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油頁(yè)巖干餾煤氣凈化方案的探討

文檔作者：王娜馬國(guó)明文檔來(lái)源：撫順礦業(yè)集團(tuán)公司西露天礦坑口油廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月14日
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· 86 · 露天采礦技術(shù) 2013年第11期
油頁(yè)巖干餾煤氣凈化方案的探討
王娜，馬國(guó)明
(撫順礦業(yè)集團(tuán)公司西露天礦坑口油廠，遼寧撫順113001)
摘要：簡(jiǎn)要介紹撫順干餾裝置干餾煤氣的產(chǎn)生及作用，以及在．v--,lk應(yīng)用過(guò)程中存在的熱值等問(wèn)題。突出干
餾煤氣凈化的意義，通過(guò)氣體凈化方法的介紹、對(duì)比，找出適應(yīng)干餾煤氣凈化的方法，進(jìn)行原理和工藝的簡(jiǎn)單介紹。
關(guān)鍵詞：撫順干餾裝置；油頁(yè)巖；干餾煤氣；氣體凈化
中圖分類號(hào)：TE662．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671—9816(2013)l1—0086—03
1 概述
撫順干餾爐在油頁(yè)巖低溫干餾生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生
的干餾煤氣除供干餾裝置干餾供熱外，還產(chǎn)生部分剩
余煤氣，其流量在8 500～10 000 m3／h．部，溫度在60℃
左右。為避免造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，利用500GF1一
RFm型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行燃燒發(fā)電。但是要求其熱值
不低于26OO～2 700kJ／m ，溫度在4o℃左右(通過(guò)管
線輸送及儲(chǔ)罐緩沖降低達(dá)到溫度要求)。在保證油頁(yè)巖
品位的正常生產(chǎn)情況下其熱值大多在2 800 3 200
kJ／m3，但是由于油頁(yè)巖品味及其它原因也有低于2600
～ 2 700 kJ／m3的時(shí)候。當(dāng)?shù)陀诖藷嶂档氖Ｓ嗝簹夤?
500GFI-'RFm型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電時(shí)，機(jī)組運(yùn)行功率
只能維持50～100 kW，甚至出現(xiàn)機(jī)組怠速或分網(wǎng)等現(xiàn)
象，不但對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組造成極大的損壞，更造成剩余
煤氣外排，即浪費(fèi)資源又影響環(huán)境。因此，對(duì)低熱值干
餾煤氣進(jìn)行凈化處理，以提高熱值就顯得尤為重要。
2 氣體凈化的要求
干餾煤氣各組分含量及熱值是變化的，只是一
個(gè)區(qū)間數(shù)值。表1列出不同氣體組成及熱值情況下
的干餾煤氣組成。
干餾煤氣凈化原則為只降低其中不可燃燒氣體
組分體積百分比，不損耗可燃?xì)怏w組分，即相對(duì)增加
可燃?xì)怏w組分含量，提高干餾煤氣熱值。根據(jù)氣體組
成，其中不可燃燒氣體中CO：和N：含量較多。
脫除的CO：或N：可以根據(jù)凈化方法進(jìn)行回收
或處理，但是總體要求干餾煤氣凈化運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。
在化工生產(chǎn)氣體凈化方法中脫除CO：比脫除
收稿日期：2013—06—13
作者簡(jiǎn)介：王娜(1980一)，2004年畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)，
應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，工程師，現(xiàn)工作于撫順西露天礦坑口油廠。
表1 不同氣體含量及熱值的干餾煤氣組成 ％
N：容易、工藝簡(jiǎn)單且應(yīng)用較多，本文對(duì)脫除CO 方
法進(jìn)行研究、探討。
3 凈化后各組分含量及熱值
1)脫除cO 的百分比對(duì)熱值的改變。以脫除cO
為例，正常情況下干餾煤氣中cO 含量在18％ 一
22％，計(jì)算C02體積百分比降低10％時(shí)干餾煤氣熱
值如下：
以表中第一組數(shù)值為例，體積百分比降低10％
后進(jìn)行熱值計(jì)算，相當(dāng)于干餾煤氣補(bǔ)充進(jìn)10％，即
各氣體組分百分比為：
Vco2 (22—10)+ 等 ×10％=14．4
=1．4+ ×l0％ = 1_56
Vco=1．2+ 奇×10％=1．33
-2_2+ 等 0％ ·44
-8+ =8．9
cH4=1．4+ ×l0％ = 1．56
△Q=2 896．6—2 605=291．6 kJ／m
如果干餾煤氣中cO 氣體組分降低15％，干餾
煤氣熱值將會(huì)更高。表2為3組干餾煤氣組成下對(duì)
cO：分別降10％和15％時(shí)各氣體組分含量及干餾煤
露天采礦技術(shù) 2013 g-g 11期 ·87·
