技术简介

兰炭生产是近年来依托地方优质煤炭资源发展起来的新型煤化工产业，目前已成为陕北地区煤炭转化一大产业。

兰炭生产属于煤的低温干镏过程，是在隔绝空气和氧气的条件下，将煤加热到600℃左右，使其分解生成煤焦油、兰炭(半焦)和兰炭煤气（荒煤气）。

迄今为止，仅榆林地区已经批准建设的兰炭总产能7523万吨，建成产能4470万吨，兰炭企业270多家，围绕兰炭生产、加工、转化、运输、销售等环节的从业人员已达12多人。

区域内已初步形成以煤干馏为基础的产业链，包括利用兰炭作为热能源的铁合金、金属镁、电石等载能工业产业链，利用兰炭煤气作为热能源发电、气烧窑炉等，并广泛应用

到化工领域，利用煤干馏产生的兰炭煤气作为原料气生产合成氨及作为提取制氢的重要来源。

生产1吨兰炭可以产生兰炭煤气700Nm3，煤气中不仅有不仅含一氧化碳、氢气、甲烷等有用的气体成分，也含有硫化氢H2S、二氧化硫SO2、氢氰酸、有机硫等对环境造成污染

有害气体。

组份	H2	CH4	CO	CmHn	CO2	N2	O2	热值Q(KJ/Nm3)
%	25～31	6～9	9～13	0.6～1	2	36～46	0.2～1.6	7500～8000

 

组分	H2S	SO2	COS	CS2	总硫
mg/m³	1200	148	98	27	1473

备注：生产煤种和操作条件不同，煤气成分稍有差异。

兰炭煤气中的总硫含量比较高，硫化氢（H2S）及其燃烧产物二氧化硫对人体均有毒性。如果将煤气直接燃烧使用，煤气中的这些硫化物会严重腐蚀输气管道和后续窑炉设备；燃烧产生的有毒气体影响操作人员的健康，并对社会环境造成污染。

按照兰炭煤气的特有属性，为实现兰炭的清洁生产、达到尾气综合利用目的，陕西华祥能源科技集团有限公司进行了煤气综合治理及循环利用的技术研究，充分吸取锅炉烟气脱硫技术、化肥行业、焦化行业煤气脱硫技术的特点，在系列研究的基础上，开发出了兰炭煤气净化(脱硫)技术（CGPT）。

煤气净化技术（CGPT）适用于各种粗煤气的净化，是一种前脱硫净化处理方式，能满足后续生产技术要求，符合国家循环利用和节能减排政策。

兰炭煤气净化（脱硫）技术（CGPT）首先着眼于冷却除焦油，除去煤气中99%以上的焦油和杂质，提高煤气的纯度；减少对脱硫液的污染，提高脱硫运行效率，延长检修周期；收集的焦油可直接销售。

其次是对兰炭煤气进行湿式氧化法脱硫处理，对于高含量的硫化氢（H2S）、二氧化硫、羰基硫兰炭煤气，采用增加管道反应器及洗涤的多级处理方式，回收有用的硫资源。不但解决了兰炭煤气所造成的污染问题，而且降低脱硫运行成本。

 

技术特点

1、除焦油（尘）效率可达99%，焦油和粉尘排放含量≤10mg/Nm3 ；

2、采用湿式氧化法脱硫工艺和专用的脱硫催化剂在最高效率的脱除无机硫硫化氢的同时，较高效率的将羰基硫等有机硫脱除掉，脱硫效率达到95%以上，SO2排放含量≤50mg/Nm3 ；

3、气液间扰动强烈，吸收阻力小，脱硫效率高；

4、装置结构简单，制造及维修方便，造价低廉，使用寿命长；

5、脱硫剂选用范围广，工艺方案选择灵活，对工况变化适应能力强；

6、能耗低，不产生二次污染。

 

技术优势

1、实现高效兰炭煤气冷却、除油、脱硫一体化系统集成；

2、采用常压湿式氧化脱硫方式，在脱除硫化氢的同时，也能脱除有机硫及二氧化硫；对于高硫煤气采用多级形式提高效率。

3、采用燃烧前脱硫的煤气量少，工艺设备小，日常维护简单、运行成本低；

4、采取燃烧前脱硫方法, 可以脱除因工艺气排放所造成的硫化物污染，不会因后续的运行工况发生变化而发生相关设备的腐蚀；不需对现有烟囱等进行防腐处理，可节省较大的防腐材料采购及安装施工费用的投入，提高后工序设备的使用周期。

5、在燃烧前降温、除油，使得荒煤气中冷凝水及焦油尘含量极少，且喷嘴不易堵塞，煤气消耗相对减少，煤气热效率得到提高。

 

以60万吨/年兰炭系统为例，荒煤气经降温、除油，经计算每年能回收集荒煤气中残留的煤焦油3000吨，实现兰炭煤气中硫化物和焦油的回收利用，为企业带来较好的经济效益，促进了兰炭行业的清洁生产、实现循环经济的发展。

