《城镇燃气设计规范》(3)

第5章 净 化
5．1 一般规定
5．1．1 本章适用于煤干馏制气的净化工艺设计。煤炭气化制气及重油裂解制气的净化工艺设计可参照采用。
5．1．2 煤气净化工艺的选择，应根据煤气的种类、用途、处理量和煤气中杂质的含量，并结合当地条件和煤气掺混情况等因素，经技术经济方案比较后确定。
煤气净化主要有煤气冷凝冷却、煤气排送、焦油雾脱除、氨脱除、粗苯吸收、萘最终脱除、硫化氢及氰化氢脱除、一氧化碳变换及煤气脱水等工艺。各工段的排列顺序根据不同的工艺需要确定。
5．1．3 煤气净化设备的能力，应按小时最大煤气处理量和其相应的杂质含量确定。
5．1．4 煤气净化装置的设计。应做到当净化设备检修和清洗时，出厂煤气中杂质含量仍能符合现行的国家标准《人工煤气》 GB 13612的规定。
5．1．5 煤气净化工艺设计，应与化工产品回收设计相结合。
5．1．6 煤气净化车间主要生产场所爆炸和火灾危险区域等级应符合本规范附录B的规定。
5．1．7 煤气净化工艺的设计应充分考虑废水、废气、废渣及噪声的处理，符合国家现行有关标准的规定，并应防止对环境造成二次污染。
5．1．8 煤气净化车间应提高计算机自动监测控制系统水平，降低劳动强度。
5．2 煤气的冷凝冷却
5．2．1 煤气的冷凝冷却宜采用间接式冷凝冷却工艺。也可采用先间接式冷凝冷却，后直接式冷凝冷却工艺。
5．2．2 间接式冷凝冷却工艺的设计，宜符合下列要求：
1 煤气经冷凝冷却后的温度，当采用半直接法回收氨以制取硫铵时，宜低于35℃；当采用洗涤法回收氨时，宜低于25℃；
2 冷却水宜循环使用，对水质宜进行稳定处理；
3 初冷器台数的设置原则，当其中l台检修时，其余各台仍能满足煤气冷凝冷却的要求；
4 采用轻质焦油除去管壁上的萘。
5．2．3 直接式冷凝冷却工艺的设计，宜符合下列要求：
1 煤气经冷却后的温度，低于35℃；
2 开始生产及补充用冷却水的总硬度，小于0．02mmol／L；
3 洗涤水循环使用。
5．2．4 焦油氨水分离系统的工艺设计，应符合下列要求：
1 煤气的冷凝冷却为直接式冷凝冷却工艺时，初冷器排出的焦油氨水和荒煤气管排出的焦油氨水，宜采用分别澄清分离系统；
2 煤气的冷凝冷却为间接式冷凝冷却工艺时，初冷器排出的焦油氨水和荒煤气管排出的焦油氨水的处理：当脱氨为硫酸吸收法时，可采用混合澄清分离系统；当脱氨为水洗涤法时，可采用分别澄清分离系统；
3 剩余氨水应除油后再进行溶剂萃取脱酚和蒸氨；
4 焦油氨水分离系统的排放气应设置处理装置。
5．3 煤气排送
5．3．1 煤气鼓风机的选择，应符合下列要求：
1 风量应按小时最大煤气处理量确定；
2 风压应按煤气系统的最大阻力和煤气罐的最高压力的总和确定；
    3 煤气鼓风机的并联工作台数不宜超过3台。每1～3台，宜另设1台备用。
5．3．2 离心式鼓风机宜设置调速装置。
5．3．3 煤气循环管的设置，应符合下列要求：
1 当采用离心式鼓风机时，必须在鼓风机的出口煤气总管至初冷器前的煤气总管间设置大循环管。数台风机并联时，宜在鼓风机的进出口煤气总管间，设置小循环管；
注：当设有调速装置，且风机转速的变化能适应输气量的变化时可不设小循环管。
2 当采用容积式鼓风机时，每台鼓风机进出口的煤气管道上，必须设置旁通管。数台风机并联时，应在风机出口的煤气总管至初冷器前的煤气总管间设置大循环管，并应在风机的进出口煤气总管间设置小循环管。
5．3．4 用电动机带动的煤气鼓风机。其供电系统应符合现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB 50052的“二级负荷”设计的规定；电动机应采取防爆措施。
5．3．5 离心式鼓风机应设有必要的连锁和信号装置。
5．3．6 鼓风机的布置，应符合下列要求：
1 鼓风机房安装高度，应能保证进口煤气管道内冷凝液排出通畅。当采用离心式鼓风机时，鼓风机进口煤气的冷凝液排出口与水封槽满流口中心高差不应小于2．5m(以水柱表示)。
