煤气净化技术TSA的成本高
浅谈煤气净化技术的应用现状与改进措施
浅谈煤气净化技术的应用现状与改进措施发布时间：2021-12-29T06:03:09.076Z 来源：《中国科技人才》2021年第27期作者：王保成[导读] 炼焦过程中，最重要的一个环节就是进行煤气的净化工作。
目前，许多大型企业均采用的是传统手段进行煤气的处理，即煤气回收工艺，里面涵盖了四个关键性步骤。
伊犁新天煤化工有限责任公司伊宁市835000摘要：炼焦过程中，最重要的一个环节就是进行煤气的净化工作。
目前，许多大型企业均采用的是传统手段进行煤气的处理，即煤气回收工艺，里面涵盖了四个关键性步骤。
煤气净化的相关技术手段涉及了多个方面，如煤气初冷、焦油回收以及煤气输送等等。
但煤气在进行实际应用中，仍然存在很多的问题。
为改善在针对煤气的净化过程中，存在的相关技术问题，本文对此展开相关论述。
关键词：煤气净化技术；应用；工艺；改进引言焦炉气的全称为焦炉煤气，其所使用的炼焦用煤，将其放入炉火中进行高温条件下的灼烧以及干馏，之后可以获得对应的焦油以及焦炭。
与此同时，也会获得一种此过程的副产品，这就是所说的焦炉气。
在这一气体中，混有了多种可燃性气体，成分极为复杂，在热值方面表现极高。
但是由于焦炉气的成分极为复杂，因此，焦炉气中含有极高占比的易燃气体，同时还有很多是有毒有害物质。
焦炉煤气直接排放到外界环境中，不仅会对生态造成严重破坏，而且会在很大程度上危及到动物和人的生命安全。
经过脱硫、脱氰等净化操作后，焦炉煤气主要成分的燃烧部位显著增加，有害气体含量显著降低，使用价值高。
由于其低热值和高有害成分，除了使用热风炉加热外，还使用高炉煤气，高炉立即释放原始气体，并逐渐发展为高效燃烧和后续窑炉发电的能源。
由于环保要求越来越严格，废气焚烧后的排放标准越来越高。
高效成分的提取和高价值高炉煤气的使用也在不断发展。
本文对高炉煤气净化、质量改进和使用技术的现状进行了分析和总结，以供节能参考，未来大规模钢铁生产的减排和高效利用。
1 煤气净化技术的应用现状煤气除酸近年来，几乎所有以酸性气体形式存在的氯、氰化物和氟都残留在除尘后的煤气气体当中，这是因为除尘使除尘技术在干式除尘中得到普及。
提高直立式兰炭炉煤气品质的改进方法
提高直立式兰炭炉煤气品质的改进方法摘要：本文主要对现阶段直立式兰炭炉应用情况进行深入研究，首先对直立式兰炭炉工艺流程进行详细介绍，并对兰炭炉煤气组成以及品质进行分析，以此提出提高直立式兰炭炉煤气品质的有效方法，并通过实际案例进行验证分析，以此探究直立式兰炭炉煤气品质改进方法的有效性和实用性，希望能够为兰炭产业持续健康发展提供一定参考帮助。
关键词：煤气品质；兰炭炉；直立式；改进措施前言：工业化进程快速发展导致人们对于煤炭资源需求越来越大，而煤炭资源属于不可再生资源，因此如何提高煤炭资源利用率逐渐成为重点研究内容。
利用直立式兰炭炉能够将低价的煤炭资源转化为高品质兰炭，以此帮助煤炭企业获取经济效益。
兰炭生产中会产生煤气，大部分企业通常选择放散燃烧方法进行处理，但是，煤气中具有大量甲烷、氢气和一氧化碳等资源，占据兰炭生产使用煤炭资源的30%左右，造成了较为严重的资源浪费。
因此，对直立式兰炭煤气处理工艺进行研究研讨具有十分重要作用。
1.直立式兰炭炉现状1.1 煤气工艺现阶段，我国兰炭生产中使用的直立式兰炭炉型号主要有三种，分别是SJ型炉、SH型炉以及RNZL型炉。
三种型号的兰炭炉在实际应用中使用的干馏原理基本相同，即利用回炉煤气燃烧生成的高温烟气对内部煤炭进行气体热载体干馏具体工艺流程如下：首先，将块煤放置到兰炭炉上方煤仓中，将煤仓定期放置干馏炉中。
