焦炉煤气化产工艺讲解

1、鼓冷部分一、工艺流程简介从焦炉来的荒煤气、氨水、焦油首先在气液分离器进行气液分离，荒煤气从分离器上部引出进入初冷器；氨水焦油混合液则由分离器底部流出，进入机械化氨水澄清槽。离开气液分离器的煤气由顶部自上而下通过初冷器，经上段循环水间接冷却，使煤气由78-85降温至38-40，再经下段制冷水间接冷却，使煤气进一步降温至2022。经初冷器冷却和洗萘的煤气仍含有5-10g/m的焦油雾、煤气夹带着颗粒极小的焦油雾从下部进入电捕焦油器。经过电捕焦油器除去绝大部分焦油雾的煤气进入鼓风机，经加压后煤气被输送到硫铵工段。由气液分离器来的氨水焦油混合液自流入机械化氨水澄清槽，在槽内经重力分离作用，上层为澄清的氨

2、水，连续满流至循环氨水槽，经循环氨水泵加压后，送焦炉桥管处喷洒冷却荒煤气。中部为焦油，经焦油液位调节器连续压入焦油中间槽，用焦油泵送至焦油脱水槽，脱水合格后送至油库。焦油渣则沉淀于澄清槽底部，经链条刮板机连续刮出槽外并送至备煤。3、初冷器操作1）经常检查初冷器上下段的冷却负荷，及时调整循环水和制冷水进出口流量和温度，使之符合工艺要求。2）经常检查初冷器前后煤气温度和煤气吸力，并控制符合工艺要求。3）定时检查并清扫初冷上、下段排液管及水封槽，保持其排液畅通。4）定期分析初冷器后煤气含萘，使之符合技术要求。5）经常检查上、下段冷凝液循环泵的运转情况和循环槽液位、温度和上、下段冷凝液循环喷洒情况。6

3、）定期分析上、下段冷凝液含焦油量及含萘情况。7）经常检查下段冷凝液循环槽连续补充轻焦油情况。8）经常注意初冷器阻力，定期清扫初冷器。4、特殊操作1）初冷器的开工操作：（1）接到调度开工通知后，通知化产二期及焦炉，并检查相关的设备、仪表、管线、阀门等，使之处于良好的状态，做好开工准备工作。（2）检查初冷器上、下段水封液位，并注满水。（3）上、下段冷凝液循环槽注入冷凝液2/3。（4）检查初冷上、下段下液管排液畅通，必要时可用蒸汽吹扫。（5）打开初冷器顶部放散，用氮气或蒸汽赶出器内空气，待冒出大量蒸汽20分钟后经分析排气含氧合格后，关闭放散，停蒸汽。（6）立即开启煤气进出口阀门，使煤气顺利通过初冷器

4、。（7）在开启初冷器煤气进出口阀门的同时，顺序打开循环水进出口阀门，打开制冷水出口阀门，慢开制冷水进口阀门，并调节初冷器煤气出口温度符合工艺要求。（8）开通初冷器上、下段冷凝液循环泵，并根据工艺要求调整循环流量。（9）初冷器开工后，要对初冷器前后煤气吸力、温度以及循环给水、回水、制冷给水、回水的温度进行跟踪检查，并逐步调整，最终达到工艺要求。2）初冷器的停工操作：（1）关闭初冷器煤气进出口阀门，打开初冷器顶部的放散管阀门。（2）关闭初冷器制冷水、循环水进出口阀门，并放空初冷器内冷却水。（3）关闭初冷器上、下段冷凝液喷洒管，停止喷洒。（4）检查下液管畅通，并用蒸汽清扫下液管。（5）用蒸汽吹扫初冷

