煤焦油脫水廢氣治理技術研究

張燕京

（河北省知識產權保護中心，河北 石家莊 050000 ）

煤焦油脫水伴隨著廢氣的產生，相關人員需要做好污染物的處理工作，對污染成分進行分析，提高對污染物的處理水平。廢氣中化學物質組成較為復雜，我們需要進行嚴格處理，運用廢氣冷凝、洗滌、吸收等方法，提升廢氣治理工藝的實施效果，避免在廢氣處理過程中發生問題；合理運用設備，簡化工藝流程，保證廢氣治理過程能夠順利進行。

1 煤焦油脫水廢氣的主要成分

煤焦油脫水過程中會產生大量的有害廢氣，我們需要對廢氣成分進行分析，針對工業廢氣進行處理，減少廢氣對環境的影響。從化學元素組成來看，煤焦油脫水廢氣中C約占88.6%，H約占4.6%，其它雜質及揮發物約占4.8%，廢氣主要以有機物為主，并且化學成分較為復雜，相關人員應結合廢氣治理工藝防止廢氣逸出，提高廢氣處理效率。隨著煤焦油生產過程的進行，當溫度達到65 ℃時，煤焦油初步進入融化狀態，逐漸變得柔軟起來；繼續對煤焦油進行升溫，溫度達到75 ℃時，將會伴有廢氣的明顯逸出；隨著溫度繼續增加，產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，如苯可溶物約為6.8 mg/m3，H2S約為1.2 mg/m3等，都會對空氣造成嚴重污染。工作人員需要對廢氣進行回收處理，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揮效果[1]。

2 煤焦油脫水廢氣的治理設備

2.1 冷凝器

冷凝器是實現有機廢氣液化的關鍵設備，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，實現對廢氣的凈化作用。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，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，其可以實現低濃度廢氣的冷凝，尤其是在有機廢氣處理方面，可通過降溫使溶劑物質析出，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，因此不會引發二次污染問題，能夠實現對廢氣的有效凈化，推進廢氣處理進程。為了提高廢氣的冷凝效率，還可以將冷凝器串聯使用，對廢氣進行多級冷凝處理，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，采用油水分離器可以實現對油性物質的有效分離，提高對油性物質的處理質量。油水分離器結合多管沖擊分離技術，內部設置有隔板和垂直配置水浴室，增強對廢氣的沖擊分離作用，保證對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，能夠最大化地實現油水分離。油水分離器內部采用高分子復合材料，可降低廢氣對裝置的腐蝕作用，延長油水分離器的使用壽命。同時，油水分離器內部采用涂料進行噴刷，頂部厚度為0.5 mm，中、下部厚度為1.5 mm，能夠增強裝置內部的防腐作用。分離后的廢氣油水收集在集油室中，便于對廢氣進行集中處理，使廢氣具有良好的分離狀態，有助于控制廢氣中的油性物質，促進廢氣處理效率的進一步提升[2]。

2.3 吸收塔

吸收塔主要對廢氣中的可溶性成分進行過濾，將可溶性成分與廢氣分離，以達到凈化廢氣的目的。煤焦油脫水產生的廢氣量較多，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，由不銹鋼材質構成。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，強化對廢氣的過濾作用。吸收塔內需要設置3～5層吸附劑進行吸收，必要時可以采用絲網填料，絲網填料一般由不銹鋼纖維編織而成，密集絲網對微小油滴具有一定的過濾作用，可有效吸收不可溶廢氣。絲網填料具有較高的吸收效率，吸收效率可達90%以上，占據空間較小，而且便于控制填料成本，使吸收塔能夠更好地發揮作用。

2.4 吸附塔

吸附塔對煤焦油脫水廢氣具有吸附作用，采用固定床、移動床、流化床等多種吸附形式，提高對吸附過程的控制水平，保障對廢氣吸附的把控效果。以固定床吸附塔為例，其主要用于對低濃度廢氣的凈化，在廢氣吸附方面具有穩定性，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，工作人員可根據吸附效果進行選擇，確保其可以有效吸附廢氣?；钚蕴渴浅Ｓ梦絼┑囊环N，屬于固態吸附劑的范疇，對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，能夠降低對氣流的阻塞作用，提升吸附裝置的運行效果。需要注意的是，吸附劑在達到飽和狀態后，廢氣的吸附效率將會降低，工作人員需要及時更換吸附劑，恢復吸收塔的吸附作用，進而實現對廢氣的充分吸收，保證廢氣能夠得到有效治理[3]。