2 鼓风机机组之间和鼓风机与墙之间的通道宽度，应根据鼓风机的型号、操作和检修的需要等因素确定。
3 鼓风机机组的安装位置，应能使鼓风机前阻力最小，并使各台初冷器阻力均匀。
4 鼓风机房宜设置起重设备。
5 鼓风机应设置单独的仪表操作间；仪表操作间可毗邻鼓风机房的外墙设置，但应用耐火极限不低于3h的非燃烧体实墙隔开，并应设置能观察鼓风机运转的隔声耐火玻璃窗。
6 离心鼓风机用的油站宜布置在底层，楼板面上留出检修孔或安装孔。油站的安装高度应满足鼓风机主油泵的吸油高度。鼓风机应设置事故供油装置。
7 鼓风机房应设煤气泄漏报警及事故通风设备。
8 鼓风机房应做不发火花地面。
5．4 焦油雾的脱除
5.4.1 煤气中焦油雾的脱除设备，宜采用电捕焦油器。电捕焦油器不得少于2台，并应并联设置。
5.4.2 电捕焦油器设计，应符合下列要求：
1 电捕焦油器应设置泄爆装置、放散管和蒸汽管，负压回收流程可不设泄爆装置；
2 电捕焦油器宜设有煤气含氧量的自动测量仪；
3 当干馏煤气中含氧量大于1％(体积分数)时应进行自动报警，当含氧量达到2％或电捕焦油器的绝缘箱温度低于规定值时，应有能立即切断电源的措施。
5．5硫酸吸收法氨的脱除
5.5.1 采用硫酸吸收进行氨的脱除和回收时，宜采用半直接法。当采用饱和器时，其设计应符合下列要求：
1 煤气预热器的煤气出口温度，宜为60～80℃；
2 煤气在饱和器环形断面内的流速，应为O．7～0．9m／s：
3 饱和器出口煤气中含氨量应小于30mg／m3；
4 循环母液的小时流量，不应小于饱和器内母液容积的3倍；
5 氨水中的酚宜回收。酚的回收可在蒸氨工艺之前进行；蒸氨后的废氨水中含氨量，应小于300mg／L。
5.5.2 硫铵工段布置应符合下列要求：
1 硫铵工段可由硫铵、吡啶、蒸氨和酸碱储槽等组成，其布置应考虑运输方便；
2 硫铵工段应设置现场分析台；
3 吡啶操作室应与硫铵操作室分开布置，可用楼梯间隔开
4 蒸氨设备宜露天布置并布置在吡啶装置一侧。
5．5．3 饱和器机组布置宜符合下列要求：
1 饱和器中心与主厂房外墙的距离，应根据饱和器直径确定，并宜符合表5．5．3-1的规定；
2 饱和器中心间的最小距离，应根据饱和器直径确定，并宜符合表5．5．3-2的规定；
表5．5．3．1饱和器中心与主厂房外墙的距离

饱和器直径(mm)	6250	5500	4500	3000	2000
饱和器中心与主厂	>12	>10	7～10
房外墙距离(m)

表5．5．3-2饱和器中心间的最小距离

饱和器直径(mm)	6250	5500	4500	3000
饱和器中心距(m)	12	lO	9	7

    3 饱和器锥形底与防腐地坪的垂直距离应大于400mm；
    4 泵宜露天布置。
    5．5．4 离心干燥系统设备的布置宜符合下列要求。
    1 硫铵操作室的楼层标高，应满足下列要求：
    1)由结晶槽至离心机母液能顺利自流；
    2)离心机分离出母液能自流入饱和器。
    2 2台连续式离心机的中心距不宜小于4m。
    5．5．5蒸氨和吡啶系统的设计应符合下列要求：
    1 吡啶生产应负压操作；
    2 各溶液的流向应保证自流。
    5．5．6 硫铵系统设备的选用和设置应符合下列要求：
    1 饱和器机组必须设置备品，其备品率为50 %～100％。
    2 硫铵系统宜设置2个母液储槽；
    3 硫铵结晶的分离应采用耐腐蚀的连续离心机，并应设置备品；
    4 硫铵系统必须设置粉尘捕集器。 
   
    5．5．7 设备和管道中硫酸浓度小于75%时，应采取防腐蚀措施。
    5．5．8 离心机室的墙裙、各操作室的地面、饱和器机组母液储槽的周围地坪和可能接触腐蚀性介质的地方，均应采取防腐蚀措施。
    5．5．9 对酸焦油、废酸液等应分别处理。
    5．6 水洗涤法氨的脱除
    5．6．1 煤气进入洗氨塔前，应脱除焦油雾和萘。进入洗氨塔的煤气含萘量应小于500mg／m3。