干馏炉上部空间为干燥区域，块煤在上升煤气加热作用下能够达到250℃左右；块煤继续移动到达中部干馏区域，在燃烧室产生的高温烟气加热作用下，块煤温度能够达到750℃，逐渐炭化呈半焦；半焦产物继续移动至下端冷却区域，在熄焦水以及熄焦蒸汽作用下温度冷却至80℃，在刮板机作用下移动至缓冲仓，随后通过胶带输送机进入产品焦储棚[1]。
其次，荒煤气净化。
荒煤气经过上升管后进入集气槽，在横管冷却器作用下温度下降至40℃以下，同时分离出部分冷凝水与煤焦油；经过低温冷却后的煤气在静电除焦作用下继续分离冷凝水、煤焦油以及粉尘等；煤气在经过有效净化后运输至加压风机，部分煤气回炉重新加热，部分煤气派送到系统外。
浅析煤制天然气项目净化工艺的选择
浅析煤制天然气项目净化工艺的选择煤制天然气是一种利用煤炭直接转化为合成气后再经过一系列工艺加工成为天然气的技术。
在煤制天然气项目中，净化工艺是非常重要的环节，其主要作用是去除合成气中的杂质和有毒有害物质，使合成天然气达到国家标准并满足市场需求。
本文将对煤制天然气项目净化工艺的选择进行浅析。
目前，煤制天然气净化工艺主要分为物理法、化学法和物化法三种。
物理法包括吸附、膜分离、冷却凝结等方法；化学法包括吸收、吸咯、化学反应等方法；物化法则是物理法和化学法相结合，在选择净化工艺时，需要考虑到以下因素：一、合成气成分由于不同的煤种和不同加工工艺得到的合成气组分不同，因此需要在选择净化工艺时，充分考虑到合成气组分和成分变化情况。
如若合成气成分中含有大量二氧化碳，则需要选用吸收法进行净化；若含有大量硫化氢、甲硫醇等有毒有害物质，则需要采用干式脱硫、湿式脱硫等方法进行净化。
二、净化效率净化效率是衡量净化工艺优劣的重要指标，若净化效率较低，则会导致合成天然气不达标或成本过高，而高效的净化工艺不仅可以提高产品质量，降低成本，而且对环境保护也具有重要意义。
因此，在选择净化工艺时，需要根据实际情况、技术水平等综合考虑。
三、投资、运行成本及环境影响净化工艺的投资、运行成本和环境影响是进行决策时需要考虑的关键因素，因此需要综合考虑净化工艺的投资、运行成本，以及对环境的负面影响。
如采用膜分离法进行净化，虽然净化效率高，但投资成本高、能耗大；而采用吸收法，可以有效去除二氧化碳，但会产生大量脱碳溶液，需要进行后处理，增加了环境负荷。
综上所述，净化工艺的选择需要综合考虑合成气成分、净化效率、投资、运行成本及环境影响等因素，采用适合的工艺进行净化，可以提高产品质量，降低成本，提高项目经济效益和社会效益。
煤转化技术：煤气的净化
②脱硫的条件 温度：28~30℃； 水分不低于30%（由于放热，脱硫前需要往煤气中加入一些蒸汽）； 一定氧气的需要量（焦炉煤气中通常含氧0.5%~0.6%可满足脱硫再
生需要）。 ③氧化铁脱硫剂制备:
为沼铁矿或铁屑和木屑按1：1比例混合制成，再喷洒适量的水调湿 30%~40%，加少量0.5%熟石灰，反复翻晒制成（置大气中3个月），其 PH值一般为8-9左右。
氨的溶解： NH3+H2O →NH4OH； 氨水吸收H2S和HCN：在脱硫塔进行的反应为：
NH4OH+H2S→NH4HS+H2O N作用下析出硫：NH4HS+ NQ（氧化态） +H2O→NH4OH+S↓+ NQ（还原态） NQ 和NH4OH的再生：在再生塔吹入空气，在催化剂（NQ）作用下氧化再生， 这时发生反应为： NH4HS＋0.5O2 → NH4OH＋S↓ NQ（还原态）+0.5O2 ＝ NQ（氧化态）+H2O
去。制取硫铵利用了煤气中的硫，可使硫铵工段耗酸降低60％左右。 此法使煤气中HCN也变成氨。过程中不用Na2CO3，也无二次污染。 但此法也存在脱硫循环液量大，废液处理需采用高温高压设备，耗 电量大等缺点。当然它仍然是湿法脱硫和废液处理的最好方法之一。
