5.14.2 设备和管道上的放散管管口高度应考虑放散出有害气体对操作人员有危害及对环境有污染。《工业企业煤气安全规程》GB 6222中第4.3.1.2条中规定放散管管口高度必须高出煤气管道、设备和走台4m并且离地面不小于10m。本规定考虑对一些小管径的放散管高出4m后其稳定性较差,因此本规定中按管径给予分类,公称直径大于150mm的放散管定为高出4m,不大于150mm的放散管按惯例设计定为2.5m而GB 6222规定离地不小于10m,所以在本规定中就不作硬性规定,应视现场具体情况而定,原则是考虑人员及环境的安全。

5.14.3 煤气系统中液封槽高度在《工业企业煤气安全规程》GB 6222中第4.2.2.1条规定水封的有效高度为煤气计算压力加500mm。本规定中根据气源厂内各工段情况做出的具体规定,其中第2款硫铵工段由于满流槽中是酸液,其密度大,液封高度相应较小,而且酸液漏出会造成腐蚀。因此该液封高度按习惯做法定为鼓风机的全压。

5.14.4 煤气系统液封槽、溶解槽等需补水的容器,在设计时都 应注意其补水El严禁与供水管道直接相连,防止在操作失误、设备失灵或特殊情况下造成倒流,污染供水系统。煤气厂供水系统被污染在国内已经发生过。由于煤气厂内许多化学物质皆为有毒物质,一旦发生水质污染,极易造成严重后果。

5.13.1 煤气脱水可以采用冷冻法、吸附法、化学反应等方法进行,目前国内外在人工煤气生产领域中,普遍采用冷冻法脱除煤气中的水分。采用吸附法脱水需要增加相当多的吸附剂;采用化学方法脱水需要增加化学反应剂。冷冻法脱水有工艺流程简单、成本低、无污染、处理量大等特点。

5.13.2 煤气脱水工段一般情况下应设在压送工段后,主要有三个方面原因:一是考虑脱水工段的换热设备多,因此系统阻力损失较大,放在压送工段后可以满足系统阻力要求;二是脱水效果好,煤气压力提高后其所含水分的饱和蒸汽分压相应提高,有利于冷冻脱水;三是煤气加压后体积变小,使煤气脱水设备的体积都相应的减小。

5.13.5 煤气脱水的技术指标主要是控制煤气的露点温度,脱水的目的是为了降低煤气的露点温度,当环境温度高于煤气的露点温度时,煤气不会有水析出。当环境温度低于煤气的露点温度时煤气中的水分就会部分冷凝出来。由于煤气输配过程中,用于输送煤气的中、低压管网的平均覆土深度一般为地下1m左右,根据多年的生产运行情况看,在环境温度比煤气露点温度高3~5℃时,煤气中的水分不会析出,因此将煤气的露点温度控制在低于最冷月地下平均地温3℃以上时就能保证煤气在输送过程中管道中不会有水析出。

5.13.6 由于煤气中的焦油、灰尘、萘等杂质在生产操作过程中会析出,粘结在换热设备的内壁上,从而影响换热效率,特别是冷却煤气的换热器。由于是采用冷水间接冷却煤气的工艺,当煤气中的萘遇冷时会在换热器的管壁析出,煤焦油及灰尘也会在管壁上逐渐地粘结,影响换热效果,因此需要定期清理这些换热器。国内现有清洗换热器的方法是用蒸汽吹扫,同时也采用人工清理的方式将换热器内的污垢除去。所以在进行换热器的结构设计时应考虑其内部结构便于清理及拆装。

5.13.7 冷冻法煤气脱水工段的主要动力消耗是制冷机组的电力消耗,由于城镇煤气供应量具有高、低峰值,选用变频制冷机组可以适应这种高低峰变化要求,并大大节省动力消耗,降低生产成本。

5.12.1 一氧化碳与水蒸气在催化剂的作用下发生变换反应生成氢和二氧化碳的过程很早就用于合成氨工业,以后并用于制氢。在合成甲醇等生产中用来调整水煤气中一氧化碳和氢的比例,以满足工艺上的要求。多年来各国为了降低城市煤气中的一氧化碳的含量,也采用了一氧化碳变换装置,在降低城市煤气的毒性方面得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。煤气中一氧化碳与水蒸气的变换反应可用下式表式:

CO+H2O=CO2+H2+热量

5.12.2 全部变换工艺是指将全部煤气引入一氧化碳变换工段进行处理,而部分变换工艺是指将一部分煤气引入一氧化碳变换工段进行一氧化碳变换处理,选择全部变换或部分变换工艺主要根据煤气中一氧化碳的含量确定,无论采用哪种工艺,其目的都是为降低煤气中一氧化碳的含量,使其达到规范规定的浓度标准。根据不同的催化剂的工艺条件,煤气中的一氧化碳含量可以降低至2%~4%或0.2%~0.4%。由于一氧化碳变换工艺是一个耗
能降热值的工艺过程,因此可以选择将一部分煤气进行一氧化碳变换后与未进行一氧化碳变换的人工煤气进行掺混,使煤气中一氧化碳含量达到标准要求,采取部分变换工艺的主要目的是为了减少能耗,降低成本,减少煤气热值的降低。

5.12.3 一氧化碳变换工艺有常压和加压两种工艺流程,选择何种工艺流程主要是根据煤气生产工艺来确定,当制气工艺为常压生产工艺时,一氧化碳变换工艺宜采用常压变换流程,当制气工艺为加压气化工艺时宜考虑采用加压变换流程。

