煤焦油脫水廢氣治理技術(shù)研究

張燕京

（河北省知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中心，河北 石家莊 050000 ）

煤焦油脫水伴隨著廢氣的產(chǎn)生，相關(guān)人員需要做好污染物的處理工作，對(duì)污染成分進(jìn)行分析，提高對(duì)污染物的處理水平。廢氣中化學(xué)物質(zhì)組成較為復(fù)雜，我們需要進(jìn)行嚴(yán)格處理，運(yùn)用廢氣冷凝、洗滌、吸收等方法，提升廢氣治理工藝的實(shí)施效果，避免在廢氣處理過程中發(fā)生問題；合理運(yùn)用設(shè)備，簡(jiǎn)化工藝流程，保證廢氣治理過程能夠順利進(jìn)行。

1 煤焦油脫水廢氣的主要成分

煤焦油脫水過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害廢氣，我們需要對(duì)廢氣成分進(jìn)行分析，針對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行處理，減少廢氣對(duì)環(huán)境的影響。從化學(xué)元素組成來看，煤焦油脫水廢氣中C約占88.6%，H約占4.6%，其它雜質(zhì)及揮發(fā)物約占4.8%，廢氣主要以有機(jī)物為主，并且化學(xué)成分較為復(fù)雜，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合廢氣治理工藝防止廢氣逸出，提高廢氣處理效率。隨著煤焦油生產(chǎn)過程的進(jìn)行，當(dāng)溫度達(dá)到65 ℃時(shí)，煤焦油初步進(jìn)入融化狀態(tài)，逐漸變得柔軟起來；繼續(xù)對(duì)煤焦油進(jìn)行升溫，溫度達(dá)到75 ℃時(shí)，將會(huì)伴有廢氣的明顯逸出；隨著溫度繼續(xù)增加，產(chǎn)生的廢氣將越來越多。煤焦油廢氣主要成分有焦油、萘、蒽、苯、酚等多種物質(zhì)，如苯可溶物約為6.8 mg/m3，H2S約為1.2 mg/m3等，都會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染。工作人員需要對(duì)廢氣進(jìn)行回收處理，采用工藝化的治理形式，避免將廢氣排 放到空氣中，使廢氣處理工藝能夠發(fā)揮效果[1]。

2 煤焦油脫水廢氣的治理設(shè)備

2.1 冷凝器

冷凝器是實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣液化的關(guān)鍵設(shè)備，可以回收廢氣中的可回收溶劑，消除廢氣中的部分有害成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的凈化作用。冷凝器主要分為接觸冷凝器和表面冷凝器，以冷凝劑作為冷卻介質(zhì)，在廢氣冷卻處理過程中，前者與廢氣完全接觸，而后者不與廢氣接觸，兩者可以配合使用，提升對(duì)廢氣的處理效果。本研究采用表面冷凝器作為冷凝裝置，在廢氣處理過程中，其可以實(shí)現(xiàn)低濃度廢氣的冷凝，尤其是在有機(jī)廢氣處理方面，可通過降溫使溶劑物質(zhì)析出，具有較高的廢氣處理效率。由于表面冷凝器的冷凝劑與廢氣分離，因此不會(huì)引發(fā)二次污染問題，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢氣的有效凈化，推進(jìn)廢氣處理進(jìn)程。為了提高廢氣的冷凝效率，還可以將冷凝器串聯(lián)使用，對(duì)廢氣進(jìn)行多級(jí)冷凝處理，以保證高濃度廢氣的處理效果。

2.2 油水分離器

煤焦油廢氣中含有油性物質(zhì)，采用油水分離器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油性物質(zhì)的有效分離，提高對(duì)油性物質(zhì)的處理質(zhì)量。油水分離器結(jié)合多管沖擊分離技術(shù)，內(nèi)部設(shè)置有隔板和垂直配置水浴室，增強(qiáng)對(duì)廢氣的沖擊分離作用，保證對(duì)油性廢氣的處理效率。油水分離器水封高度在100～150 mm之間，使廢氣具有充分分離的條件，能夠最大化地實(shí)現(xiàn)油水分離。油水分離器內(nèi)部采用高分子復(fù)合材料，可降低廢氣對(duì)裝置的腐蝕作用，延長(zhǎng)油水分離器的使用壽命。同時(shí)，油水分離器內(nèi)部采用涂料進(jìn)行噴刷，頂部厚度為0.5 mm，中、下部厚度為1.5 mm，能夠增強(qiáng)裝置內(nèi)部的防腐作用。分離后的廢氣油水收集在集油室中，便于對(duì)廢氣進(jìn)行集中處理，使廢氣具有良好的分離狀態(tài)，有助于控制廢氣中的油性物質(zhì)，促進(jìn)廢氣處理效率的進(jìn)一步提升[2]。