2.5 其它設備

在煤焦油脫水廢氣處理過程中，還涉及到其它設備的應用，工作人員需要確保設備能夠穩定工作，并對廢氣的運行狀態進行控制，保障廢氣在設備裝置內部的流通性。為了提升對廢氣的引流作用，可采用2臺引風機對廢氣進行牽引，將風量控制在2500～3500 m3/h之間，保障廢氣治理過程中壓力充足，防止廢氣出現不流動的情況。為了防止焦油引起的堵塞現象，需要使用蒸汽加熱裝置，防止焦油在流通過程中遇冷固結，對廢氣處理裝置造成阻塞，導致裝置無法正常運行。廢氣采用雙層管進行加熱，管徑為20 cm，保障廢氣能夠得到充分預熱，提高廢氣的溫度控制水平，以降低廢氣溫度的影響。在設備使用過程中，工作人員需要注重對裝置壓力的控制，通過風量閥門對氣壓進行調節，降低裝置內部的壓力，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，它通過冷凝技術將廢氣進行分離處理，一般按照沸點由高到低的順序，根據沸點的不同對有機物進行凈化，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進行處理，使廢氣能夠充分冷卻。冷卻器設計處理負荷為3000 m3/h，循環水量為30 m3/h，實現廢氣溫度由140 ℃降至80 ℃左右，對廢氣具有良好的冷凝效果，可發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噴灑在廢氣附近，一般采取冷媒物質，如氨氣、氟利昂等，直接對廢氣進行冷凝。冷卻介質與廢氣處于密封環境下可以循環使用，在對水體無污染的情況下則可以不循環使用。噴淋冷卻的成本低，但廢氣溫度過高時會增加成本，工作人員需要根據廢氣溫度情況進行判斷，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，將冷熱空氣進行混合處理，并將廢氣溫度進行冷卻中和，進而使廢氣的溫度降低，對廢氣起到稀釋冷凝的作用。廢氣中混入空氣后會增加廢氣的容量，進而增加廢氣處理時間，相應的處理成本也會隨之增加，同時廢氣的處理效率將會降低。

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，冷卻劑的循環性將會大幅度提升，并且不會改變廢氣的化學性質，不會在廢氣中引入雜質。間接冷卻的核心在于換熱器的應用，應采用規范化的換熱控制形式，將廢氣與冷卻表面進行接觸，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 傳導性能，結合對流和輻射等熱交換原理，將廢氣的熱量向冷卻面進行傳導，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，采用洗氣方式對廢氣進行降溫，保障廢氣的傳熱、吸附水平。但廢氣中的低沸點成分很難通過冷卻的方式濾除，如苯、酚等，可采取洗滌法進行處理，彌補冷卻法在廢氣處理中的不足，提高廢氣處理效率。廢氣洗滌在循環池中進行，對廢氣進行循環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，防止二次污染。洗滌過程由循環泵進行引導，以促進對有機廢氣的 洗滌作用，降低廢氣中有害物質的含量。廢氣洗滌后將會進入到沉淀池，通過在冷凝塔中提取低沸點廢氣，實現對廢氣的有效回收，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，提高對廢氣的吸收效率，可防止廢氣中存在有害物質殘留，使廢氣能夠達標排放。廢氣中有機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行吸附提濃，保證有機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，工作人員需要對催化床溫度進行控制，采用無明火有機廢氣處理形式，將有機污染物氧化成CO2和H2O，解決有機廢氣對環境的污染問題。

3.3.3 生物法

該法通過微生物實現對廢氣的降解，將有害成分分解成CO2、H2O和細胞組成物質，進而起到對廢氣的吸收作用。為了提高廢氣處理效率，工作人員可以綜合運用多種方法，發揮廢氣凈化技術的優勢，保障吸收控制效果。

3.4 廢物處理

廢物處理主要分為三個部分，（1）對冷卻器下方廢氣進行燃燒處理，將廢氣轉化為無污染物質，主要用于焦油等高沸點物質的處理。（2）需要對洗氣槽中的廢渣進行處理，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，實現對廢氣的再利用。（3）在廢氣洗滌過程中，將會在循環水中形成廢渣，需要通過吸收塔對廢渣進行吸收，防止廢渣在循環過程中增加能耗，并需要定期對廢渣進行處理，以保障廢氣能夠得到循環處理。

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，其對瀝青煙、苯并芘等具有良好的過濾效果，能夠濾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，氣液之間會發生碰撞，有助于提升吸收效果，增加廢氣與液體的接觸面積。廢氣處理采用二級吸收形式，第一級為洗油霧化階段，將洗油變成霧狀，使洗油處于飽和吸收狀態，提高廢氣吸收效率；第二級為剩余廢氣進入到吸收液中，對廢氣進行進一步過濾，對未凈化的廢氣進行補足吸收。經過兩級廢氣處理后，廢氣凈化率可達到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，可以利用酸堿中和原理，采用8%～10%的堿液進行處理，其對酸性氣體具有良好的吸收效果。酸性廢氣主要為有機酸和無機酸，化學方程式如下：

經過堿液吸收的廢氣，將會被引風機抽入到文氏管凈化裝置中，凈化后的尾氣經過排氣筒排放，有助于廢氣排放的統一處理，避免廢氣對環境造成污染，提高廢氣排放的控制水平，保障對煤焦油廢氣的處理能力。

4 結語

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