5.12.4 人工煤气中各种杂质较多,如不进行脱除硫化氢,焦油等净化处理,将会造成变换炉中的触媒污染和中毒,影响变换效果。触媒是一氧化碳变换反应的催化剂,它对硫化氢较为敏感,如果煤气中硫化氢含量过高将造成触媒中毒;如果煤气中焦油含量高,将会污染触媒的表面,从而降低反应效率。

5.12.5 由于一氧化碳变换的反应温度较高,最高可达520℃以上,接近或高于煤气的理论着火温度(例如氢的着火温度为400℃,一氧化碳的着火温度为605℃,甲烷的着火温度为540℃),因此在有氧气的情况下就会首先引起煤气中的氢气发生燃烧,进而引燃煤气,如果局部达到爆炸极限还会引起爆炸。严格控制氧含量的目的主要是为安全生产考虑。

5.12.9 一氧化碳常压变换工艺流程中,热水塔通常都被叠装在饱和塔之上,热水靠自身位差经水加热器进入饱和塔,饱和塔的出水由水泵压回热水塔。
    而在一氧化碳加压变换的工艺流程中,饱和塔叠装于热水塔之上,饱和塔出水自流入热水塔,加热后的热水用泵压入水加热器后再进入饱和塔。

5.12.10 一氧化碳变换工段热水用量较大,设计时应充分考虑节水、节能及环境保护的需要,采用封闭循环系统减少用水量,节省动力消耗,减少污水排放。

5.12.12 变换系统中设置了饱和热水塔,利用水为媒介将变换气的余热传递给煤气。因此在饱和塔与热水塔之间循环使用的水量必须保证能最大限度地传递热量。若水量太小则不能保证将变换气的热量最大限度地吸收下来,或最大限度地把热量传给煤气。在满足喷淋密度的情况下还要控制循环水量不能过大,水量偏大时,饱和塔推动力大,对饱和塔有利,而热水塔推动力小,对热水塔不利。同样水量偏小时,饱和塔推动力小对饱和塔不利,热水塔推动力大对热水塔有利,但两种情况都不利于生产,因此必须选择一合适水量,使饱和塔和热水塔都在合理范围之内。
    对于填料塔,每1000m3煤气约需循环水量15m3,对于穿流式波纹塔,常压变换操作下循环热水流量是气体重量的13~15倍。在加压变换操作下每1000m3煤气需循环水量10m3

5.12.14一氧化碳变换反应是放热反应,随着反应的进行,变换气的温度不断升高,它将使反应温度偏离最适宜的反应温度,甚至损坏催化剂。因此在设计中应采用分段变换的方法,在反应中间移走部分热量,使反应尽可能在接近最适宜的温度下进行。变换炉中的催化剂一般可设置2~3层,故通常称之为两段变换或三段变换。在变换炉上部的第一段一般是在较高的温度下进行近乎绝热的变换反应,然后对一段变换气进行中间冷却,再进入
第二、三段,在较低温度下进行变换反应。这样既提高了反应速度也提高了催化剂的利用率。

5.11.1 常压氧化铁法脱硫(下简称干法脱硫)常用的脱硫剂有藻铁矿(来自伊春、蓟县、怀柔等地)、氧化铸铁屑、钢厂赤泥等等。
    天然矿如藻铁矿由于不同地区及矿井,其活性氧化铁的含量是有差异的,脱硫效果不同,钢厂赤泥也随着不同的钢厂其活性也有差异,再则脱硫工场与矿或钢厂地理位置不同,有交通运输等各种问题。因此干法脱硫剂的选择强调要根据当地条件,因地制宜选用。
    氧化铸铁屑是较常用的脱硫剂,有的厂认为氧化后的钢屑也有较好的脱硫性能。氧化后的铸铁屑一般控制在Fe2O3/FeO大于1.5作为氧化合格的指标。条文只原则的提出“当采用铸铁屑或铁屑时,必须经过氧化处理”。
    由于不同的脱硫剂或即使相同品种的脱硫剂产地不同,脱硫剂的品位也会有较大的差异。因此本条只原则规定脱硫剂中活性氧化铁重量含量应大于15%。
    疏松剂可用木屑,小木块、稻糠等等,由于考虑表面积的大小以及吸水性能,本条规定为“宜采用木屑”。
    关于其他新型高效脱硫剂暂不列入规范。

5.11.2 常压氧化铁法脱硫设备目前大多采用箱式脱硫设备。而箱式脱硫设备中又以铸铁箱比钢板箱使用得多。目前国内个别厂使用塔式脱硫设备,该设备在装、卸脱硫剂时机械化程度较高脱硫效率较高,随着新型、高效脱硫剂的使用,塔式脱硫设备正逐渐得到推广。因此本条定为“可采用箱式和塔式两种”。

5.11.3 本条规定了采用箱式常压氧化铁法的设计要求。 
    1 煤气通过干法脱硫箱的气速,本条规定宜取7~11mm/s,参考了美国的数据“u=7~16mm/s,英国的数据u=7mm/s,日本的数据u=6.6mm/s而定的。
    当处理的煤气中硫化氢含量低于1g/m3时,如仍采用7~11mm/s就过于保守了,事实上无论国内与国外的实践证明,当硫化氢含量较低时可以适当提高流速而不影响脱硫效率,如日本的4个煤气厂箱内流速分别为16.2mm/s、28.6mm/s、37.7mm/s、47.4mm/s,上海杨树浦煤气厂箱内流速为20.5mm/s(见表21)。