    5．6．2 洗氨塔出口煤气含氨量，应小于100mg／m3。
    5．6．3 洗氨塔出口煤气温度，宜为25～27℃。
    5．6．4 新洗涤水的温度应低于25℃；总硬度不宜大于0．02mmol／L。
    5．6．5 水洗涤法脱氨的设计宜符合下列要求：
    1 洗涤塔不得少于2台，并应串联设置；
    2 两相邻塔间净距不宜小于2．5m；当塔径超过5m时，塔间净距宜取塔径的一半；当采用多段循环洗涤塔时，塔间净距不宜小于4m；
    3 洗涤泵房与塔群间净距不宜小于5m；
    4 蒸氨和黄血盐系统除泵、离心机和碱、铁刨花、黄血盐等储存库外，其余均宜露天布置；
    5 当采用废氨水洗氨时，废氨水冷却器宜设置在洗涤部分。
    5．6．6 富氨水必须妥善处理，不得造成二次污染。
    5．7 煤气最终冷却
    5．7．1 煤气最终冷却宜采用间接式冷却。
    5．7．2 煤气经最终冷却后，其温度宜低于27℃。
    5．7．3 当煤气最终冷却采用横管式间接式冷却时，其设计应符合下列要求：
    1 煤气在管间宜自上向下流动，冷却水在管内宜自下向上流动。在煤气侧宜有清除管壁上萘的设施；
    2 横管内冷却水可分为两段，其下段水入口温度，宜低于20℃；
    3 冷却器煤气出口处宜设捕雾装置。
    5．8 粗苯的吸收
    5．8．1 煤气中粗苯的吸收，宜采用溶剂常压吸收法。
    5．8．2 吸收粗苯用的洗油，宜采用焦油洗油。
    5．8．3 洗油循环量，应按煤气中粗苯含量和洗油的种类等因素确定。循环洗油中含萘量宜小于5 %。
    5．8．4 采用不同类型的洗苯塔时，应符合下列要求： 
    1 当采用木格填料塔时，不应少于2台，并应串联设置；
    2 当采用钢板网填料塔或塑料填料塔时，宜采用2台并宜串联设置；
    3 当煤气流量比较稳定时，可采用筛板塔。
    5．8．5 洗苯塔的设计参数，应符合下列要求：
    1 木格填料塔：煤气在木格间有效截面的流速，宜取1.6～1．8m／s；吸收面积宜按1．0～1．1m2／(m3·h)(煤气)计算；
    2 钢板网填料塔：煤气的空塔流速，宜取0.9～1.1m／s；吸收面积宜按0．6～0．7m2／(m3·h)(煤气)计算；
    3 筛板塔：煤气的空塔流速，宜取1．2～2．5m／s。每块湿板的阻力，宜取200Pa。
    5．8．6 系统必须设置相应的粗苯蒸馏装置。
    5．8．7 所有粗苯储槽的放散管皆应装设呼吸阀。
    5．9 萘的最终脱除
    5．9．1 萘的最终脱除，宜采用溶剂常压吸收法。
    5．9．2 洗萘用的溶剂宜采用直馏轻柴油或低萘焦油洗油。
    5．9．3 最终洗萘塔，宜采用填料塔，可不设备用。
    5．9．4 最终洗萘塔，宜分为两段。第一段可采用循环溶剂喷淋；第二段应采用新鲜溶剂喷淋，并设定时定量控制装置。
    5．9．5 当进入最终洗萘塔的煤气中含萘量小于400mg／m3和温度低于30℃时，最终洗萘塔的设计参数宜符合下列要求：
    1 煤气的空塔流速0．65～0．75m／s；
    2 吸收面积按大于0．35m2／(m3·h)(煤气)计算。
    5．10 湿法脱硫
    5．10．1 以煤或重油为原料所产生的人工煤气的脱硫脱氰宜采用氧化再生法。
    5．10．2 氧化再生法的脱硫液，应选用硫容量大、副反应小、再生性能好、无毒和原料来源比较方便的脱硫液。
    5．10．3 当采用氧化再生法脱硫时，煤气进入脱硫装置前，应脱除油雾。
    当采用氨型的氧化再生法脱硫时，脱硫装置应设在氨的脱除装置之前。
    5．10．4 当采用蒽醌二磺酸钠法常压脱硫时，其吸收部分的设计应符合下列要求：
    1 脱硫液的硫容量，应根据煤气中硫化氢的含量，并按照相似条件下的运行经验或试验资料确定；
    注：当无资料时，可取O．2～O．25kg(硫)／m3(溶液)。