荒煤气中总硫脱除到＜50mg/Nm3，经燃气锅炉燃烧后产生的烟气中的SO2浓度＜50mg/Nm3的国家标准，满足环保要求。

 

工艺原理

深度除焦油（尘）工艺采用喷雾冷凝降温塔和静电除焦油技术，将原较高温度中未凝结的焦油颗粒通过降温使其凝结，再经过深度除焦油器捕集。

    湿式氧化法脱硫工艺是以碱性溶液为吸收剂，并加入活性物质为催化剂，吸收H2S，再通入空气将其氧化成单质硫，从而脱除硫化物。

    以Na2CO3为碱源时，其基本反应如下：

       Na2CO3+H2S →NaHS+NaHCO3 
    NaHS+NaHCO3+(x－1)S←→Na2Sx+CO2+H2O  
    Na2Sx+O2+H2O ←→NaOH+xS↓ 
    NaHS+O2 ←→NaOH+xS↓ 
    Na2S+2H2O+O2 ←→NaOH+S ↓

本脱硫工艺以纯碱为吸收剂，三核酞箐钴磺酸盐为催化剂。

 

工艺流程图

            

工艺流程说明

兰炭煤气净化（脱硫）技术包括两大工艺装置：深度除焦油水装置和湿式氧化法脱硫装置。

 

    整个兰炭净化（脱硫）技术（CGPT）工艺流程由荒煤气深度除焦油（尘）、兰炭煤气脱硫、富液再生、硫泡沫的过滤及硫磺制备五部分组成。

 

荒煤气深度除焦油（尘）：待处理荒煤气温度在50℃以上，经洗涤降温至40℃进入静电除焦油（尘）器除焦油（尘）器下部，上升的含焦油（尘）的煤气穿过处于气体电离状态下的两极空间时，气体中的尘埃和焦油微粒在与电子碰撞摩擦过程中被强制荷电，在沉淀极上带电尘埃和焦油微粒中和后而被收集。除去焦油（尘）的煤气从顶部排除，进入脱硫塔；被收集的焦油（尘）沿底部排出，进入循环池进行分离。

兰炭煤气脱硫：除去焦油之后的煤气由煤气加压机送入脱硫塔下部，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，尾气中的H2S与脱硫液反应被吸收，吸收H2S后的尾气（小于50mg/Nm3）经捕雾后从脱硫塔顶出来，送入后续系统。

富液再生：从脱硫塔中吸收了H2S和SO2的脱硫富液从脱硫塔底部由富液循环泵送至喷射脱硫再生槽中进行溶液再生。脱硫富液高速经过喷射器喷嘴，在吸气室形成负压，大量的空气由空气进口进入喷射器吸气室，并与脱硫液一起高速通过喷射器喉管，在888催化剂的催化下，脱硫富液与空气进行传质反应，完成大部分的氧化反应。把硫析出来，新生成的硫在空气从液体上升的过程中被带到液体表面，升到再生槽的顶端，产生的硫泡沫排至硫泡沫槽。

硫泡沫的过滤：含有单质硫的泡沫，通过再生槽顶部扩大部分排至硫泡沫槽，由硫泡沫泵加压送至硫泡沫过滤系统中的沉淀槽沉淀，沉淀后的清液用清液泵打到地下溶液槽中，剩余的硫泡沫浊液泡沫槽内的经过搅拌、加热、沉降、分离后硫泡沫经泡沫泵加压后去熔硫系统，其中产生的清液经降温、活化、沉淀后返回溶液系统。

硫磺制备：过滤之后的硫磺含水量小于40%，已经是半干固体，送至储料槽，储料槽的物料经过关风阀进入熔硫釜熔硫，湿的硫中水被蒸发，剩下硫被熔融，杂质被除去，熔融的硫磺放到成品槽，冷却后为硫磺块市售。

 

工艺特点

1.实现兰炭煤气循环利用，提高兰炭行业竞争力，促进兰炭行业的清洁生产。

2.净化回收单元除油精度高，减少脱硫液污染，并回收煤焦油。

3.采用独特多级脱硫组合工艺，高效脱除硫化物，回收硫磺产品。

4.自主研发的催化剂，可同时脱除有机硫和无机硫，有机硫脱除率可达80%以上。

 

工艺规模

兰炭煤气处理气量达5万-20万Nm3/h，可满足电力、化工、建材、冶金等行业用户对煤气净化的需求。

 

产业化应用

《60万吨/年兰炭煤气净化（脱硫）技术(CGPT) 》被列为2014年陕西省环境保护厅技术示范项目。

示范工程选在陕煤集团神木泰和煤化工有限公司，全流程系统运行稳定、操作方便、安全可靠达到了建设要求。经陕西省环境监测总站现场检测，脱硫后煤气中H2S的含量为35mg/m3，达到了≤50mg/m3的设计要求，满足国家排放标准要求。

 

兰炭荒煤气深度净化装置区

 

兰炭荒煤气脱硫装置区

脱硫液循环系统