2.3 吸收塔

吸收塔主要對(duì)廢氣中的可溶性成分進(jìn)行過濾，將可溶性成分與廢氣分離，以達(dá)到凈化廢氣的目的。煤焦油脫水產(chǎn)生的廢氣量較多，需要確保廢氣與吸收塔的接觸面積，降低廢氣處理的壓力，將廢氣處理上升到一定的高度。吸收塔直徑為1.2 m，高度為5 m，由不銹鋼材質(zhì)構(gòu)成。吸收塔的類型眾多，包括噴淋塔、填料塔、板式塔等，它能夠改變吸收劑的作用形式，強(qiáng)化對(duì)廢氣的過濾作用。吸收塔內(nèi)需要設(shè)置3～5層吸附劑進(jìn)行吸收，必要時(shí)可以采用絲網(wǎng)填料，絲網(wǎng)填料一般由不銹鋼纖維編織而成，密集絲網(wǎng)對(duì)微小油滴具有一定的過濾作用，可有效吸收不可溶廢氣。絲網(wǎng)填料具有較高的吸收效率，吸收效率可達(dá)90%以上，占據(jù)空間較小，而且便于控制填料成本，使吸收塔能夠更好地發(fā)揮作用。

2.4 吸附塔

吸附塔對(duì)煤焦油脫水廢氣具有吸附作用，采用固定床、移動(dòng)床、流化床等多種吸附形式，提高對(duì)吸附過程的控制水平，保障對(duì)廢氣吸附的把控效果。以固定床吸附塔為例，其主要用于對(duì)低濃度廢氣的凈化，在廢氣吸附方面具有穩(wěn)定性，可 將廢氣固定在吸附塔表面。吸附塔由殼體、吸附劑、承載裝置等組成，在吸附劑方面具有可選擇性，工作人員可根據(jù)吸附效果進(jìn)行選擇，確保其可以有效吸附廢氣?；钚蕴渴浅Ｓ梦絼┑囊环N，屬于固態(tài)吸附劑的范疇，對(duì)C、H元素組成的廢氣具有良好的吸附作用。固定床層厚度在0.5 m左右，在性能方面具有可靠性，能夠降低對(duì)氣流的阻塞作用，提升吸附裝置的運(yùn)行效果。需要注意的是，吸附劑在達(dá)到飽和狀態(tài)后，廢氣的吸附效率將會(huì)降低，工作人員需要及時(shí)更換吸附劑，恢復(fù)吸收塔的吸附作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的充分吸收，保證廢氣能夠得到有效治理[3]。

2.5 其它設(shè)備

在煤焦油脫水廢氣處理過程中，還涉及到其它設(shè)備的應(yīng)用，工作人員需要確保設(shè)備能夠穩(wěn)定工作，并對(duì)廢氣的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，保障廢氣在設(shè)備裝置內(nèi)部的流通性。為了提升對(duì)廢氣的引流作用，可采用2臺(tái)引風(fēng)機(jī)對(duì)廢氣進(jìn)行牽引，將風(fēng)量控制在2500～3500 m3/h之間，保障廢氣治理過程中壓力充足，防止廢氣出現(xiàn)不流動(dòng)的情況。為了防止焦油引起的堵塞現(xiàn)象，需要使用蒸汽加熱裝置，防止焦油在流通過程中遇冷固結(jié)，對(duì)廢氣處理裝置造成阻塞，導(dǎo)致裝置無法正常運(yùn)行。廢氣采用雙層管進(jìn)行加熱，管徑為20 cm，保障廢氣能夠得到充分預(yù)熱，提高廢氣的溫度控制水平，以降低廢氣溫度的影響。在設(shè)備使用過程中，工作人員需要注重對(duì)裝置壓力的控制，通過風(fēng)量閥門對(duì)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低裝置內(nèi)部的壓力，提升廢氣過濾、凈化效果，使壓力控制效果更加顯著。

