焦化厂化产回收

-1-武钢焦化公司化产回收部分-2-一、概述煤在炼焦时，75%左右变成焦炭，25%左右生成荒焦炉煤气(亦称荒煤气、出炉煤气)，荒煤气是组成极复杂的混合物。主要成分及含量如表1。成分焦油苯族烃氨萘硫化氢含量g/m380-12034-458-16106-30成分硫化物氰化物吡啶水其它含量g/m32-2.51-2.50.4-0.6250-450表1荒煤气的主要组成-3-回收炼焦化学产品的意义回收荒煤气中的某些组份(如回收焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品)，一些国家的焦化产品已达200多种；净化煤气，净煤气的主要成分及含量如表2。成分H2CH4N2重烃COCO2O2含量/%54-5923-283-52-35.5-7.01.5-2.50.3-0.7表2净煤气的主要组成-4-图1a一回收煤气流程线路图出炉煤气气液分离器横管初冷器煤气鼓风机电捕焦油器82℃22℃饱和器横管终冷器洗苯塔燃气厂净焦炉煤气650-750℃42℃23℃-5-图1b二回收煤气流程线路图出炉煤气气液分离器横管初冷器电捕焦油器煤气鼓风机82℃22℃42℃H2S洗涤塔洗氨塔洗苯塔燃气厂23℃净焦炉煤气650-750℃-6-二、煤气的初步冷却及输送焦炉煤气从炭化室经上升管逸出时的温度为650～750℃。此时煤气中含有焦油汽、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、萘及其化合物，为回收和处理这些化合物，首先应将煤气冷却，这是因为：①从煤气中回收化学产品时，要在较低的温度下（20～30℃）才能保证较高的回收率；-7-二、煤气的初步冷却及输送(续)②含有大量水汽的高温煤气体积大，所需输送煤气管道直径、鼓风机的输送能力和功率均增大，这是不经济的；③在煤气冷却过程中，不但有水汽冷凝，且大部分焦油和萘也被分离出来，部分硫化物、氰化物等腐蚀性介质溶于冷凝液中，从而可减少回收设备及管道的堵塞和腐蚀。-8-煤气的初步冷却分两步进行：第一步是在桥管和集气管中用大量循环氨水喷洒，使煤气冷却到82～86℃；第二步再在煤气初冷器中冷却到25～35℃（生产硫铵系统）或低于25℃（生产氨水系统）。二、煤气的初步冷却及输送(续)-9-煤气的初冷及输送工艺流程简述1、从焦炉集气管流出的氨水、重质焦油及焦炉煤气，沿着每米长度不小于10毫米倾斜度的吸气管，进入气液分离器。从气液分离器下部出口分离出的混合液，自流到机械刮渣槽。从气液分离器顶部分离出约80℃煤气，进入横管初冷器顶部，在初冷器内被间接冷却，温度降至25℃左右，含萘量少于0.7g/m3。初冷器排出的冷凝液，经水封槽自流到冷凝液槽由液下泵送至煤气吸气管内，与循环氨水及重质焦油混合。-10-图2横管冷却器-11-横管冷却器水封槽-12-横管冷却器横管冷却器是一直立的长方体型外壳，冷却水管略带倾斜的横向配置，各管束固定在冷却器两侧管板上，并有两侧管板外若干水箱连接起来分成上下两大组，冷却水管由下至上构成冷却水折流流道。煤气由横管冷却器顶部进入器内管间，被冷却后自底室排出。该冷却器流动情况较合理，传热效率比较高，但初冷器内容易积萘造成阻力升高，而且水管不易清洗，对冷却水质要求较高。因此，横管初冷器一般用含有一定焦油的氨水喷洒洗萘，从而达到净化煤气，降低阻力的目的。-13-水封水封槽：从煤气管道或设备中排出冷凝液时，通过冷凝液水封槽可避免煤气和空气的互相串漏又可将冷凝液排出。图中为正压操作时的水封槽。其水封高度H应大于煤气设备内可能产生的最大压力。鼓风机前煤气管道和设备若处于负压状态，则其水封高度不以图中之H表示，而是指冷凝液流出口液面至煤气设备或煤气管道内冷凝液流出口液面之间的距离。-14-煤气的初冷及输送工艺流程简述2、初冷器后的煤气，经电捕焦油器捕集焦油雾后进入鼓风机，由鼓风机以25000pa压力送至煤气洗涤净化工段。从电捕焦油器排液管导出的轻质焦油,从鼓风机导液管排出的冷凝液，分别经水封槽流至地下槽，由液下泵送至冷凝液槽。