③:低温甲醇洗法
a:原理：
该过程是一种物理吸收和解吸过程,在高压低温条件下，用低温甲醇
•原 理 ： 发生的主要脱硫反应为：
脱硫： ▲H2S+Na2CO3→NaHS+NaHCO3； ▲ 2NaHS+4NaVO3+H2O→Na2V4O9+4NaOH+2S↓； 再生： NaVO3的再生：
Na2V4O9+2A·D·A（氧化态）+2NaOH+H 2O→4NaVO3+2A·D·A（还原态）； A·D·A（氧化态）的再生: 2A·D·A（还原态）+2O2→2 +2H2O+ 2A·D·A（氧化态） Na2CO3的再生:NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O
煤化工中各种脱硫工艺比较
一、煤化工中各种脱硫工艺比较1、AS煤气净化工艺AS流程就是以煤气中自身的NH3。
为碱源，吸收煤气中的H2S，吸收了NH3。
和H2S的富液到脱酸蒸氨工段，解析出NH3。
和H2S气体，贫液返回洗涤工段循环使用，氨气送氨分解炉生产低热值煤气后返回吸煤气管线，酸气送克劳斯焚烧炉生产硫磺。
优点：环保效果好、工艺流程短、脱硫效率高、煤气中的氨得到充分利用、加碱效果明显、热能利用高缺点：洗氨塔后煤气含氨量高、洗液温度对脱硫影响较大、富液含焦油粉尘高、硫回收系统易堵塞（克劳斯焚烧炉生产硫磺）2、低温甲醇洗(Rectisol,音译为勒克梯索尔法)低温甲醇洗与NHD法都属于物理吸收法，可以脱硫和脱碳。
低温甲醇洗所选择的洗涤剂是甲醇，在温度低于273 K下操作，因为甲醇的吸收能力在温度降低的情况下会大幅度地增加，并能保持洗涤剂损失量最少。
低温甲醇洗适合于分离和脱除酸性气体组分CO2、H2S及COS，因为这些组分在甲醇中具有不同的溶解度，而这种选择性能得到无硫的尾气。
例如有尿素合成工序的话，如果遵守环境保护规则，就可以直接排人大气或用于生产CO2。
低温甲醇洗在大型化装置中的生产业绩、工艺气的净化指标、溶剂损耗、消耗和能耗、CO2产品质量有其优势.3、NHD法脱硫NHD化学名为聚乙二醇二甲醚是一种新型高效物理吸收溶剂。
NHD法脱硫原理：NHD法脱硫过程具有典型的物理吸收特征。
H2S、CO2在NHD中溶解度较好的服从亨利定律，它们岁压力升高、温度降低而增大。
因此宜在高压、低温下进行H2S和CO2的吸收过程，当系统压力降低、温度升高时，溶液中溶解的气体释放出来，实现溶剂的再生过程。
NHD法脱硫工艺特点：能选择性吸收H2S、CO2、COS且吸收能力强；溶剂具有良好的化学稳定性和热稳定性；NHD不起泡，不需要消泡剂；溶剂腐蚀性小；溶剂的蒸汽压极低，挥发损失低；NHD工艺不需添加活化剂，因此流程短。
4、PDS法脱硫（PDS催化剂）原理：煤气依次进入2台串联的脱硫塔底部，与塔顶喷淋的脱硫液逆向接触，脱除煤气中的大部分H2S。
煤气净化技术
保护水资源：煤气净化技术可以减少废水中的 有害物质，降低对水资源的污染。
促进可持续发展：煤气净化技术可以降低能 源消耗，减少碳排放，促进可持续发展。
煤气净化技术在能源开发中的应用
01
煤气净化技术在 煤炭开采中的应 用：减少煤炭燃 烧产生的有害气 体，提高煤炭利
04
环境保护：用 于工业废气的 净化处理，减 少环境污染
煤气净化技术的重要性
1
环境保护：减少大气 污染，保护生态环境
资源利用：提高煤气利
3
用率，降低能源消耗
2
安全生产：降低煤气中 毒风险，保障生产安全
经济效益：降低生产成
4
本，提高企业经济效益
煤气净化技术的原理
煤气净化技术的基本原理
STEP1
STEP2