    3 每层脱硫剂厚度
    日本《都市煤气工业》介绍脱硫剂厚度为0.3~1.0m,但根据北京、鞍山、沈阳、大连、丹东、上海等煤气公司的实况,多数使用脱硫剂高度在0.4~0.7m之间,所以将这一指标制定为“0.3~0.8m”之间。
    4 干法脱硫剂量的计算公式
    干法脱硫剂量的计算公式较多,可供参考的有如下四个公式:
        1) 米特公式:
        一组四个脱硫箱,每箱内脱硫剂36~4,每个箱最小截面积是:
        当H2S量500~700格令/100立方英尺时为
        0.5平方英尺/(1000立方英尺·d)
        当H2S量小于200格令/100立方英尺时为
        0.4平方英尺/(1000立方英尺·d)
        注:1格令/100立方英尺=22.9mg/m3
        2) 爱佛里公式

        R=25~30(箱式)
        R>30(塔式)

        3)斯蒂尔公式:

        式中 A——煤气经过一组串联箱中任一箱内截面积(平方英尺);
              G——需要脱硫的最大煤气量(标准立方英尺/时);
              S——进口煤气中H2S含量的校正系数;
        当煤气中H2S含量为4.5~23g/m3时S值为480~720;
              D——气体通过干箱组的氧化铁脱硫剂总深度(英尺);
              C——系数,对2、3、4个箱时分别为4、8、10。

        4)密尔本公式:

        式中 V——每小时处理1000m3煤气所需脱硫剂(m3);
              Cs——煤气中H2S含量(体积%);
              f——新脱硫剂中活性三氧化二铁重量含量(%);
              ρ——新脱硫剂的密度(t/m3)。

    以上四个公式比较,米特和爱佛里公式较粗糙,而且不考虑煤气中H2S含量的变化,故不宜推荐,斯蒂尔公式虽在S校正系数中考虑了H2S的变化,但S值仅是H2S在4.5~23g/m3间才适用,对干法脱硫箱常用的低H2S值时就不能适用了,经过一系列公式演算和实际情况对照认为密尔本公式较为适宜。按《焦炉气及其他可燃气体的脱硫》一书说明,密尔本公式只适用于H2S含量小于0.8%体积比(相当于12g/m3左右),这符合一般人工煤气的范围。
    5 脱硫箱的设计温度。根据一般资料介绍,干箱的煤气出口温度宜在28~30℃,温度过低时将使硫化反应速度缓慢,煤气中的水分大量冷凝造成脱硫剂过湿,煤气与氧化铁接触不良,脱硫效率明显下降。这里规定了“25~35℃”的操作温度,即说明在设计时对于寒冷地区的干箱需要考虑保温。至于应采取哪些保温措施则需视具体情况决定,不作硬性规定。
    规定“每个干箱宜设计蒸汽注入装置”是在必要时可以增加脱硫剂的水分和保持脱硫反应温度,有利于提高和保持脱硫效率。
    6 规定每组干法脱硫设备宜设置一个备用箱是从实际出发的,考虑到我国幅员辽阔,生产条件各不相同。干法脱硫剂的配制、再生的时间也各不相同,为保证顺利生产,应设置备用箱,以做换箱时替代用。
    条文中规定了连接每个脱硫箱间的煤气管道的布置应能依次向后轮换输气。向后轮换输气是指Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ→Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ→Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ→Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表干箱之号)。
    煤气换向依次向后轮换输气之优点:
        1) 保证在第Ⅰ、Ⅱ箱内保持足够的反应条件;
        2) 煤气将渐渐冷却,由于后面箱中氧仍能发挥作用使硫化铁能良好再生;
        3) 可有效避免脱硫剂着火的危险。
    上海杨树浦煤气厂、北京751厂等均是向后轮换输气的,操作情况良好。
    当采用赤泥时,虽然赤泥干法脱硫剂具有含活性氧化铁量较藻铁矿高,通过脱硫剂的气速可以较藻铁矿大,与脱硫剂的接触时间可以缩短以及通过脱硫剂的阻力降比藻铁矿的小等优点,但由于该脱硫剂在国内使用的不少厂仅仅停留在能较好替换原藻铁矿等,而该脱硫剂对一些生产参数尚需做进一步的工作。本规定赤泥脱硫剂仍可按公式(5.11.3)设计。但由于其密度为0.3~0.5t/m3会造成计算后需用脱硫剂体积增加,这与实际情况有差异,因此在设计中可取脱硫剂厚度的上限、停留时间的下限从而提高箱内气速。

5.11.4 干法脱硫箱有高架式、半地下式及地下式等形式。高架式便于脱硫剂的卸料也可用机械设备较半地下式及地下式均优越。本条规定宜采用高架式。

5.11.5 塔式的干法脱硫设备同样宜用机械设备装卸,从而减少劳动强度和改善工人劳动环境。

5.11.6 为安全生产,干法脱硫箱应有安全泄压装置,其安装位置为:
    1 在箱前或箱后的煤气管道上安装水封筒;
    2 在箱的顶盖上设泄压安全阀。

5.11.7 干法脱硫工段应有配制、堆放脱硫剂的场地。除此之外该场地还应考虑脱硫剂再生时翻晒用的场地。一般该场地宜为干箱总面积的2~3倍。

5.11.8 当采用脱硫剂箱内再生时,根据煤气中硫化氢的含量来确定煤气中氧的增加量,但从安全角度出发,一般出箱煤气中含氧量不应大于2%(体积分数)。

5.10.1 常用的湿法脱硫有直接氧化法、化学吸收法和物理吸收法。由于煤或重油为原料的制气厂一般操作压力为常压,而化学吸收法和物理吸收法在压力下操作适宜,因此本规范规定宜采用氧化再生脱硫工艺。当采用鲁奇炉等压力下制气工艺时可采用物理或化学吸收法脱硫工艺。

