摘要：研究焦炉煤气净化系统工艺优化，其目的在于从根本上解决现有焦炉煤气净化过程中的效率与环保难题，推动行业向绿色、高效转型。文章主要分析焦炉煤气净化系统工艺优化，该技术的进步将促进焦化行业的整体技术升级，为实现国家碳达峰、碳中和目标贡献力量，其社会价值与经济效益不言而喻。因此，文章不仅是技术层面的探索，更是对国家能源战略、环境保护政策的积极响应，对推动能源结构优化与生态文明建设具有深远的意义。

　　关键词：焦炉煤气；净化系统；工艺优化

　　焦炉煤气作为炼焦过程的伴生资源，富含氢气、甲烷等高热值成分，是现代工业生产中的宝贵能源，广泛应用于发电、供暖、化工原料等领域。其有效利用不仅能够缓解能源紧张状况，还能促进能源结构的多元化与低碳转型。然而，未经处理的焦炉煤气含有大量硫化物、氨、颗粒物等污染物，若直接排放，将严重威胁环境质量和公众健康，违反日益严格的环保法规。因此，高效、环保的焦炉煤气净化技术成为实现其资源化利用的前置条件，对于促进绿色制造和可持续发展具有重要战略意义［1］。

　　1焦炉煤气净化系统现状分析

　　焦炉煤气净化技术是焦化行业的重要组成部分，作为保障其高效利用的前提，历经数十年的发展，已形成一套相对成熟的技术体系，涵盖脱硫、脱氨、除尘等多个关键环节。随着环保标准的日益严格和资源高效利用的需求增加，国内外在该领域的研发与应用均取得了显著进展，同时也面临着技术革新与实践挑战。

　　1.1国外研究现状

　　全球范围内，焦炉煤气净化技术在不断地优化与创新中，以适应更严格的环保要求和更高的资源利用效率。国际上，焦炉煤气净化技术趋向于集成化、自动化与智能化。欧洲和北美地区侧重于高效催化剂的开发与应用，如采用VPSA（变压吸附）技术分离提纯氢气，以及低温氧化铁系脱硫剂用于硫化物的深度去除，这些技术显著提高了煤气净化效率和产品质量。日本则在精细化管理与资源回收方面走在前列，其净化系统不仅能有效去除煤气中的有害杂质，还能同步回收硫磺、氨水等副产品，形成循环经济模式［2］。

　　1.2国内研究现状

　　在国内，随着《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等环保政策的实施，焦炉煤气净化技术得到了快速发展。

　　普遍采用的工艺包括湿式氧化法脱硫、中温铁锰法脱硫及后续的脱氨、脱苯等。近年来，中国在煤气净化的大型化、连续化作业以及余热回收利用方面取得了突破，如某些大型焦化厂通过优化脱硫塔结构与操作参数优化，实现了脱硫效率超过95%，同时余热锅炉回收的蒸汽用于发电，有效提升了能源利用效率［3］。

　　2炉煤气净化系统工艺优化研究

　　2.1工艺优化设计原则

　　2.1.1科学性原则

　　基于煤气组成特性与污染物种类，采用先进的化学动力学模型与物料平衡计算，科学配置各净化单元，确保脱硫、脱氨、除尘等环节的高效匹配。例如，利用计算机模拟软件（如ASPEN Plus、ChemCAD）进行工艺流程模拟，预估不同工况下的净化效率与能耗，指导最优工艺参数的设定。

　　2.1.2经济性原则

　　在保证净化效果的同时，考虑投资成本与运行费用，优选性价比高的技术与设备，如采用寿命长、再生容易的高性能填料，以及通过能量回收系统（如余热锅炉、热泵技术）提高能源利用率、减少能耗。

　　2.1.3环保性原则

　　强化副产品回收与废物资源化，如通过改进的克劳斯硫回收工艺，提高硫回收率至98%以上；采用封闭循环水系统减少水资源消耗与废水排放；开发低毒或无毒的新型脱硫剂，减少二次污染［4］。

　　2.2焦炉煤气净化系统工艺流程分析

　　焦炉煤气净化系统作为确保其在工业利用前达到环保与技术规格要求的关键环节，涉及多个紧密相连的工艺步骤，主要包括除尘、脱硫、脱氨、脱苯等。每一环节的效率直接影响到整体系统的性能与成本效益，同时也是寻找优化空间的关键所在。

　　2.2.1除尘环节

　　一般通过重力沉降、旋风分离和布袋除尘等多级除尘系统进行。布袋除尘效率高，但易受堵，维护成本大。优化空间主要是开发新型高效率低阻损滤料，如PTFE覆膜滤袋，结合智能清灰系统，提高除尘效率同时降低运维成本。

　　2.2.2脱硫环节

　　当前湿法脱硫（如栲胶法、氨水法）应用广泛，但存在硫膏处理困难，能耗高。干法脱硫（如氧化锌法）虽能回收硫，但成本较高。优化空间主要是探索生物脱硫技术，利用微生物高效去除硫化物，降低能耗与副产物处理成本；或开发新型高效催化剂，如负载型金属氧化物，提高催化效率，减少副产硫膏。