-15-图3GD型管式电捕焦油器示意图沉淀管断面图2-煤气分布筛板4-重锤5-下吊架7-沉淀积管8-电晕导线10-上吊架21-吊柱-16-电捕焦油器的沉淀管为沉淀极，与电源正极相接。电晕导线称为电晕极，与电源负极相接。当通入高压直流电后，两极之间形成非均匀电场，电晕极周围成为电晕区产生电晕现象（电晕极附近气体发生撞击电离的现象），区内煤气分子电离为带正电荷离子和带负电荷离子。电晕区外充满带负电荷离子，它附于煤气中的焦油雾滴上，使焦油雾粒向沉淀管内壁移动，沉淀在壁面上，沿壁以重力下降到电捕焦油器底部。煤气离子在两极放电后，重新变成煤气分子，从电捕焦油器顶部逸出。电捕焦油器-17-图4离心鼓风机示意图-18-焦炉煤气鼓风机焦炉煤气鼓风机有离心式和容积式两种：离心式用于大型焦炉，离心式鼓风机又称涡轮式鼓风机，由汽轮机或电动机驱动，离心式鼓风机如图4。容积式常用的是罗茨鼓风机，用于中、小型焦炉。焦化厂的鼓风机操作非常重要，既要输送煤气，又要保持炭化室和集气管的压力稳定。在正常情况下，集气管压力用压力自动调节机进行调节，但当调节范围不能满足生产变化的要求时，即需对鼓风机操作进行必要的调整。-19-焦炉煤气鼓风机当焦炉刚开工投产或因故大幅度延长结焦时间时，煤气发生量过少，低于鼓风机前后煤气管路的交通管进行调节的限度时，可采用：“大循环”的调节方法，即将鼓风机后的部分煤气引入初冷器前的煤气管道，经冷却后，再进入鼓风机。大循环调节法可防止煤气升温过高，但增加鼓风机的功率消耗和初冷器的负荷。小循环：部分煤气引入鼓风机前的煤气管道。-20-煤气的初冷及输送工艺流程简述3、经机械刮渣槽分离出焦油渣的氨水焦油混合液，自流到焦油氨水分离槽中部。上部的油水混合液，由泵送至横管初冷器喷洒管内。沉降到分离槽内槽尖底部的焦油，经溢流瓶自流到焦油中间槽，由焦油泵送至焦油车间。经分离槽分离出的氨水，从槽顶部出水堰流至外壁与内槽所形成的槽内贮放，再由循环氨水泵将氨水送至炼焦炉的桥管和集气管内喷洒冷却荒煤气。-21-从循环氨水管上引出支管，由高压氨水泵，将氨水压力增到3-3.5MPa后，作为高压氨水，在炼焦炉炭化室装煤时，喷入到桥管弯头处，因产生强大吸力，将装煤作业所产生的烟尘吸至集气管内，实现无烟装煤来改善焦炉顶部空气污染。分离槽多余的氨水，满流到剩余氨水贮槽，由氨水泵送至砂石过滤器。煤气的初冷及输送工艺流程简述-22-剩余氨水的净化剩余氨水净化中含有悬浮物和焦油。为了防止脱硫、脱酸、蒸氨等装置的堵塞和污染，必须将剩余氨水净化中的悬浮物和焦油除去。剩余氨水中悬浮物和焦油的去除分两步，首先经过砂石过滤，然后用轻苯萃取焦油。1、砂石过滤砂石过滤的流程如图5所示。鼓冷工段来的约70℃的氨水从过滤器顶部进入，经过一次过滤后，从其底部压入串联的过滤器顶部，经过二次过滤后去轻苯萃取塔。-23-图5氨水过滤系统（串联）去轻苯萃取塔-24-剩余氨水的净化2、轻苯脱除氨水中焦油轻苯脱除氨水中焦油的工艺流程如图6所示。粗苯工段生产的轻苯送到轻苯(贫油)槽，用泵从槽中打入萃取塔的下部，沿塔自下而上运动，从砂石过滤器来的氨水从萃取塔顶部进入，沿塔自上而下流动。因比重不同而逆向流动的轻苯与氨水相界面上就产生传质过程，即氨水中的焦油溶解于轻苯中。-25-图6轻苯除氨水中焦油的工艺流程图6-轻苯蒸出塔7-轻苯冷凝冷却器8-油水分离器9-氨水中间槽10-氨水泵11-焦油槽1-轻苯(贫油)槽2-贫油泵3-萃取塔4-污苯槽5-污苯泵-26-剩余氨水的净化经脱除焦油的氨水被送到氨水中间槽或直接送到洗涤系统中H2S洗涤塔顶部。轻苯再生：溶解有焦油的轻苯流到污苯槽，然后用污苯泵打到轻苯蒸出塔中部,用蒸汽加热蒸馏。重组分—焦油从塔底排到焦油槽，用泵送到鼓冷工段；轻组分—轻苯从塔顶逸出，经冷却后进入油水分离器，从分离器上部排至轻苯(贫油)槽。-27-图7氨水萃取塔(筛板塔)和轻苯回收塔(泡罩塔)-28-三、煤气的净化煤气中除氢、甲烷、乙烷、乙烯等成分外，其他成分含量虽少，却会产生有害的作用。