5.10.2 目前国内直接氧化法脱硫方法较多,因此本规范作了一般原则性规定,希望脱硫液硫容量大、副反应小,再生性能好、原料来源方便以及脱硫液无毒等。
    目前国内使用较多的直接氧化法是改良蒽醌(改良A.D.A)法,栲胶法、苦味酸法及萘醌法等在一些厂也有较广泛的应用。

5.10.3 焦油雾的带入会使脱硫液及产品受污染并且使填料表面积降低,因此无论哪一种脱硫方法都希望将焦油雾除去。直接氧化法有氨型和钠型两种,当采用氨型(如氨型的苦味酸法及萘醌法)时必须充分利用煤气中的氨,因此必须设在氨脱除之前。
    原规范本条规定采用蒽醌二磺酸钠法常压脱硫时煤气进入脱硫装置前应脱除苯类,本条不用明确规定。由于仅仅是油煤气未经脱苯进入蒽醌法脱硫装置内含有部分轻油带入脱硫液中使脱硫 液产生恶臭。但大多数的煤气厂该现象不明显,所以国内有一些厂已将蒽醌二磺酸钠法常压脱硫放在吸苯之前。

5.10.4 本条规定了蒽醌二磺酸钠法常压脱硫吸收部分的设计要求:
    1 硫容量是设计脱硫液循环量的主要依据。影响硫容量的因素不仅是硫化氢的浓度、脱硫效率、还有脱硫液的成分和操作控制条件等。
    上海及四川几个厂的不同煤气及不同气量的硫容量数据约为0.17~0.26kg/m3(溶液)。设计过程中如有条件在设计前根据运行情况进行试验,则应按试验资料确定硫容量进行计算选型。如果没有条件进行试验则应从实际出发,其硫容量可根据煤气中硫化氢含量按照相似条件下的运行经验数据,在0.2~0.25kg/m3(溶液)中选取。
    2 国内蒽醌法脱硫的脱硫塔普遍采用木格填料塔,个别厂采用旋流板塔、喷射塔以及空塔等。木格填料塔具有操作稳定、弹性大之优点,但需要消耗大量木材。为此有些厂采用竹格以及其他材料来代替木格。在上海宝山钢铁厂和天津第二煤气厂所采用的萘醌法和苦味酸法脱硫中脱硫塔填料均采用了塑料填料,因此本条文只提“宜采用填料塔”,这就不排除今后新型塔的选用。
    3 空塔速度采用0.5m/s,经实践证明是合理指标。
    4 反应槽内停留时间的长短是影响到脱硫液中氢硫化物的含量能否全部转化为硫的一个关键。国内各制气厂均认为槽内停留时间不宜太短。表19是各厂蒽醌法脱硫液在反应槽内的停留时间。

    按国外资料报道,对于不同硫容量和反应时间消耗氢硫化物的百分比见图1。

图1 不同硫容量和反应时间消耗氢硫化物的百分比图
硫容量:1-0.33kg/m3;2-0.25kg/m3;3-0.20kg/m3

    因此规定采用“在反应槽内的停留时间一般取8~10min”。
    5 原规范中考虑木格清洗时间较长,规定宜设置1台备用塔,本条中没写此项。考虑常压木格填料塔都比较庞大,木材用量也大,因此基建投资费用较高,平时闲置1台备品的必要性应在设计中予以考虑。是设置1台备用塔还是设计中做成2塔同时生产,在检修时一个塔加大喷淋强化操作,由设计时统一考虑。因此本条文中未加规定。

5.10.5 喷射再生槽在国内已有大量使用。但高塔式再生在国内使用时间较长,为较成熟可靠之设备。故本规范对两者均加以肯定。
    1 条文中规定采用9~13m3/kg(硫)的空气用量指标,来源于目前国内几个设计院所采用的经验数据。
    空气在再生塔内的吹风强度定为100~130m3/(m2·h)是参考“南京化工公司化工研究院合成氨气体净化调查组”在总结对鲁南、安阳、宣化、盘锦、本溪等地化肥厂的蒽醌法脱硫实地调查后所确定的。
    由表20可见“再生塔内的停留时间,一般取25~30min”是可行的。

    “宜设置专用的空气压缩机”是根据大多数煤气厂和焦化厂的操作经验制定的。湿法脱硫工段如果没有专用的空气压缩机而与其他工段合用时,则容易出现空气压力的波动,引起再生塔内液面不稳定现象,因而硫泡沫可能进入脱硫塔内。例如南化公司合成氨气体净化组有下列报告记载:“安阳、宣化等化肥厂其压缩空气要供仪表、变换、触媒等部门使用,因此进入再生塔的空气很不稳定,再生的硫不能及时排出,大量沉积于循环槽及脱硫塔内造成堵塔”。在编制规范的普查中,很多煤气厂都反映发生过类似情况。
    规定“入塔的空气应除油”的理由在于避免油质带入脱硫液与硫粘合后堵塞脱硫塔内的木格填料,所以一般都设有除油器。如采用无油润滑的空气压缩机就没有设置除油装置的必要了。
    2 蒽醌二磺酸法常压脱硫再生部分的设计中对喷射再生设备的选用已逐渐增多,本条所列举数据是根据广西大学以及广西、浙江的化肥厂使用经验汇总的。喷射再生槽在制气厂、焦化厂已被普遍采用,经实际使用效果良好。