    2 脱硫塔宜采用木格填料塔或塑料填料塔；
    3 煤气在木格填料塔内空塔流速，宜取0．5m／s；
    4 脱硫液在反应槽内停留时间，宜取8～1Omin；
    5 脱硫塔台数的设置原则，应在操作塔检修时，出厂煤气中硫化氢含量仍能符合现行的国家标准《人工煤气》GB 13612的规定。
    5．10．5 蒽醌二磺酸钠法常压脱硫再生设备，宜采用高塔式或喷射再生槽式。
    1 当采用高塔式再生设备时，其设计应符合下列要求：
    1)再生塔吹风强度宜取100～130m3／(m2·h)。空气耗量可按9～13m3／kg(硫)计算；
    2)脱硫液在再生塔内停留时间，宜取25～30min；
    3)再生塔液位调节器的升降控制器，宜设在硫泡沫槽处；
    4)宜设置专用的空气压缩机。入塔的空气应除油。
    2 当采用喷射再生设备时，其设计宜符合下列要求：
    1)再生槽吹风强度，宜取80～145m3／(m2·h)；空气耗量可按3．5～4m3／m3(溶液)计算；
    2)脱硫液在再生槽内停留时间，宜取6～10min。
    5．10．6 脱硫液加热器的设置位置，应符合下列要求：
    1 当采用高塔式再生时，加热器宜位于富液泵与再生塔之间。
    2 当采用喷射再生槽时，加热器宜位于贫液泵与脱硫塔之间。
    5．10．7 蒽醌二磺酸钠法常压脱硫中硫磺回收部分的设计，应符合下列要求：
    1 硫泡沫槽不应少于2台，并轮流使用。硫泡沫槽内应设有搅拌装置和蒸汽加热装置；
    2 硫磺成品种类的选择，应根据煤气种类、硫磺产量并结合当地条件确定；
    3 当生产熔融硫时，可采用硫膏在熔硫釜中脱水工艺。熔硫釜宜采用夹套罐式蒸汽加热。硫渣和废液应分别回收集中处理，并应设废气净化装置。
    5．10．8 事故槽的容量，应按系统中存液量大的单台设备容量设计。
    5．10．9 煤气脱硫脱氰溶液系统中副产品回收设备的设置，应按煤气种类及脱硫副反应的特点进行设计。
    5．11 常压氧化铁法脱硫
    5．11．1 脱硫剂可选择成型脱硫剂、也可选用藻铁矿、钢厂赤泥、铸铁屑或与铸铁屑有同样性能的铁屑。藻铁矿脱硫剂中活性氧化铁含量宜大于15％。当采用铸铁屑或铁屑时，必须经氧化处理。
    配制脱硫剂用的疏松剂宜采用木屑。
    5．11．2 常压氧化铁法脱硫设备可采用箱式或塔式。
    5．11．3 当采用箱式常压氧化铁法时，其设计应符合下列要求：
    1 当煤气通过脱硫设备时，流速宜取7～11mm／s；当进口煤气中硫化氢含量小于1．0g／m3时，其流速可适当提高；
    2 煤气与脱硫剂的接触时间，宜取130～200s；
    3 每层脱硫剂的厚度，宜取0．3～O．8m；
    4 氧化铁法脱硫剂需用量不应小于下式的计算值：
　　　　(5．11．3)
    式中  V-每小时1000m3煤气所需脱硫剂的容积(m3)；
    CS-煤气中硫化氢含量(体积分数)；
    f-新脱硫剂中活性氧化铁含量，可取15％～18％；
    ρ-新脱硫剂密度(t／m3)。当采用藻铁矿或铸铁屑脱硫剂时，可取O．8～0．9。
    5 常压氧化铁法脱硫设备的操作设计温度，可取25～35℃。每个脱硫设备应设置蒸汽注入装置。寒冷地区的脱硫设备，应有保温措施；
    6 每组脱硫箱(或塔)，宜设一个备用。连通每个脱硫箱间的煤气管道的布置，应能依次向后轮环输气。
    5．11．4 脱硫箱宜采用高架式。
    5．11．5 箱式和塔式脱硫装置，其脱硫剂的装卸，应采用机械设备。
    5．11．6 常压氧化铁法脱硫设备，应设有煤气安全泄压装置。
    5．11．7 常压氧化铁法脱硫工段应设有配制和堆放脱硫剂的场地；场地应采用混凝土地坪。
    5．11．8 脱硫剂采用箱内再生时，掺空气后煤气中含氧量应由煤气中硫化氢含量确定。但出箱时煤气中含氧量应小于2％(体积分数)。
    5．12 一氧化碳的变换