3 煤焦油脫水廢氣治理工藝

3.1 冷卻

冷卻是重要的工藝步驟之一，它通過冷凝技術(shù)將廢氣進(jìn)行分離處理，一般按照沸點(diǎn)由高到低的順序，根據(jù)沸點(diǎn)的不同對(duì)有機(jī)物進(jìn)行凈化，使廢氣能夠得到有效處理。如廢氣中的焦油、萘、蒽等，均可以采用冷凝技術(shù)進(jìn)行處理，使廢氣能夠充分冷卻。冷卻器設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為3000 m3/h，循環(huán)水量為30 m3/h，實(shí)現(xiàn)廢氣溫度由140 ℃降至80 ℃左右，對(duì)廢氣具有良好的冷凝效果，可發(fā)揮出冷凝裝置的積極作用。冷卻方法分為直接冷卻法和間接冷卻法。

3.1.1 直接冷卻法

直接冷卻法使煙氣與冷卻介質(zhì)直接接觸，主要包括噴淋冷卻法和稀釋冷卻法兩種形式，工作人員需要確保工藝操作的合理性。

3.1.1.1 噴淋冷卻法

噴淋冷卻法將冷卻介質(zhì)噴灑在廢氣附近，一般采取冷媒物質(zhì)，如氨氣、氟利昂等，直接對(duì)廢氣進(jìn)行冷凝。冷卻介質(zhì)與廢氣處于密封環(huán)境下可以循環(huán)使用，在對(duì)水體無污染的情況下則可以不循環(huán)使用。噴淋冷卻的成本低，但廢氣溫度過高時(shí)會(huì)增加成本，工作人員需要根據(jù)廢氣溫度情況進(jìn)行判斷，提升廢氣的冷凝效果。

3.1.1.2 稀釋冷凝法

稀釋冷凝法是在廢氣中摻入一些冷風(fēng)，將冷熱空氣進(jìn)行混合處理，并將廢氣溫度進(jìn)行冷卻中和，進(jìn)而使廢氣的溫度降低，對(duì)廢氣起到稀釋冷凝的作用。廢氣中混入空氣后會(huì)增加廢氣的容量，進(jìn)而增加廢氣處理時(shí)間，相應(yīng)的處理成本也會(huì)隨之增加，同時(shí)廢氣的處理效率將會(huì)降低。

3.1.2 間接冷卻法

間接冷卻法中廢氣與冷卻劑不直接接觸，冷卻劑的循環(huán)性將會(huì)大幅度提升，并且不會(huì)改變廢氣的化學(xué)性質(zhì)，不會(huì)在廢氣中引入雜質(zhì)。間接冷卻的核心在于換熱器的應(yīng)用，應(yīng)采用規(guī)范化的換熱控制形式，將廢氣與冷卻表面進(jìn)行接觸，使廢氣能夠得到間接冷卻。換熱器具有多種類型，如螺旋換熱器、板式換熱器等，可增加廢氣與冷卻面的接觸面積，使間接冷卻法能夠更好地發(fā)揮作用。與直接冷卻法相比，間接冷卻法的傳熱效率要低一些，需要確保接觸面的熱 傳導(dǎo)性能，結(jié)合對(duì)流和輻射等熱交換原理，將廢氣的熱量向冷卻面進(jìn)行傳導(dǎo)，使廢氣溫度能夠迅速降下來。

3.2 洗滌

為了濾除廢氣中的有害成分，需要做好廢氣的洗滌操作，采用洗氣方式對(duì)廢氣進(jìn)行降溫，保障廢氣的傳熱、吸附水平。但廢氣中的低沸點(diǎn)成分很難通過冷卻的方式濾除，如苯、酚等，可采取洗滌法進(jìn)行處理，彌補(bǔ)冷卻法在廢氣處理中的不足，提高廢氣處理效率。廢氣洗滌在循環(huán)池中進(jìn)行，對(duì)廢氣進(jìn)行循環(huán)處理可以降低廢氣的處理難度，使廢氣處理過程能夠形成閉路循環(huán)，防止二次污染。洗滌過程由循環(huán)泵進(jìn)行引導(dǎo)，以促進(jìn)對(duì)有機(jī)廢氣的 洗滌作用，降低廢氣中有害物質(zhì)的含量。廢氣洗滌后將會(huì)進(jìn)入到沉淀池，通過在冷凝塔中提取低沸點(diǎn)廢氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的有效回收，保證廢氣處理的充分性[4]。