5.10.6 脱硫液的加热器除与脱硫系统的反应温度有关以外还取决于系统中水平衡的需要。
    在以往采用高塔再生时该加热器宜设于富液泵与再生塔之间。而再生塔与脱硫塔之间的溶液靠液体之高差,由再生塔自流入脱硫塔,若在此间设加热器,一则设置的位置不好放置(在较高的平台上),二则由于自流速度较小使其传热效率较低。当采用喷射再生槽时该加热器可以设于贫脱硫液泵与脱硫塔之间或富液泵与喷射再生槽之间,由于喷射再生槽目前大多是自吸空气型,则要求泵出口压力比脱硫液泵出口压力高。在富液泵后设加热器还应增加泵的扬程,故不经济。另外加热器设于富液管道系统较设于贫液管道上容易堵塞加热器,因此加热器宜设于贫脱硫液泵与脱硫塔之间。

5.10.7 本条规定了蒽醌二磺酸钠法常压脱硫回收部分的设计要求。
    1 设置两台硫泡沫槽的目的是可以轮流使用,即使在硫泡沫槽中修、大修的时候,也不致影响蒽醌脱硫正常运行;
    2 煤干馏气、水煤气、油煤气等硫化氢含量各不相同,处理气量也有多有少,所以不宜对生产粉硫或融熔硫作硬性规定。在气量少且硫化氢含量低的地方以及如机械发生炉煤气中所含焦油在前工序较难脱除,因此不宜生产融熔硫;
    3 多年来上海焦化厂等厂采用了取消真空过滤器而硫膏的脱水工作在熔硫釜中进行,先脱水后将水在压力下排放并半连续加料最后再熔硫,这样在不增加能耗情况下可简化一个工序,提高设备利用率。
    由于对废液硫渣的处理方法很多,因此在本条中仅规定“硫渣和废液应分别回收并应设废气净化装置”。

5.10.9各种煤气含氰化氢、氧等杂质浓度不同,并且操作温度也不相同,所以副反应的生成速度不同。有的必须设置回收硫代硫酸钠、硫氰酸钠等副产品的设备,以保持脱硫液中杂质含量不致过高而影响脱硫效果和正常操作。有的副反应速度缓慢,则可不设置回收副产品的装置。
    在设置中对硫代硫酸钠,硫氰酸钠等副产品的加工深度应是以保护煤气厂或焦化厂的脱硫液为主,一般加工到粗制产品即可,至于进一步的加工或精制品应随市场情况因地制宜确定。

5.9.1 萘的最终脱除方法,一般采用的是溶剂常压吸收法。此外也可用低温冷却法,即使煤气温度降低脱除其中的萘,低温冷却法由于生产费用较高,国内尚未推广。

5.9.2 最终洗涤用油在实际应用中以直馏轻柴油为好。一般新鲜的直馏轻柴油无萘,吸收效果较好。而且在使用过程中不易聚合生成胶状物质防止堵塞设备及管道。近年来有些直立炉干馏气厂考虑直馏轻柴油的货源以及价格问题,经比较效益较差。因此也有用直立炉的焦油蒸馏制取低萘洗油作为最终洗萘用油。此法脱萘效果较无萘直馏轻柴油差,但也可以使用,故本规范规定,宜用直馏轻柴油或低萘焦油洗油。
    直馏轻柴油之型号视使用厂所在地区之寒冷程度,一般选用0号或-10号直馏轻柴油。

5.9.3 最终除萘塔可不设备品,因为进入最终除萘塔时的煤气其杂质已很少,一般不易堵塔,而且在操作制度上,每年冬季当洗苯塔操作良好时,可以允许最终除萘塔暂时停止生产,进行清扫而不影响煤气净化效果。当最终除萘为独立工段时,一般将单塔改为双塔,此时,最终除萘可一塔检修另外一塔操作。

5.9.4 轻柴油喷淋方式在国外采用塔中部循环,塔顶定时、定量喷淋,国内有的厂仅有塔顶定时喷淋不设中部循环,也有的厂设有中部循环,顶部定时、定量喷淋甚至将洗萘塔变换为两个串联的塔,前塔用轻柴油循环喷淋,后塔用塔顶定时、定量喷淋。
    塔顶定时、定量喷淋是在洗油喷淋量较少,又能保证填料湿润均匀而采取的措施。一般电器对泵启动采取定时控制装置。

5.9.5 本条规定了最终除萘塔设计参数和指标要求。
    上海吴淞炼焦制气厂控制进入最终除萘塔煤气中含萘量(即出洗苯塔煤气中含萘量)小于400mg/m3,以便在可能条件下达到降低轻柴油耗量的目的,上海焦化厂也采用类似的做法。因为目前吸萘后的轻柴油出路尚未很好解决,而以低价出售做燃料之用,经济亏损较大。日本一般是把吸萘后的轻柴油做裂化原料,而我国尚未应用。所以当吸萘后的轻柴油尚无良好出路之前,设计时应贯彻尽可能降低进入最终除萘塔前煤气中的含萘量的原则。
    最终除萘塔的设计参数是按上海吴淞炼焦制气厂实践操作经验总结得出的。

5.8.1 对于煤气中粗苯的吸收,国内外有固体吸附法、溶剂常压吸收法及溶剂压力吸收法。
    溶剂压力吸收法吸收效率较高、设备较小,但是国内的煤气净化系统一般均为常压,若再为提高效率增加压力在经济上就不合理了。固体吸附国内有活性炭法,此法适用于小规模而且脱除苯后净化度较高的单位,此法成本较高。

5.8.2 洗苯用洗油目前可以采用焦油洗油和石油洗油两种。我国绝大多数煤气厂、焦化厂是采用焦油洗油,该法十分成熟;有少数厂使用石油洗油。例如北京751厂,但洗苯效果不理想而且再生困难。过去我国煤气厂大量发展仅依赖于焦化厂生产的洗油,出现了洗油供不应求的状况。故在本条中用“宜”表示对没有焦油洗油来源的厂留有余地。

