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油頁巖干餾煤氣凈化方案的探討

文檔作者：王娜馬國明文檔來源：撫順礦業(yè)集團公司西露天礦坑口油廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月14日
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· 86 · 露天采礦技術(shù) 2013年第11期
油頁巖干餾煤氣凈化方案的探討
王娜，馬國明
(撫順礦業(yè)集團公司西露天礦坑口油廠，遼寧撫順113001)
摘要：簡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)用過程中存在的熱值等問題。突出干
餾煤氣凈化的意義，通過氣體凈化方法的介紹、對比，找出適應(yīng)干餾煤氣凈化的方法，進行原理和工藝的簡單介紹。
關(guān)鍵詞：撫順干餾裝置；油頁巖；干餾煤氣；氣體凈化
中圖分類號：TE662．5 文獻標識碼：B 文章編號：1671—9816(2013)l1—0086—03
1 概述
撫順干餾爐在油頁巖低溫干餾生產(chǎn)過程中，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和環(huán)境污染，利用500GF1一
RFm型燃氣發(fā)電機組進行燃燒發(fā)電。但是要求其熱值
不低于26OO～2 700kJ／m ，溫度在4o℃左右(通過管
線輸送及儲罐緩沖降低達到溫度要求)。在保證油頁巖
品位的正常生產(chǎn)情況下其熱值大多在2 800 3 200
kJ／m3，但是由于油頁巖品味及其它原因也有低于2600
～ 2 700 kJ／m3的時候。當?shù)陀诖藷嶂档氖Ｓ嗝簹夤?
500GFI-'RFm型燃氣發(fā)電機組發(fā)電時，機組運行功率
只能維持50～100 kW，甚至出現(xiàn)機組怠速或分網(wǎng)等現(xiàn)
象，不但對燃氣發(fā)電機組造成極大的損壞，更造成剩余
煤氣外排，即浪費資源又影響環(huán)境。因此，對低熱值干
餾煤氣進行凈化處理，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，不損耗可燃氣體組分，即相對增加
可燃氣體組分含量，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)凈化方法進行回收
或處理，但是總體要求干餾煤氣凈化運行經(jīng)濟。
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、工藝簡單且應(yīng)用較多，本文對脫除CO 方
法進行研究、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％，計算C02體積百分比降低10％時干餾煤氣熱
值如下：
以表中第一組數(shù)值為例，體積百分比降低10％
后進行熱值計算，相當于干餾煤氣補充進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
煤氣熱值將會更高。表2為3組干餾煤氣組成下對
cO：分別降10％和15％時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，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，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比表
％
序號凈化前后對比CO CnHm CO 0： H： cH4熱值，kJ·
一部分不可燃燒氣體含量，不但對低于2 600 kJ／m 的
干餾煤氣可達到燃氣機組對熱值的要求，而且對高熱
值的干餾煤氣仍可提高其熱值，相對提高機組的運行
功率，增加發(fā)電量。同時可以提高機組運行周期，減少
燃氣發(fā)電機組的活塞、缸頭的積碳，進而可避免由于
積碳造成的燃氣發(fā)電機組功率低、缸頭損壞、缸體及
排煙溫度過高、氣門關(guān)閉不嚴等問題。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。第二種方法在中國起步較晚，目前全國只
有幾家企業(yè)應(yīng)用此方法，可供經(jīng)驗有效。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。該法存在以下問題：①吸收劑有
毒；②需引進進口專利技術(shù)軟件，對使用操作和設(shè)備
日常維護都帶來不便，且操作溫度要求嚴格，需輔助
制冷工序，操作相對復(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。該吸收劑無毒、化學(xué)穩(wěn)
定性好、無腐蝕；吸收液再生需氣提、閃蒸(一級高壓，
二級常壓)；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。目前國內(nèi)
有3O多家企業(yè)應(yīng)用，有較成熟的經(jīng)驗可供借鑒。要求
操作溫度在0一-5oC，此溫度下聚乙二醇二甲醚對