3.3 吸收

吸收是煤焦油脫水廢氣處理的重要步驟，提高對(duì)廢氣的吸收效率，可防止廢氣中存在有害物質(zhì)殘留，使廢氣能夠達(dá)標(biāo)排放。廢氣中有機(jī)物的吸收主要包含三種形式。

3.3.1 活性炭吸收法

該法可吸收苯、甲苯、二甲苯等氣體，并且可以通過活性炭進(jìn)行吸附提濃，保證有機(jī)物的吸收量不斷增加，使廢氣成分得到全面凈化。

3.3.2 催化燃燒法

催化燃燒是廢氣的重要處理形式，工作人員需要對(duì)催化床溫度進(jìn)行控制，采用無明火有機(jī)廢氣處理形式，將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O，解決有機(jī)廢氣對(duì)環(huán)境的污染問題。

3.3.3 生物法

該法通過微生物實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的降解，將有害成分分解成CO2、H2O和細(xì)胞組成物質(zhì)，進(jìn)而起到對(duì)廢氣的吸收作用。為了提高廢氣處理效率，工作人員可以綜合運(yùn)用多種方法，發(fā)揮廢氣凈化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保障吸收控制效果。

3.4 廢物處理

廢物處理主要分為三個(gè)部分，（1）對(duì)冷卻器下方廢氣進(jìn)行燃燒處理，將廢氣轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì)，主要用于焦油等高沸點(diǎn)物質(zhì)的處理。（2）需要對(duì)洗氣槽中的廢渣進(jìn)行處理，廢渣主要由沉淀物形成，日生成量在20～30 kg之間，成分主要以萘、蒽為主，通常采用回收處理的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的再利用。（3）在廢氣洗滌過程中，將會(huì)在循環(huán)水中形成廢渣，需要通過吸收塔對(duì)廢渣進(jìn)行吸收，防止廢渣在循環(huán)過程中增加能耗，并需要定期對(duì)廢渣進(jìn)行處理，以保障廢氣能夠得到循環(huán)處理。

在廢氣凈化過程中，可以采用文氏管凈化形式，提高尾氣吸收效率，其對(duì)瀝青煙、苯并芘等具有良好的過濾效果，能夠?yàn)V除煤焦油脫水廢氣中的有害成分，提高廢氣處理效率。在廢氣凈化過程中，廢氣氣流由噴嘴噴到裝置中，氣液之間會(huì)發(fā)生碰撞，有助于提升吸收效果，增加廢氣與液體的接觸面積。廢氣處理采用二級(jí)吸收形式，第一級(jí)為洗油霧化階段，將洗油變成霧狀，使洗油處于飽和吸收狀態(tài)，提高廢氣吸收效率；第二級(jí)為剩余廢氣進(jìn)入到吸收液中，對(duì)廢氣進(jìn)行進(jìn)一步過濾，對(duì)未凈化的廢氣進(jìn)行補(bǔ)足吸收。經(jīng)過兩級(jí)廢氣處理后，廢氣凈化率可達(dá)到98%以上，表明文氏管吸收法具有良好的廢氣處理效果，在煤焦油脫水廢氣處理中具有適用性。

在處理含有酸性氣體的廢氣時(shí)，可以利用酸堿中和原理，采用8%～10%的堿液進(jìn)行處理，其對(duì)酸性氣體具有良好的吸收效果。酸性廢氣主要為有機(jī)酸和無機(jī)酸，化學(xué)方程式如下：

經(jīng)過堿液吸收的廢氣，將會(huì)被引風(fēng)機(jī)抽入到文氏管凈化裝置中，凈化后的尾氣經(jīng)過排氣筒排放，有助于廢氣排放的統(tǒng)一處理，避免廢氣對(duì)環(huán)境造成污染，提高廢氣排放的控制水平，保障對(duì)煤焦油廢氣的處理能力。

4 結(jié)語

綜上所述，煤焦油脫水廢氣處理需要將多種工藝結(jié)合起來，濾除廢氣中的有害成分。廢氣治理是防止廢氣發(fā)生二次污染的關(guān)鍵，需要采取見效快的控制形式，排除廢氣污染對(duì)環(huán)境的影響。廢氣處理過程應(yīng)兼顧生產(chǎn)效益和環(huán)境效益，做好成本控制，以有效控制和避免廢氣污染問題。