　　2.2.3脱氨环节

　　多级吸收塔或物理-化学联合吸收法是常用手段，但能耗高，氨水处理复杂。优化空间可采用梯度温控吸收技术，根据氨气溶解度随温度变化调整吸收塔温度，提高吸收效率；开发低能耗的新型吸收剂，如离子液体，减少能耗与废水产生。

　　2.2.4脱苯及其他有机物环节

　　一般采用洗油吸收或活性炭吸附，但存在吸收剂再生成本高、活性炭吸附饱和快等问题。优化空间主要是研究高效固定床或流动床吸附塔设计，结合高性能分子筛或改性活性炭，提高吸附效率与再生便利性［5］。

　　3焦炉煤气净化系统工艺优化措施

　　焦炉煤气净化系统的工艺优化是提高煤气质量和生产效率、降低能耗与环保排放的关键。这一过程涉及多个环节的改进和技术创新，旨在实现更加高效、环保和经济的煤气净化流程。

　　3.1预处理优化

　　预处理优化是提升焦炉煤气净化效率与质量的首要步骤，直接关系到后续净化过程的效能与设备的稳定性。

　　首先，增加高效的除尘系统是预处理中的重要一环。采用高效旋风除尘器与静电除尘器等先进设备，能在煤气进入核心净化流程前有效拦截并去除其中的大颗粒杂质，如灰尘、焦油雾滴等。高效旋风除尘器利用离心力原理，使含尘气体旋转，凭借不同物质因密度差异产生的离心力分离颗粒物；而静电除尘器则通过高压电场，使尘粒带电并在电场力作用下被集尘极捕获。这两种方式都能显著减少杂质负载，减轻后续设备的清洁维护需求，延长设备使用寿命，同时提升煤气品质。

　　其次，对煤气的入口温度与压力进行精确控制是另一项核心优化措施。适宜的温度与压力条件能够为后续净化工段创造最理想的作业环境，比如在脱硫、脱氨等环节，温度与压力直接影响化学反应速率与效率。

　　通过安装精确的传感器与调节阀，结合自动控制系统，可实现实时监测与动态调整，确保煤气在进入每一道净化工序时均处于最佳状态。这不仅能加快净化速率，提高整体处理效率，还能避免因温度、压力不当导致的能耗增加或净化效果不佳的问题，从而在保障净化质量的同时，促进资源的高效利用［6］。

　　3.2脱硫技术升级

　　脱硫技术的升级是焦炉煤气净化系统中减少污染物排放、提升煤气品质的关键环节。主要涵盖湿法脱硫与干法脱硫两方面。

　　湿法脱硫优化策略着重于采用更为高效的脱硫剂与循环系统改进。具体而言，选用湿式氧化铁法或氨水法等先进技术，能显著提升脱硫效率，同时科学管理化学药剂用量，减少不必要的消耗，这不仅降低了运行成本，也减轻了废水处理负担。通过循环系统的优化设计，例如，增强溶液再生能力与提高热能回收利用率，使得脱硫液得以高效循环利用，进一步提升了系统整体的资源利用效率与环境友好性。

　　干法脱硫技术的探索与应用，则为减少水资源消耗与降低废水处理成本提供了新途径。以活性炭吸附和氧化锌作为脱硫剂的干法工艺，能够在无需大量用水的前提下高效去除煤气中的硫化物。这些干法技术通过物理吸附或化学反应直接在固体介质上捕捉硫化物，产生的固态废弃物易于收集与处理，大幅减少了水处理环节，符合现代工业对于节能减排、绿色生产的追求。此外，干法脱硫灵活性高，适应性强，尤其适合于水资源紧张或环保要求严格的地区，是未来煤气净化技术发展的一个重要方向。

　　3.3脱氨与脱氰技术优化

　　脱氨与脱氰技术是净化焦炉煤气、减少有害物质排放的核心环节，主要包含改良的催化氧化法与生物脱氮技术两大策略。

　　改良的催化氧化法，通过在特定的温度与压力条件下，使用高性能催化剂加速氨和氰化物的转化反应。这些催化剂能有效促进氨转化为氮气和水，氰化物转化为二氧化碳和氮气，确保转化过程高效且彻底，极大降低了最终排放物的毒性，减少了对环境的二次污染风险。此方法的优势在于反应条件温和，操作稳定，同时转化产物无害，是实现环保排放的重要手段。

　　生物脱氮技术，特别是生物滤池和生物滴滤塔的应用，为煤气净化提供了一种创新且可持续的解决方案。这些生物处理系统利用特定微生物群体的代谢作用，自然降解煤气中的氨氮成分。在适宜的营养与环境条件下，微生物能够将氨氮转化为氮气释放到大气中，过程温和且不产生有害副产品。生物脱氮技术不仅减少了化学药剂的需求和相关处理成本，还因其生态友好特性，成为实现绿色制造和循环经济的优选方案。此技术的持续研究与优化，对于推动煤气净化领域的环保进步具有重要意义。