焦油：变质硬化，堵塞设备及煤气管道；萘：以固体结晶析出，堵塞设备及煤气管道；硫化氢及硫化物：腐蚀设备及煤气管道，生成的硫化铁会引起堵塞，燃烧生成的SO2会引起污染；氨：氨水溶液会腐蚀设备和管路，生成的铵盐会引起堵塞。-29-煤气用途成分（g/m3煤气）氨苯类萘焦油硫化氢有机硫氰化氢钢铁厂自用﹤0.03-0.12-40.2-0.7﹤0.05﹤0.2﹤0.5﹤0.05-0.5民用﹤0.05-0.20-0.020.05-0.20-0.10表3焦炉煤气净制标准-30-图1煤气流程线路图焦炉煤气气液分离器横管初冷器电捕焦油器煤气鼓风机82℃22℃42℃H2S洗涤塔洗氨塔洗苯塔燃气厂23℃净焦炉煤气650-750℃复习-31-1、用氨水脱除煤气中的硫化氢的工艺流程如图8所示。①H2S洗涤塔下段：煤气冷却段(40℃→22℃)来自煤气鼓风机的温度约40℃的焦炉煤气，被送入H2S洗涤塔的下段。此段作为焦炉煤气冷却段将焦炉煤气冷却至洗涤流程所要求的温度。在此段内，焦炉煤气被闭路循环的冷却水直接冷至22℃。煤气净化工艺流程简述-32-图8脱硫塔工艺流程图1-脱硫塔2-H2S洗涤水冷却器3-H2S洗涤水泵4-脱酸水二段冷却器5-脱酸水一段冷却器6-富液槽7-富液泵8-砂石过滤器9-循环水泵10-循环水冷却器煤气入口去脱酸蒸氨工段煤气去洗氨塔-33-由H2S洗涤塔底部引出的循环冷却水为23.8℃，用泵打走（冷却水循环泵），经循环水深冷器冷至22℃后，进入H2S洗涤塔下段，通过一个喷头喷出。为保证焦炉煤气和循环冷却水之间有较大的传热传质面积，H2S洗涤塔内装有钢板网填料。1、用氨水脱除煤气中的硫化氢-34-1、用氨水脱除煤气中的硫化氢焦炉煤气冷却后产生的冷凝液进入循环冷却水中，不可避免地增加了一些污染物和盐类，需要不断更换。因此，要向循环冷却水中加入剩余氨水大约15m3/h。这样由液位自调装置将多余的液体，送至荒煤气管线中，且尽可能送至气液分离器之前。为避免萘沉积下来，向循环冷却水中加入焦油氨水混合液。-35-1、用氨水脱除煤气中的硫化氢②H2S洗涤塔中段：H2S洗涤段焦炉煤气中绝大部分的H2S在此段被除掉。冷却的焦炉煤气上升至H2S洗涤塔的中段，在此段内，焦炉煤气流过钢板网填料，并被洗涤水冲洗。来自蒸氨装置和脱酸塔的经过冷却的脱酸废水通过流量调节后，和来自H2S洗涤塔上部的富氨洗涤水一起进入H2S洗涤塔中部，经由一喷头喷出。洗涤塔排出的富H2S洗涤水，温度约25℃，自流进入富液槽内。-36-1、用氨水脱除煤气中的硫化氢③H2S洗涤塔上部：脱除焦炉煤气中绝大部分氨由洗氨塔来的含氨洗涤水（半富氨洗涤水）和经过轻苯萃取塔的剩余氨水一起混合后，打至H2S洗涤塔顶部经由一喷头喷出。剩余氨水的供给量由流量调节装置进行调节。H2S洗涤塔上部，即所谓的“剩余氨水段”，将焦炉煤气中绝大部分氨脱除。富氨洗涤水经冷却后去H2S洗涤塔中部。-37-1、用氨水脱除煤气中的硫化氢③H2S洗涤塔上部：脱除焦炉煤气中绝大部分氨H2S洗涤塔顶部出来的焦炉煤气，H2S和NH3含量较少，进入洗氨塔内。为避免洗涤水在钢板网填料层内分配不均，塔内安有分布盘。-38-焦炉煤气经过脱硫塔后，大部分氨气、硫化氢、氰化氢已被脱除，但仍有少部分残存在煤气中，使煤气达不到用户的要求，因此必须进一步脱除，工艺如图9所示。洗氨塔分为两段，上段为脱氨段，下段为脱硫段。2、水洗氨-39-图9洗氨塔工艺流程图1-洗氨塔2-一段冷却器3-二段冷却器4-调pH值器5-酸泵6-碱泵7-碱液稀释水冷却器8-碱液循环泵-40-①洗氨塔上段：脱氨段在脱氨段，脱氨所用的水为挥发氨塔的汽提水。因为汽提水中含有0.01%的游离氨，为了提高它的洗氨效率，进洗氨塔前，用稀硫酸中和游离氨，使其pH值保持在9~10(偏碱性)。汽提水在调pH值前，先经一段冷却器用循环水冷却，然后经二段冷却器用低温水冷却至22℃由塔顶进入。脱氨后的煤气去洗苯塔，洗氨后的半富氨水经换热后去脱硫塔顶。2、水洗氨-41-②洗氨塔下段：脱