出的焦油同样也要进入澄清槽。澄清槽内的物质一部分经过循环氨水回到焦炉回用，余留的焦油渣输送至煤场，焦油提炼出来送至油库。
脱氨是利用硫酸作为吸收剂，将焦炉煤气通入喷淋饱和器中，生成硫铵。硫铵从喷淋饱和器分离出来后，利用离心机、干燥包装系统，得到硫铵。
洗脱苯塔主要就是脱苯。
脱硫塔用于脱硫。
3.焦化企业焦炉煤气净化工艺细节
按照上述工艺流程，将工艺中几个重要细节提炼出来进行重点分析。
其一，冷鼓电捕。这一细节中，包含冷凝工序、冷却工序、加压输送工序，焦油分离、氨水分离、焦油渣分离、存储输送、焦油雾滴、萘脱除等工序。具体细节上，炼焦过程中产生的焦油、氨水、苯族烃和煤气在80℃的状态下进入气液分离环节，分离氨水、焦炉煤气和焦油，焦炉煤气送至下一个工序，氨水、焦油利用机械化焦油氨水澄清槽进一步处理，一部分回用，一部分成最终产物。焦炉煤气在下一个工序中进一步冷却，温度大约在22℃，此温度状态下的焦炉煤气经电捕，最大可能地净化萘以及焦油，电捕后的煤气在离心机中鼓风加压送至硫铵加工工序。冷鼓电捕工段中，关键是要使煤气冷却，冷却的目的是控制煤气中化学物质的裂解，控制回收率，温度不合适，回收率会严重下降。
其二，脱氨，这个部分主要包含氨脱除、硫铵干燥以及氨水蒸氨。利用硫酸作为吸收剂，脱氨，生成硫铵并将其干燥得到硫铵产品，剩余氨水蒸氨，进一步生产硫铵，废水去生化处理。冷鼓电捕工段后的焦炉煤气在0.5MP压力下加热到60℃至70℃，在喷淋室中进行化学反应，母液中的氨与硫酸反应，生成硫酸铵结晶，煤气经饱和器，利用饱和器中的除酸器，分离出煤气中夹带的酸雾，由旋流板除酸器进一步除酸，得到的焦炉煤气送至下一个环节。这个工段中会不断产生硫铵结晶，需要用结晶泵将结晶和一部分母液一同送至结晶槽，用离心机分离，滤除母液，硫铵结晶在振动流化床上干燥后产生最终产品。
其三，脱苯，这个部分包含终冷、洗苯和脱苯。分离氨后的焦炉煤气，在终冷塔换热，在25℃状态下进入洗苯塔，原料从塔底部进入，自下而上与塔内顶部喷淋循环洗油逆流接触，苯被吸收，由旋流板捕捉。塔底的富油用泵加压送至粗笨冷凝冷却塔，与脱苯塔处理后的粗笨汽换热，富油预热，温度为60℃，在油换热器与脱苯塔底部出来的贫油换热，进一步加热道140℃，在粗笨管式加热器中加热到180℃，进入脱苯塔汽提蒸馏，处理后的粗苯油水混合物冷却至30℃后在分离器中分离，粗笨进入回流槽，部分回用，部分溢流至存储槽，此为最终产品。
其四，脱硫，焦化厂主要是脱除无机硫，有机硫无法脱除。这部分包含脱硫、脱硫液再生和硫回收。其核心是将煤气当中的硫化氢含量降低至20mg/Nm³以下，回收硫膏。经过脱苯工序的焦炉煤气在脱硫塔底部进入，与上部喷淋下来的脱硫液（回用液）逆流接触洗涤，硫化氢含量要在洗涤中降低至20mg/Nm³（含）以下，脱硫后的煤气部分回炉，部分在管式加热炉加热，剩余部分送去制取甲醇。
三、焦炉煤气净化处理技术思考
焦炉煤气的净化质量，一般根据最终净煤气的质量为依据，上文中是一种综合性的焦炉煤气净化工艺，对于不同的焦化企业而言，可能采取的工艺流程不同，但本质上所依托的原理基本相当。在当前时代背景下，依托网络化、自动化、智能化、数字化趋势，净化系统的工艺应当在物流、能源、信息、资金等环节进行优化，确保节能减排效率。基于焦化企业而言，假设在1吨干煤基础上，利用上述净化工艺，煤气在净化系统中释放热量的76%会被循环氨气吸收。同时循环氨水要进行水汽分离、煤气水汽分离，在煤气热交换过程中，可按水蒸气体积占湿煤气总体积比例与固定系数的乘积来计算传热效率，因而需要控制氨水的蒸发率，提高初冷的传热系数，确保处理温度适宜，达不到温度适宜的要求，将极大降低焦炉煤气净化效果。
结束语
综上所述，综合性的焦炉煤气净化方案将是当前主流技术方案，实践中将脱氨、脱苯、脱硫等工艺技术集成至一套综合性净化装备体系中，采用自动化甚至智能化控制手段，确保净化体系的净化效果。对于焦化企业的净化装备体系而言，自动化程度高，使用寿命长，净化效果好，节能减排效果好，当然本文所分析的净化技术，属一家之言，可能有所不足，后续实践中还将进一步完善。
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