5.8.3 本条规定了洗油循环量和其质量要求。
    在相同的吸收温度条件下,影响循环洗油量的主要因素有以下两项:一是煤气中粗苯含量,其二是洗油种类。循环洗油量大小与上述两方面的因素有关。一般情况下对煤干馏气焦油洗油循环量取为1.6~1.8L/m3(煤气),石油洗油2.1~2.2L/m3(煤气),油制气(催化裂解)为2L/m3(煤气)。
    “循环洗油中含萘量宜小于5%”是为了使洗苯塔后煤气含萘量可以达到“小于400mg/m3”的指标要求,从而减少了最终除萘塔轻柴油的喷淋量。
    从平衡关系资料可知,当操作温度为30℃、洗油中含萘为5%时,焦油洗油洗萘则与之相平衡的煤气含萘量为150~200mg/m3,石油洗油则为200~250mg/m3。当然实际操作与平衡状态是有一定差距的,但400mg/m3还是能达到。国内各厂中已采用循环洗油含萘小于5%者均能使煤气含萘量小于400mg/m3

5.8.4 本条规定了洗苯塔形式的选择。
    1 木格填料塔是吸苯的传统设备,它操作稳定,弹性大,因而为我国大多数制气厂、焦化厂所采用。但木格填料塔设备庞大,需要消耗大量的木材,多年来有一些工厂先后采用筛板塔、钢板网塔、塑料填料塔成功地代替了木格填料塔。木格填料塔的木格清洗、检修时间较长,一般应设置不小于2台并且应串联设置。
    2 钢板网填料塔在国内一些厂经过一段时间使用有了一定的经验。塑料填料塔以聚丙烯花形填料为主的填料塔,近年来逐渐得到广泛的应用。该两种填料塔都具有操作稳定、设备小、节约木材之优点。但该设备要求进塔煤气中焦油雾的含量少,否则会造成填料塔堵塞,需要经常清扫。为考虑1台检修时能继续洗苯宜设2台串联使用。当1台检修时另1台可强化操作。
    3 筛板塔比木格填料塔及钢板网填料塔有节约木材、钢材之优点。清扫容易,检修方便,但要求煤气流量比较稳定,而且塔的阻力大(约为4000Pa),在煤气鼓风机压头计算时应予以考虑。

5.8.5 本条规定了洗苯塔的设计参数要求。
    1 所列木格填料塔的各项设计参数是长期操作经验积累数据所得,比较可靠。
    2 钢板网填料塔设计参数是经“吸苯用钢板网填料塔经验交流座谈会”上,9个使用工厂和设计单位共同确定的。
    3 本条所列数据是近年来筛板塔设计及实践操作经验的总结,一般认为是合适的。各厂筛板塔的空塔流速见表18。

5.8.6 粗苯蒸馏装置是获得符合质量要求的循环洗油和回收粗苯必不可少的装置,它与吸苯装置有机结成一体不可分割。因此本系统必须设置相应的粗苯蒸馏装置,其具体设计参数应遵守有关专业设计规范的规定。

5.7.1 由于采用直接式冷却煤气的工艺进行煤气的最终冷却将产生一定量的废水、废气,特别是在用水直接冷却煤气时,水会将煤气中的氰化氢等有毒气体洗涤下来,而在水循环换热的过程中这些有毒气体将挥发出来散布到空气中造成二次污染,这种煤气最终冷却工艺已逐步淘汰,目前国内新建的项目已不考虑采用直接式冷却工艺,许多已建的直接式冷却工艺也逐步改为间接式冷却工艺,因此本规范不再采用直接式冷却工艺。

5.7.2 终冷器出口煤气温度的高低,是决定煤气中萘在终冷器内净化和粗苯在洗涤塔内被吸收的效果的极重要因素。苯的脱除与煤气出终冷器的温度有关。其温度越低,终冷后煤气中苯含量就越少。而对粗苯而言,煤气温度越高,吸收效率越差。由于吸苯洗油温度与煤气温度差是一定值,在表17洗油温度与吸苯效率关系中反映了终冷后煤气温度高低对吸苯效率的影响。

    当然终冷后温度太低(如低于15℃)也会导致洗油性质变化,而使吸苯效率降低,且温度低会影响横管冷却器内喷洒的轻质焦油冷凝液的流动性。
    现在规定的“宜低于27℃”是参照上海吴淞炼焦制气厂在出塔煤气温度为25~27℃时洗苯塔运行良好,塔后煤气中萘含量小于400mg/m3而定的。

5.7.3 本条规定了煤气最终冷却采用横管式间接冷却的设计要求。
    1 采用煤气自上而下流动使煤气与冷凝液同向流动便于冷凝液排出,条文中所列“在煤气侧宜有清除管壁上萘的设施”。目前国内设计及使用的有轻质焦油喷洒来脱除管壁上萘,但考虑喷洒焦油后会有焦油雾进入洗苯工段,故也可采用喷富油来脱除管壁上萘的措施。
    2 冷却水可分两段,上段可用凉水架冷却水,下段需用低温水目的是减少低温水的消耗量。
    3 冷却器煤气出口设捕雾装置可将喷洒液的雾状液滴及随煤气冷却后在煤气中未被冲刷下去的杂质捕集,一些厂选用旋流板捕雾器效果较好。

