包头钢铁集团有限责任公司焦炉煤气的净化和提氢技术

时间：2025-05-14

新技木篇

包头钢铁集团有限责任公司焦炉

煤气的净化和提氢技术

上海亚联瑞兴气体技术有限公司

一、前言

焦炉煤气是在隔绝空气条件下高温焦化制取焦炭的副产品。每吨可得煤气３００—３５０ｍ３，中李均伦叶帆国钢铁工业的快速发展加大了对焦炭的需求。国内钢铁工业一直保持快速增长的态势，租钢产量平均以每年７．５９％的速度上升。钢铁行业的高速增长，直接结果就是焦炭需求持续大幅度增加．煤矿及钢铁行业副产煤气（焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气）回收利用潜力很大。合理、高效、无污染地利用焦炉煤气发电和供热，能达到节能、增效和环保的多重效果，焦化煤气的最佳利用方式。

焦炉煤气的平均组成为：Ｈ２４６—６１％、ＣＯ４．０—８．５％、ＣＨ，２１—３０％、Ｃ。Ｈ。１．５—３．０％、Ｃ０２１．０～４．０％、Ｎ２３．６—２６％、０２０。３一１．７％

干煤气的低热值为１３．２—１９．２ＭＪ／Ｎｍ３，属于中热值燃气，其发热温度高约为２１００—２１３０℃。另含有大量的焦油、萘、氰化氢、硫化氢及粉尘等。

焦炉气的用途在科学上可以划分为燃料用气、化工用气、发电用气几种。燃料方面，可以接人城市供气管网用于居民用气，也可用于工业生产，如锻造金属镁等；化工利用方面可以生产合成氨、甲醇、二甲醚等，还可直接还原炼铁，甚至用于合成油；用于发电也可建成高效的燃气发电厂。

包头钢铁集团有限责任公司根据国内现有技术和企业自身特点，对焦炉煤气进行综合利用，取得良好的经济效益，建设节约型企业，使资源尽可能实现循环利用。

焦炉煤气不管作为燃料用气、化工用气还是发电用气，都需除去其中的焦油、萘、氰化氢、硫化氢及粉尘等物质，而焦油、萘、氰化氢、硫化氢等又是重要的化工原料，在日本、德国等发达国家，焦化产业都是以从煤炭深加工中分离出来的高科技产品称雄国际市场，日本的焦炭只是焦化产业中的一个副产品，其化工产品种类有２００多种。包头钢铁集团有限责任公司利用亚联高科的技术，配套２００００Ｎｍ３／ｈ焦炉煤气预处理设施，主要目的为包钢冷轧薄板项目作为配套能源，预处理后的焦炉煤气再经精脱硫处理其用途分三部分：约７０００Ｎｒｎ３／ｈ作为纯净焦炉煤气与高炉煤气混合供用户培烧炉和罩式炉使用、约１００００Ｎｍ３／ｈ作为纯净焦炉煤气供用户退火炉使用、约２２００Ｎｍ３／ｈ作为ＰＳＡ的预料气，经ＰＳＡ工艺生产的约１０００Ｎｍ３／ｈ的氢气供冷轧薄板罩式炉保护气使用，分离出来的焦油、萘等珍贵的化工原料用于生产高附加值的下游产品。

二、焦炉煤气预净化

１．原料及净化要求

从包钢燃气厂来的焦炉煤气量约２００００ＮＭ／ｈ，其组成为Ｈ２６０～６３％、ＣＯ５．５—５．８％、ＣＨ４２３．５—２４．５％、ＣｍＨｎ２．３～２．６０％、Ｃ０２１．９０一２．２％、Ｎ２１．８—２．Ｏ％、０２０．１—０．２％、Ｈ２Ｓ≤１８００ｒａｇ／Ｎ，，？、ＨＣＮ＜。３００ｍｇ／Ｎｍ３、萘，＜７００ｍｇ／Ｎｍ３、焦油≤５０ｍｇ／Ｎｍ３、灰份３．５５ｍｇ／Ｎｍ＇，压力３“

新技木篇

１８ＫＰａ、温度５。Ｃ。由于煤气中含有大量的硫化氢、萘、氰化氢、焦油等物质，必须经处理后才能作为燃料和进一步的深加工。焦炉煤气净化采用干法脱除大部分的硫化氢、萘、氰化氢、焦油等物质，满足进一步的深加工的要求。具体指标为：萘≤１．５０ｍｇ／Ｎｍ３、Ｈ２Ｓ≤８００ｍｇ，Ｎｍ３、焦油≤２０ｍ∥Ｎ矗、ＨＣＮ≤１２０ｎｇ／Ｎｍ３、净化后压力≥１４ＫＰａ。

２．工艺流程简述

从焦炉来的煤气进入煤气预热器预热至约２５。Ｃ，然后进入正处于吸附状态的预净化塔，焦炉煤气中的焦油、萘等组分被净化塔中的吸附剂所吸附，从而使煤气得以初步净化。预净化工艺由４台预净化塔组成，通过装置的阀门切换实现在线切换操作；当吸附饱和后，可以对预净化塔进行再生，再生的方式为蒸汽加热再生。其过程如下：首先用低压蒸汽经过电加热器加热到一３００。Ｃ后再对预净化塔进行直接升温冲洗，将其中的焦油、萘、硫、冲洗出来后送污水池进行沉淀处理。经过沉淀后的污水去污水处理厂回收，其中焦油、萘等可回收利用。然后自然冷却至一定温度再用净化煤气吹冷至常温以便进行下一次吸附。

工艺流程简图。见图１。

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图ｌ焦炉煤气预净化流程简图

３．焦炉煤气预净化的特点

（１）采用ＴＳＡ工艺可靠、有效地脱除粗煤气中的萘、焦油、重烃等物质，操作简单、方便、可靠。

（２）采用全自动操作，劳动强度低。

（３）预净化工艺流程简单，可在线更换吸附剂。

（４）特殊的预净化塔内部结构设计使进装置的焦炉煤气气流分布更加合理，支撑强度更好；在塔底排污口设有蒸汽吹扫管，确保净化操作过程中不致因硫磺、萘等物质引起堵塞。