    5．12．1 本节适用于城镇煤气制气厂中对两段炉煤气、水煤气、半水煤气、发生炉煤气及其混合气体等人工煤气降低煤气中一氧化碳含量的工艺设计。
    5．12．2 煤气一氧化碳变换可根据气质情况选择全部变换或部分变换工艺。
    5．12．3 煤气的一氧化碳变换工艺宜采用常压变换工艺流程，根据煤气工艺生产情况也可采用加压变换工艺流程。
    5．12．4 用于进行一氧化碳变换的煤气应为经过净化处理后的煤气。
    5．12．5 用于进行一氧化碳变换的煤气，应进行煤气含氧量监测，煤气中含氧量(体积分数)不应大于0．5％。当煤气中含氧量达0．5％～1.0％时应减量生产，当含氧量大于1％时应停车置换。
    5．12．6 变换炉的设计应力求做到触媒能得到最有效的利用，结构简单、阻力小、热损失小、蒸汽耗量低。 
    5．12．7 一氧化碳变换反应宜采用中温变换，中温变换反应温度宜为380～520℃。
    5．12．8 一氧化碳变换工艺的主要设计参数宜符合下列要求：
    1 饱和塔入塔热水与出塔煤气的温度差宜为：3～5℃；
    2 出饱和塔煤气的饱和度宜为：70％～90 %；
    3 饱和塔进、出水温度宜为：85～65℃；
    4 热水塔进、出水温度宜为：65～80℃；
    5 触媒层温度宜为：350～500℃；
    6 进变换炉蒸汽与煤气比宜为：O．8～1．1(体积分数)；
    7 变换炉进口煤气温度宜为：320～400℃；
    8 进变换炉煤气中氧气含量应≤0．5％；
    9 饱和塔、热水塔循环水杂质含量应≤5×10-4；
    10 一氧化碳变换系统总阻力宜≤O．02MPa；
    11 一氧化碳变换率宜为：85％～95％。
    5．12．9 常压变换系统中热水塔应叠放在饱和塔之上。
    5．12．10 一氧化碳变换工艺所用热水应采用封闭循环系统。
    5．12．11 一氧化碳变换系统宜设预腐蚀器除酸。
    5．12．12 循环水量应保证完成最大限度地传递热量，应满足喷淋密度的要求，并应使设备结构和运行费用经济合理。
    5．12．13 一氧化碳变换炉、热水循环泵及冷却水泵宜设置为一开一备。
    5．12．14 变换炉内触媒宜分为三段装填。
    5．12．15 一氧化碳变换工艺过程中所产生的热量应进行回收。
    5．12．16 一氧化碳工艺生产过程应设置必要的自动监控系统。
    5．12．17 一氧化碳变换炉应设置超温报警及连锁控制。
    5．13 煤气脱水
    5．13．1 煤气脱水宜采用冷冻法进行脱水。
    5．13．2 煤气脱水工段宜设在压送工段后。
    5．13．3 煤气脱水宜采用间接换热工艺。
    5．13．4 工艺过程中的冷量应进行充分回收。
    5．13．5 煤气脱水后的露点温度应低于最冷月地面下1m处平均地温3～5℃。
    5．13．6 换热器的结构设计应易于清理内部杂质。
    5．13．7 制冷机组应选用变频机组。
    5．13．8 煤气冷凝水应集中处理。
    5．14 放散和液封
    5．14．1 严禁在厂房内放散煤气和有害气体。
    5．14．2 设备和管道上的放散管管口高度应符合下列要求：
    1 当放散管直径大于150mm时，放散管管口应高出厂房顶面、煤气管道、设备和走台4m以上。
    2 当放散管直径小于或等于150mm时，放散管管口应高出厂房顶面、煤气管道、设备和走台2．5m以上。
    5．14．3 煤气系统中液封槽液封高度应符合下列要求：
    1 煤气鼓风机出口处，应为鼓风机全压(以Pa表示)乘 O．1加500mm：
    2 硫铵工段满流槽内的液封高度和水封槽内液封高度应满足煤气鼓风机全压(以Pa表示)乘0．1要求：
    3 其余处均应为最大操作压力(以Pa表示)乘O．1加500mm。
    5．14．4 煤气系统液封槽的补水口严禁与供水管道直接相接。