5.6.1 煤气中焦油雾和萘是使洗氨塔堵塞的主要因素。例如石家庄东风焦化厂、首钢焦化厂等洗氨塔木格填料曾经被焦油等杂质堵塞,每年都需清扫一次,而且清扫不易彻底。而长春煤气公司在洗氨塔前设置了电捕焦油器,故木格填料连续操作两年多还未发生堵塞现象。为了保证木格塔的洗氨除萘效果,故规定“煤气进入洗氨塔前,应脱除焦油雾和萘”。
    按本规范规定脱除焦油雾最好是采用电捕焦油器,但也有不采用电捕焦油器脱焦油的。例如唐山焦化厂和石家庄原桥西焦化厂等厂未设置电捕焦油器时期,是利用低温水使初冷器出口煤气温度降低到25℃以下,使大量焦油和萘在初冷器中被冲洗下来,再通过机械脱焦油器脱焦油,这样处理也能保证正常操作。脱除萘是指水洗萘或油洗萘。一般规模小的生产厂均采用水洗萘,这样可与洗氨水合在一起,减少一个油洗系统。水中的萘还需人工捞出,但操作环境很差,对环境污染较大;规模较大的生产厂一般采用油洗萘流程,在这方面莱芜焦化厂、攀钢焦化厂等均有成功的经验,油洗萘后煤气中萘含量均能达到本条要求的“小于500mg/m3”的指标。还需说明的是:当采用洗萘时应在终冷洗氨塔中同时洗萘和洗氨,以达到小于500mg/m3的指标。

5.6.2 这是因为煤气中的氨在洗苯塔中会少量地溶入洗油中,容易使洗油老化。当溶解有氨的富油升温蒸馏时,氨将析出腐蚀粗苯蒸馏设备。所以要求尽量减少进入洗苯塔煤气中的含氨量,以保证最大程度地减轻氨对粗苯蒸馏设备的腐蚀和洗油的老化。
    为此,在洗氨塔的最后一段要设置净化段,用软水进一步洗涤粗煤气中的氨。

5.6.3 本条规定“洗氨塔出口煤气温度,宜为25~27℃”的根据如下:
    1 与煤气初冷器煤气出口温度相适应,从而避免大量萘的析出而堵塞木格填料;
    2 便于煤气中氨能充分地被洗涤水吸收下来。塔后煤气温度若高于27℃,则会使煤气中含氨量增加,以使粗苯吸收工段的蒸馏部分设备腐蚀。

5.6.4 本条规定了洗涤水的水质要求。
    在一定的洗涤水量条件下水温低些对氨吸收有利,这是早经理论与实践证实的一条经验。从上海吴淞炼焦制气厂的生产实践表明:随着水温从21℃上升到33~35℃则洗氨塔后煤气中含氨量从“50~120mg/m3上升为250~500mg/m3”。详见表16。

    临汾钢铁厂的《氨洗涤工艺总结》中指出,“只有控制洗涤水温度在25℃左右时,才能依靠调节水量来保证塔后煤气中含氨量小于30mg/m3,从降温水获得的可能性来说也是以25℃为宜,否则成本太高”。
    过去对洗涤水中硬度指标无明确规定,但从实践中了解到,含氨煤气会促使洗涤水生成水垢,堵塞管道和塔填料,故有些工厂(例如临汾钢铁厂)采用软化水作为洗涤水,经过长期运转未发现有水垢堵塞现象,确定水的软化程度需从技术和经济两个方面来考虑,目前很难得出确切的结论。因为洗涤水是循环使用的,所以补充水量不大,故对小型煤气厂来说,为了节约软化设备投资,采取从锅炉房中获得如此少量的软化水是可能的。因此本条规定对软化水指标即按锅炉用水最低一级标准,即《工业锅炉水质标准》GB 1576中水总硬度不大于0.03mmol/L。

5.6.5 本条规定了水洗涤法脱氨的设计要求。
    1 规定了洗氨塔的设置不得少于2台,并应串联设置,这是为了当其中一台清扫时,其余各台仍能起洗氨作用,从而保证了后面工序能顺利进行。

5.6.6 当采用水洗涤法回收煤气中的氨时,有的厂将全部洗涤水进行蒸馏(如莱芜焦化厂、上海吴淞煤气厂等)。这种流程中原料富氨水中含氨量可达5g/L左右。也有的厂将部分洗氨水蒸馏回收氨,而将净化段之洗涤水直接排放(如以前的桥西焦化厂、攀钢焦化厂等),这种流程中原料富氨水中含氨量可达8~10g/L,也有少数煤气厂由于氨产量少没有加工成化肥(如以前的北京751厂、大连煤气一厂等),曾将洗氨水直接排放。煤气的洗氨水中,含有大量的氨、氰、硫、酚和COD等成分,严重污染环境,故必须经过处理,达到排放标准后才能外排。
    在洗氨的同时,煤气中的氰化物也同时被洗下来,如上海吴淞煤气厂的洗氨水中含氰化物250~400mg/L;石家庄东风焦化厂一回收工段的洗氨水含氰化物约300mg/L,二回收工段的洗氨水含氰化物200~600mg/L,鉴于目前从氨水中回收黄血盐的工艺已经成熟,故在本条中明确规定“不得造成二次污染”。