　　3.4节能与回收优化

　　节能与回收策略在焦炉煤气净化过程中至关重要，主要涉及热能的有效回收与副产品的综合利用。

　　热能回收利用通过设置余热锅炉系统，捕获净化过程中排放的高温废气或废热液体中的能量。这些原本会散失的热能被转换为蒸汽或热水形式，可以直接供给工厂内的供暖、工业蒸汽需求或发电，显著降低对外部能源的依赖，减少了整体能源消耗与运营成本。余热回收技术的应用，实现了能源的梯级利用，提高了系统能效，是实现节能减排的有效途径。

　　副产品回收则是指对净化过程中产生的硫磺、氨水等物质进行收集与再加工。例如，通过脱硫得到的硫磺是化工原料市场的紧俏商品，其回收不仅减少了环境污染风险，还为企业创造了额外的经济价值。氨水则可通过进一步处理转化为化肥或其他化学品，同样实现了废物到资源的转变，增强了企业的循环经济属性。这种“变废为宝”的策略，不仅提升了环境绩效，还促进了经济效益与社会责任的双重丰收。

　　4案例分析

　　以某大型焦炭生产企业为例，该企业存在的问题主要是原焦炉煤气净化系统存在净化效率不高、能耗大、副产品回收率低等问题，特别是在硫化物、氨氮及微小颗粒物去除方面表现不足，难以满足最新的环保排放标准。

　　4.1预处理阶段

　　引入高效旋风除尘与静电复合除尘系统，首道防线即有效去除90%以上的较大颗粒物，显著减轻后续设备负担。同时，增设精密温度与压力控制系统，确保煤气进入净化单元前达到最适工作状态。

　　4.2脱硫技术革新

　　采用双阶湿式氧化铁法脱硫与智能控制系统相结合，第一阶段快速去除大部分硫化物，第二阶段精细化处理残留硫，脱硫效率提升至98%以上，同时通过优化循环系统减少新鲜水消耗与废水排放。

　　4.3脱氨与脱氰技术提升

　　实施梯度温控的催化氧化法脱氨，精确调控温度以提高氨氮去除效率至95%以上，同时探索生物滴滤塔技术处理微量氰化物，实现高效生态脱毒。

　　4.4热能与副产品回收系统优化

　　增设余热回收锅炉，将净化过程中释放的热能转化为蒸汽回用至生产工艺中，年节约蒸汽成本约600万元。同时，建立完善的硫磺与氨水回收生产线，年回收硫磺价值超400万元，氨水经处理后用于农田肥料，形成循环经济链。

　　5效果分析

　　通过上述一系列优化措施的实施，该企业在提高生产效率与产品质量的同时，显著降低了环境影响，实现了经济效益与环境效益的双赢，为其他同行业企业提供了宝贵的经验借鉴。

　　5.1效率提升

　　预计整体净化效率提升至99%以上，特别是对于痕量污染物的去除，如重金属、VOCs的去除率可提高50%以上，符合甚至超越现行环保标准。

　　5.2成本节约

　　通过能效提升与副产品回收，预计运行成本可降低15%~20%，投资回报周期缩短至少一年。例如，某大型焦化企业实施上述优化后，年节约蒸汽成本约500万元，硫磺回收额外创造经济效益300万元以上。

　　5.3环境影响减小

　　废水、废气排放量减少30%以上，且水质、空气质量明显改善，有助于企业达成减排目标，提升企业社会责任形象。同时，减少填料更换频次与废弃物处理成本，降低环境风险。

　　6结束语

　　通过焦炉煤气净化系统工艺优化研究，不仅可以提升焦炉煤气净化的经济性与环境友好度，更长远来看，将为整个焦化行业乃至相关产业链的绿色转型提供科技支撑，促进能源资源的高效利用与环境保护的双赢局面。未来，随着智能技术的发展，焦炉煤气净化系统工艺优化将朝着智能化控制、双阶脱硫技术精准控制、梯度温控脱氨等关键技术应用领域发展，并将通过模块化设计增强系统的灵活性与扩展性。

　　参考文献

　　［1］桑应琪.焦炉煤气净化工艺节能技术的应用［J］.华东科技（综合），2020（8）：1-2.

　　［2］田向农.焦炉煤气净化工艺节能技术的应用［J］.山西化工，2020，40（2）：101-102.

　　［3］程刚.焦炉煤气净化处理技术应用探讨［J］.清洗世界，2022，38（2）：50-52.

　　［4］周岩.焦炉煤气制合成气的脱硫及净化工艺技术探讨［J］.煤炭新视界，2023（1）：136-138.

　　［5］李达，陈惜明.焦炉煤气清洁利用研究进展［J］.广东化工，2022，49（11）：94-96+60.

　　［6］刘建瑞.焦炉煤气净化处理技术应用探讨［J］.节能与环保，2019（8）：35-36.