氣熱值對(duì)比表。
從表2可以看出，不同組成及熱值的干餾煤氣，
經(jīng)凈化后，熱值均有不同程度的提高。其中CO：降
10％時(shí)，原熱值較低的，而第一組氣體提高幅度較
大，而熱值較高的，而第三組氣體提高幅度不大；CO：
降15％的則以第二組氣體熱值提高最大。
2)氣體凈化意義。由表2可見(jiàn)，去除干餾煤氣中的
表2 3組干餾煤氣凈化后含量及熱值對(duì)比表
％
序號(hào)凈化前后對(duì)比CO CnHm CO 0： H： cH4熱值，kJ·
一部分不可燃燒氣體含量，不但對(duì)低于2 600 kJ／m 的
干餾煤氣可達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組對(duì)熱值的要求，而且對(duì)高熱
值的干餾煤氣仍可提高其熱值，相對(duì)提高機(jī)組的運(yùn)行
功率，增加發(fā)電量。同時(shí)可以提高機(jī)組運(yùn)行周期，減少
燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的活塞、缸頭的積碳，進(jìn)而可避免由于
積碳造成的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組功率低、缸頭損壞、缸體及
排煙溫度過(guò)高、氣門關(guān)閉不嚴(yán)等問(wèn)題。使氣體充分燃燒
做功，減少氣體燃燒不
4 氣體凈化的方法
在化工行業(yè)中，脫碳方法很多，但可歸納為兩大
類：一是溶劑吸收法，包括化學(xué)吸收法、物理吸收法及
化學(xué)一物理吸收法；二是變壓吸附氣體分離技術(shù)，又稱
干法脫碳。第二種方法在中國(guó)起步較晚，目前全國(guó)只
有幾家企業(yè)應(yīng)用此方法，可供經(jīng)驗(yàn)有效。下面主要介
紹第一種溶劑吸收法脫碳的幾種方法及操作條件等。
表3 溶劑吸收脫碳方法介紹
從表3可以看出，以上方法都能很好的實(shí)現(xiàn)干餾
煤氣的凈化，但不同脫碳方法的操作條件不同，其中：
1)低溫甲醇法。該法存在以下問(wèn)題：①吸收劑有
毒；②需引進(jìn)進(jìn)口專利技術(shù)軟件，對(duì)使用操作和設(shè)備
日常維護(hù)都帶來(lái)不便，且操作溫度要求嚴(yán)格，需輔助
制冷工序，操作相對(duì)復(fù)雜，較難適應(yīng)干餾煤氣凈化的
要求及原則。
2)聚乙二醇二甲醚吸收劑。該吸收劑無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)
定性好、無(wú)腐蝕；吸收液再生需氣提、閃蒸(一級(jí)高壓，
二級(jí)常壓)；氣提氣液比10～20；吸收液貧度0．2LCOyL
溶液；吸收服從亨利定律和道爾頓分壓定律。目前國(guó)內(nèi)
有3O多家企業(yè)應(yīng)用，有較成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。要求
操作溫度在0一-5oC，此溫度下聚乙二醇二甲醚對(duì)
CO：、H2s的吸收率高，對(duì)H2等的吸收率低，如操作溫
度過(guò)高將影響CO：脫除率和增加H：等有效組分含量
的降低。操作溫度對(duì)干餾煤氣要求有些苛刻。
3)碳酸丙烯酯法。該吸收劑無(wú)毒、無(wú)腐蝕；氣提
氣液比9～12，比聚乙二醇二甲醚低；吸收液貧度
0．2LCOJL溶液；吸收服從亨利定律和道爾頓分壓定
律。目前國(guó)內(nèi)有100多家企業(yè)應(yīng)用，生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成
熟。但化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定性，會(huì)與干餾煤氣中的氨氮
等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；與水反應(yīng)分解。當(dāng)溶劑中含水量和
溫度升高，含水率為1％，溫度在100~C以上時(shí)，水解速
率將提升十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，在堿性、酸性介質(zhì)中，碳酸丙
烯酯水解也加速。因?yàn)楦绅s煤氣是經(jīng)過(guò)干餾裝置三級(jí)
水洗的，水汽含量可視為此溫度下的飽和，如此大量
水會(huì)直接導(dǎo)致碳酸丙烯酯的水解，故此法也不是凈化
現(xiàn)有干餾裝置回收系統(tǒng)產(chǎn)生煤氣的理想方法。
4)改良熱鉀堿法。操作工序中需要進(jìn)行消泡、操
作溫度較高(105～13Oa【=)，而且氣體凈化由氣體組
成、凈化度及前后工序壓力而定，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)程度較高。
5)甲基二乙醇胺法。操作溫度隨凈化要求不同
而不同，溫度高凈化度稍低，一般操作溫度控制在
70～80℃，可適當(dāng)降低操作溫度；熱能耗低、腐蝕性
小、溶液穩(wěn)定、流程簡(jiǎn)單、吸收壓力范圍廣；吸收過(guò)程
為高壓物理吸收、低壓化學(xué)吸收相結(jié)合。
5 撫順油頁(yè)巖干餾裝置氣體凈化的方法
通過(guò)以上介紹可以了解到撫順干餾裝置干餾煤