电力行业：用于燃 气轮机发电，提高 发电效率和环保性 能
玻璃行业：用于玻 璃熔化、成型等工 艺，提高生产效率 和产品质量
水泥行业：用于水 泥窑燃烧，提高燃 烧效率和环保性能
陶瓷行业：用于陶 瓷烧结，提高产品 质量和生产效率
煤气净化技术在环境保护中的应用
减少大气污染：煤气净化技术可以减少有害气 体的排放，降低大气污染程度。
煤气净化技术的挑战 与前景
煤气净化技术的挑战
01 技术难度：煤气净化技术 涉及多个学科领域，需要 跨学科的知识和技能。
02 成本压力：煤气净化技术 的投资和运行成本较高， 需要平衡成本和效益。
03 环境问题：煤气净化技术 可能对环境造成负面影响， 需要关注环保问题。
04 法规限制：煤气净化技术 需要符合相关法规和标准， 需要不断更新和改进。
焦炉气预处理TSA装置再生废气处理方案的对比分析
术，该技术可以很好地适应焦炉煤气制甲醇运行要求，可以用于去除焦炉煤气中的焦油、苯、萘及不饱和烃、氨、废气等杂质，本文主要探讨废气的再生处理，TSA 变温吸附工艺流程如图1所示。
图1 TSA变温吸附工艺流程每个反应器的吸附床均装有各种吸附剂以形成组合吸附剂床层。
吸附剂是两种或多种活性炭、硅胶、焦炭、氧化铝等组成，焦炉煤气中的杂质被不同的吸附剂吸附后，反应器上部排出CH 4、H 2、CO 、CO 2和其他吸附不良的组分，以获得纯化的焦炉气。
2 三个方案流程简介2.1 采用低温甲醇洗后焦炉气净化气作为TSA单元再生气自焦化厂气柜来的焦炉煤气经一级加压升压至0.6MPa 送入TSA 单元，脱除焦油、萘等杂质后再经二级加压升压至0 引言焦炉气预处理装置，通常采用变温吸附(TSA)等技术脱除其中的苯、萘、焦油等物质。
而在TSA 装置进行再生时，会使部分VOCs 、硫化物、萘等有机废物带入再生气中。
根据GB 31571—2015《石油化学工业污染物排放标准》及GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》中对于再生废气的控制指标要求：非甲烷总烃<120mg/Nm 3、SO 2<50mg/Nm 3、NO x <100mg/Nm 3、苯<4mg/Nm 3。
由于本项目的再生废气直接排放无法满足排放标准要求，因此需进行处理。
本文简述了TSA 变温吸附净化技术，针对焦炉气TSA 再生废气处理提出了三个解决方案，对三个方案的工艺流程进行了描述及投资估算与运行成本初步对比分析。
1 TSA变温吸附净化技术目前工业上焦炉煤气制甲醇装置，大多数预加氢反应器使用寿命为半年，少数预加氢反应器运行时间为1年以上，而有些预加氢反应器使用寿命为3～5个月，同时在操作结束时催化剂层的阻力降为0.2～0.4MPa ，极少树预加氢反应器催化剂层的阻力降下降在0.5MPa 以上，这对焦炉煤气制甲醇装置的正常运行带来严重的负面影响。
VOCs的回收之焦炉煤气的净化工艺系列（一）
VOCs的回收之焦炉煤气的净化工艺系列（一）VOCs的回收之焦炉煤气的净化工艺系列（一）导读挥发性有机物（VOCs）按其化学结构的不同，可以进一步分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。
这些气体直接或间接的对人体和自然造成严重的危害。
煤矿业是产生VOCs的主要来源之一。
其中的焦炉煤气含有大量的VOCs，若处理不当导致其逸出到大气中不仅对环境造成严重污染，也会造成资源浪费。
一典型的回收工艺流程炼焦厂都将焦炉煤气进行冷却冷凝以回收焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时又净化了煤气。