5.5.1 塔式硫酸吸收法脱除煤气中的氨,这种装置在我国已有多家工厂在运行。如上海宝山钢铁总厂焦化分厂、天津第二煤气厂等。不过,半直接法采用饱和器生产硫酸铵已是我国各煤气厂、焦化厂普遍采用的成熟工艺,这不仅回收煤气中的氨,而且也能回收煤气冷凝水中的氨,所以本规范目前仍推荐这一工艺。
    1 确定进入饱和器前的煤气温度的指标为“60~80℃”。这是根据饱和器内水平衡的要求,总结了各厂实践经验而确定的。《煤气设计手册》及《焦化设计参考资料》的数据均为“60~70℃”。这一指标与蒸氨塔气分缩器出气温度的控制有关。
    3 凡采用硫酸铵工艺的,饱和器出口煤气含氨量都能达到小于30mg/m3的要求,例如沈阳煤气二厂、上海杨树浦煤气厂、鞍钢化工总厂等。
    4 母液循环量是影响饱和器内母液搅拌的一个重要因素,特别是当气量不稳定时尤其突出。在以往设计中采用的小时母液循环量一般为饱和器内母液量的2倍,实践证明这是不能满足生产要求的,会引起饱和器内酸度不均、硫铵颗粒小、饱和器底部结晶、结块等现象,故目前各厂在生产实践中逐步增大了母液循环量,例如上海杨树浦煤气厂将母液循环量由2倍改为3倍,丹东煤气公司为5倍,均取得良好效果。但随着母液循环量的增大,动力消耗也相应增大,所以应在满足生产基础上选择一个适当值,一般来说规定循环量为饱和器内母液量3倍已能满足生产的要求。
    5 煤气厂一般对含酚浓度高的废水多采取溶剂萃取法回收酚,效果较为理想。故条文规定“氨水中的酚宜回收”。
    先回收酚后蒸氨的生产流程有下列优点:
        1) 可避免在蒸氨过程中挥发酚的损失,减少氨类产品受酚的污染;
        2) 氨水中轻质焦油进入脱酚溶剂中,能减轻轻质焦油对蒸氨塔的堵塞。但也有认为这项工艺的蒸汽消耗量稍大;氨气用于提取吡啶对吡啶质量有影响。因此条文规定“酚的回收宜在蒸氨之前进行”。
    废氨水中含氨量的规定是按照既要尽可能多回收氨,又要合理使用蒸汽,而且还应能达到此项指标的要求等项原则而制定的。表15列举各厂蒸氨后的废氨水中含氨量。

5.5.2 本条规定了硫铵工段的工艺布置要求。
    3 吡啶生产虽然属于硫铵工段的一个组成部分,但不宜由硫铵的泵工和卸料工来兼任,宜由专职的吡啶生产工人进行操作,并切实加强防毒、防泄漏、防火工作,设单独操作室为宜。

    4 蒸氨塔的位置应尽量靠近吡啶装置,方便吡啶生产操作。

5.5.3 本条规定了饱和器机组的布置。
    1、2 规定饱和器与主厂房的距离和饱和器中心距之间的距离,考虑到检修设备应留有一定的回转余地。
    3 规定锥形底与防腐地坪的垂直距离,以便于饱和器底部敷设保温层。冲洗地坪时,尽可能避免溅湿饱和器底部。
    4 为防止硫酸和硫铵母液的输送泵在故障或检修时,流散或溅出的液体腐蚀建筑物或构筑物,故硫铵工段的泵类宜集中布置在露天。对于寒冷地区则可将泵成组设置在泵房内。

5.5.4 本条规定了离心干燥系统设备的布置要求。
    2 规定2台连续式离心机的中心距是考虑到结晶槽的安装距离,并能使结晶料浆直接通畅地进入离心机,同时也保证了设备的检修和安装所需的空间。
 
5.5.5 吡啶蒸气有毒,含硫化氢、氰化氢等有毒气体,故吡啶系统皆应在负压下进行操作。中和器内吸力保持500~2000Pa为宜。其方法可将轻吡啶设备的放散管集中在一起接到鼓风机前的负压煤气管道上,即可达到轻吡啶设备的负压状态。

5.5.6 本条规定了硫铵系统的设备要求。
    1 饱和器机组包括饱和器、满流槽、除酸器、母液循环泵、结晶液泵、硫酸泵、结晶槽、离心分离机等。由于皆易损坏,为在检修时能维持正常生产,故都需要设置备品。以各厂的实践经验来看,二组中一组生产一组备用,或三组中二组生产一组备用是可行的。而结晶液泵和母液循环泵的管线设计安装中,也可互为通用。
    2 硫铵工段设置的两个母液储槽,一个是为满流槽溢流接受母液用的;另一个是必须能容纳一个饱和器机组的全部母液,作为待抢修饱和器抽出母液储存用。
    3 规定了硫铵结晶的分离方法。
    4 国内已普遍采用沸腾床干燥硫酸铵结晶,效果良好,上海市杨树浦煤气厂、上海市浦东煤气厂和上海焦化厂都建有这种装置。
    硫铵工段的沸腾干燥系统都配备有结晶粉尘的收集和热风洗涤装置,运行效果都较好。

5.5.7 从上海市杨树浦煤气厂和上海焦化厂的生产实践来看,紫铜管、防酸玻璃钢制成的满流槽、中央管、泡沸伞和结晶槽的耐腐蚀效果较好;用普通不锈钢的泵管和连续式离心机的筛网,损坏较快。92%以上的浓硫酸用硅钢翼片泵和碳钢管其使用寿命较长。

5.5.8 上海杨树浦煤气厂硫铵厂房改造时,以花岗岩石块用耐酸胶泥勾缝做成室内外地坪,防腐涂料做成室内墙面,防腐蚀效果良好。

5.5.9 硫铵工段的酸焦油尚无妥善处理方法,一般当燃料使用。包钢焦化厂硫铵工段的酸焦油,曾经配入精苯工段的酸焦油中,作为橡胶的胶粘剂。
    废酸液是指饱和器机组周围的漏失酸液和洗刷设备、地坪的含酸废水,流经地沟汇总在地下槽里,作为补充循环母液的水分而重复使用。在国外某些炼油制气厂里,连雨水也汇总经过沉淀处理除去杂质,如有害物质的含量超过排放标准,则也要掺入有害物质浓度较高的废水中去活性污泥处理。因此硫铵工段的含氨并呈酸性的废水不能任意排放。