氣氣體凈化對(duì)凈化度要求不高，但應(yīng)充分考慮可操
作性，即操作條件和運(yùn)行費(fèi)用等。
通過(guò)上面介紹，甲基二乙醇胺法脫碳技術(shù)操作
· 88 · 露天采礦技術(shù) 2013年第11期
條件與干餾煤氣相接近，相比之下是較理想的干餾
煤氣脫碳技術(shù)。下面主要介紹甲基二乙醇胺法脫碳
技術(shù)的原理及工藝流程。
1)甲基二乙醇胺法脫碳技術(shù)的原理。甲基二乙
醇胺法工藝采用的是甲基二乙醇胺水溶液，要求溶
液濃度一般在50％，按如下化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行：
Co2+H20=H +HCO3 (1)
H +R2CH3N=R2CH3NH (2)
(1)、 2)兩式相加，得
R2CH3N+CO2+H20=R2cH3NH +HCO (3)
(1)式反應(yīng)速度緩慢，為加速反應(yīng)，可在吸收液
中根據(jù)吸收速率或凈化度的不同要求，添加不同種
類的伯胺或仲胺類活化劑，活化劑濃度為3％，使反
應(yīng)按下式進(jìn)行：
R2 NH +CO2=R2 NCOOH
R2'NCOOH+R2CH3N+H20=R2'NH+R2CH3Nl{++HCO3
甲基二乙醇胺法兼有化學(xué)吸收和物理吸收的作
用，其中高壓階段利用co2不同分壓下的溶解度進(jìn)行
物理吸收，低壓階段為化學(xué)吸收，合理控制凈化率。
2)甲基二乙醇胺法脫碳技術(shù)工藝流程。甲基二
乙醇胺法脫碳技術(shù)工藝設(shè)有吸收塔、解吸塔和再生
塔。其流程為原料氣從底部進(jìn)入兩段式吸收塔與從
上至下的半貧液逆向接觸，在此過(guò)程中吸收氣相中
的大部分CO：，原料氣上升到吸收塔上部與小流量
的貧液逆向接觸，以達(dá)到凈化目的及要求，凈化氣進(jìn)
入下道工序進(jìn)行生產(chǎn)使用。而吸收塔底的富液首先
經(jīng)過(guò)閃蒸槽進(jìn)行閃蒸以提前釋放溶解的部分H：和
N：然后進(jìn)入常壓解吸塔進(jìn)行解吸，解吸后的大部分
氣
氣
器
圖1 甲基二乙醇胺法脫碳工藝流程
半貧液被送人吸收塔進(jìn)行吸收循環(huán)使用，而少部分
經(jīng)換熱器與汽提再生塔下來(lái)的貧液熱交換后進(jìn)入汽
提再生塔進(jìn)行循環(huán)。工藝流程圖詳見(jiàn)圖1。
6 結(jié)論
在油頁(yè)巖干餾煉油重新得到全世界關(guān)注的今天，
撫順干餾裝置以豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、適應(yīng)低品味油頁(yè)
巖干餾的生產(chǎn)能力，以及大量的副產(chǎn)品干餾煤氣進(jìn)
行燃燒發(fā)電等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛關(guān)注。但是在環(huán)保備受
關(guān)注的今天，低熱值干餾煤氣不僅是能源也會(huì)是污
染源，所以低熱值干餾煤氣的凈化再利用更顯重要。
通過(guò)氣體凈化方法的介紹、對(duì)比和分析，甲基二乙醇
胺法脫碳技術(shù)將可能適應(yīng)干餾煤氣的凈化。
參考文獻(xiàn)：
[1]候祥麟．中國(guó)頁(yè)巖油工業(yè)[M]．工業(yè)出版社，1983．
[2]賀永德．現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．
[3]錢家麟，尹亮．油頁(yè)巖一石油的補(bǔ)充能源[M]．中國(guó)石化
出版社．
[4]楊建華．焦?fàn)t煤氣凈化[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．
(上接第85頁(yè))
相應(yīng)的改用矸石電廠集中供熱后每年減少二氧
化硫排放量383．85 t、氮氧化物排放量706．32 t、煙
塵排放量239．68 t，環(huán)境效益顯著。
4 結(jié)語(yǔ)
1)通過(guò)本次改造，實(shí)現(xiàn)了平朔礦區(qū)矸石電廠集
中供熱系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)、施工為同類遠(yuǎn)離市區(qū)的工業(yè)區(qū)
供暖進(jìn)行了有益的嘗試。
2)矸石電廠集中供熱系統(tǒng)，取代了耗能大、污染
重的鍋爐房，不但可以降低能耗、節(jié)約能源，大大降
低企業(yè)的供暖運(yùn)行成本。
3)利用矸石電廠集中供熱是實(shí)現(xiàn)二氧化硫、煙塵
等污染物的減排的有效手段，對(duì)建設(shè)生態(tài)型礦區(qū)、環(huán)
境友好型礦區(qū)具有典型的示范作用。
參考文獻(xiàn)：
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[3]國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、電力工業(yè)部、建設(shè)部．關(guān)于發(fā)展
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題[J]．技能環(huán)保，2008，(4)．

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