国内外的回收与加工流程分为正压操作和负压操作二种。
1正压操作工艺鼓风机位于初冷器后，在风机之后的全系统均处于正压操作。
此流程国内应用广泛。
煤气经压缩之后温升50℃，故对选用饱和器法生产硫铵（需55℃）和弗萨姆法回收氨系统特别适用。
2负压操作工艺把鼓风机放在系统的最后，将焦炉煤气从-7～-10kPa升压到15～17kPa后送到用户。
负压流程适合于水洗氨工艺。
优点：无煤气终冷系统，减少了低温水用量，总能耗有所降低，鼓风机后煤气升温，成为过热煤气，远距离输送时冷凝液少了，减轻了管道腐蚀。
缺点：负压操作时，煤气体积增加，煤气管道和设备容积均相应增加（如洗苯塔直径增加7～8％）；负压使煤气中各组分的分压下降，减少了吸收推动力，如洗苯塔的苯回收率下降2.4％；负压操作要求所有设备管道加强密封，以免空气漏入。
二荒煤气的净化过程1初冷焦炉煤气从炭化室上升管逸出时温度为650～800℃，它的冷却分成两步，先在集气管与桥管中用70～75℃的循环氨水喷洒，使煤气冷到80～85℃，煤气中60％的焦油蒸气被冷凝下来，然后再在煤气初冷器中进一步冷到25～35℃或低于25℃。
2气体输送输送装置一般采用离心式鼓风机。
鼓风机前最大负压为-4～-5kPa，机后压力为20～30kPa。
鼓风机设置在初冷器后，具有吸入煤气体积小和处于负压操作的设备及煤气管道少等优点。
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疑问：平顶山煤业集团天宏焦化公司的焦炉煤气H2为什么含量这么高，
平顶山传统制氢工艺的存在的问题
变温吸附(TSA)装臵效果较差,吸附剂使用寿命在3个月左右,生产成本及更换工作量较大,并且对PSA工序的吸附剂保护不可靠,长期稳定生产仍有风险。
变温吸附TSA装臵再生频繁,操作工作量大。
变温吸附TSA装臵产生污水较多,导致周围环境受到污染,环保压力大。
TSA采用蒸汽直接再生,效果较差（我公司已采用解吸气再生）,且再生初期蒸汽直接冷凝,冷凝水导致吸附剂粉化、失效,降低吸附剂使用效果及寿命,每3个月更换一次,生产成本及更换工作量较大,且出口H2O、苯、焦油和其它高烃组分经常超标,尤其是焦油和水的超标造成PSA工序的吸附剂堵塞和中毒,造成连续污染,降低TSA 的处理能力和周期。
除油塔再生频繁,由于采用手动操作,每天切换4~6次,操作工作量大,而且经常导致阀门切换不严造成串气.
目前的平顶山市三源制氢有限公司工艺是改造了的新工艺，
1.新增2台除油塔,一开一备。
2.采用价格便宜,购买便利的焦炭做吸附剂。
利用焦炭对焦油吸附的特性脱除煤气中油质组分,每4个月更换一次焦炭,充分保证除油塔出口的焦油含量达到合理指标,为吸附剂的正常使用打下坚实基础。
3.新增1台冰机机组。
确保负荷在10000m3/h时,冷冻温度能降到5#
以下,利用低温技术对原料气中的萘、苯等进行脱除,保证系统吸附剂的正常使用。
4.新增加一套变温吸附TSA装臵。
实现吸附剂的二级保护,并增加一套换热设备,使再生气进行两级加热,保证TSA预处理有足够的再生热源。
5.更换TSA的装填方案,提高吸附效率,装填少量保护剂,保证吸附剂的正常使用,使TSA的使用寿命延长至1年以上。
6.增加除油塔和低温分离技术相结合的工艺,能够除掉80%以上的焦油和萘等大颗粒重烃组分,
7.采用两套TSA预处理设计工艺,能够彻底脱除机械水和焦油、萘等重烃组分,防止这些杂质组分进入PSA变压吸附工序,污染吸附剂,影响吸附剂的寿命,保证装臵长周期稳定运行。
8.采用PSA工序的解吸气作为TSA预处理塔的再生气源,能够使杂质组分在高温下充分脱除,从而使吸附剂获得再生,同时也延长了吸附剂的使用寿命。