CO：、H2s的吸收率高，對H2等的吸收率低，如操作溫
度過高將影響CO：脫除率和增加H：等有效組分含量
的降低。操作溫度對干餾煤氣要求有些苛刻。
3)碳酸丙烯酯法。該吸收劑無毒、無腐蝕；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。目前國內(nèi)有100多家企業(yè)應(yīng)用，生產(chǎn)運行經(jīng)驗成
熟。但化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定性，會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。當溶劑中含水量和
溫度升高，含水率為1％，溫度在100~C以上時，水解速
率將提升十幾個數(shù)量級，在堿性、酸性介質(zhì)中，碳酸丙
烯酯水解也加速。因為干餾煤氣是經(jīng)過干餾裝置三級
水洗的，水汽含量可視為此溫度下的飽和，如此大量
水會直接導(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℃，可適當降低操作溫度；熱能耗低、腐蝕性
小、溶液穩(wěn)定、流程簡單、吸收壓力范圍廣；吸收過程
為高壓物理吸收、低壓化學(xué)吸收相結(jié)合。
5 撫順油頁巖干餾裝置氣體凈化的方法
通過以上介紹可以了解到撫順干餾裝置干餾煤
氣氣體凈化對凈化度要求不高，但應(yīng)充分考慮可操
作性，即操作條件和運行費用等。
通過上面介紹，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入兩段式吸收塔與從
上至下的半貧液逆向接觸，在此過程中吸收氣相中
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，以達到凈化目的及要求，凈化氣進
入下道工序進行生產(chǎn)使用。而吸收塔底的富液首先
經(jīng)過閃蒸槽進行閃蒸以提前釋放溶解的部分H：和
N：然后進入常壓解吸塔進行解吸，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的貧液熱交換后進入汽
提再生塔進行循環(huán)。工藝流程圖詳見圖1。
6 結(jié)論
在油頁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行經(jīng)驗、適應(yīng)低品味油頁
巖干餾的生產(chǎn)能力，以及大量的副產(chǎn)品干餾煤氣進
行燃燒發(fā)電等優(yōu)點，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。
通過氣體凈化方法的介紹、對比和分析，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：
[1]候祥麟．中國頁巖油工業(yè)[M]．工業(yè)出版社，1983．
[2]賀永德．現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．
[3]錢家麟，尹亮．油頁巖一石油的補充能源[M]．中國石化
出版社．
[4]楊建華．焦爐煤氣凈化[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．
(上接第85頁)
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
1)通過本次改造，實現(xiàn)了平朔礦區(qū)矸石電廠集
中供熱系統(tǒng)，其設(shè)計、施工為同類遠離市區(qū)的工業(yè)區(qū)
供暖進行了有益的嘗試。
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)的供暖運行成本。
3)利用矸石電廠集中供熱是實現(xiàn)二氧化硫、煙塵
等污染物的減排的有效手段，對建設(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：
[1]康艷兵，張建國，張揚．我國熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的發(fā)展現(xiàn)
狀、問題與建議[J]．中國能源，2008，30(10)．
[2]呂永濤，黃超，馬秀琴，等．集中供熱改造項目的環(huán)境效
益分析[D]．第七屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文
集．247-249
[3]國家計委、國家經(jīng)貿(mào)委、電力工業(yè)部、建設(shè)部．關(guān)于發(fā)展
熱電聯(lián)產(chǎn)的若干規(guī)定的通知．文號：計交能[19981220號．
[4]于涌年，史國昌，礦區(qū)供熱現(xiàn)狀及發(fā)展途徑[J]．煤炭科
學(xué)科技，1994，(10)110．
[5]劉劍，霍兆義，尹洪超．城市集中供熱的發(fā)展及面臨的問
題[J]．技能環(huán)保，2008，(4)．

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