5、器。3）初冷器的换器操作：按初冷器开工步骤先投入备用初冷器，当备用初冷投入正常后，按初冷器停工步骤，停下在用初冷器。4）初冷器的清扫：当初冷器阻力增大时，投入备用初冷器，停下在用初冷器进行清扫处理。（1）打开初冷器顶部放散阀门。（2）检查上、下段下液管保证畅通，放空初冷器内存水。（3）打开初冷器顶部热氨水喷洒阀门，对初冷器进行冲洗。（4）热氨水冲洗完毕后，打开蒸汽阀门对初冷器进行蒸汽吹扫。（5）蒸汽吹扫一段时间后，关闭蒸汽，排放冷凝液后，再关闭下液管，开蒸汽吹扫。如此反复吹扫操作，直到排出冷凝液基本不带油为止，初冷器清扫完毕。2.1常压焦油蒸馏工艺焦油连续式蒸馏一般采用常压蒸馏工艺，可以分为一

6、塔式、两塔式和多塔式。按切取馏分的不同又可以分为切取窄馏分、萘洗两混馏分或酚萘洗三混馏分。目前国内大都才有一塔式或两塔式焦油蒸馏工艺，为提高萘集中度，一般切取两混或三混馏分。2.1.1一塔式焦油蒸馏工艺 焦炉在管式炉对流段加热到125140C去一蒸发器，在此焦油中大部分水和轻油蒸发出来，混合蒸汽由器顶排出来，温度为105110C，经冷凝冷却后进行油水分离，得到轻油。无水焦油用泵送到管式炉辐射段，加热到390405，在进入二段蒸发器进行一次蒸发，分出各馏分的混合蒸汽和沥青，沥青由器底去沥青槽。各馏分混合蒸汽温度为370375，去馏分塔自下数第35层塔板进料。塔底出二蒽油馏分；9、11层塔板侧线为

7、一蒽油馏分；15、17层塔板侧线为洗油馏分；19、21、23层塔板侧线为萘油分；27、29、31、33层塔板侧线为酚油馏分。这些馏分经各自的冷却器冷却，然后入各自的中间槽。侧线引出塔板数可根据馏分组成改变之。馏分塔顶出来的轻油和水混合物经冷凝冷却，油水分离，轻油入中间槽，部分回流，剩余部分作为中间产品送去粗苯精致车间加工。2.12两塔式焦油蒸馏工艺 煤焦油(简称焦油)在贮槽中加热静置初步脱水(水分降至2一3%)后，送往管式炉对流段加热到120一130后，进人一段蒸发器进行最终脱水，从一段蒸发器的顶部蒸出的全部水分、挥发氨和部分轻油，经冷凝冷却器和油水分离器得到一段轻油和氨水。一段蒸发器底部出来

8、的无水焦油经无水焦油槽送往管式炉辐射段加热到400410后进入二段蒸发器进行一次蒸发，使馏分和与煤焦油沥青(简称沥青)分离。沥青自底部排出，馏分蒸气自顶部逸出进入蒽塔。蒽塔顶部用洗油馏分回流，从底部排出二葱油馏分，侧线切取一蒽油馏分，其余馏分以气态自塔顶逸出进入馏分塔。馏分塔顶部用轻油回流，轻油蒸气自塔顶逸出，再经冷凝冷却器和油水分离器得到轻油和酚水。洗油馏分从馏分塔底排出，酚油馏分和萘油馏分分别由侧线切取，各馏分通过相应的浸没式冷却器流入各自的接受槽。两塔式焦油蒸馏工艺中，在馏分塔将萘油馏分和洗油馏分合并在一起切取称作二混馏分，此时塔底油苊含量大于25%，称作苊馏分；一塔式焦油蒸馏工艺中，馏

9、分塔可以开一个侧线，将酚油馏分、萘油馏分和洗油馏分合并在一起切取称作三混馏分。这两种切取馏分的方法，可使萘集中度提高，从而提高了工业萘产率。多塔式焦油蒸馏工艺为提高焦油蒸馏过程的热效率，降低沥青产率或提高馏分油收率，同时使各馏分切取更精细，提高萘和酚的集中度以及它们在各自馏分中的含量，国外很多煤焦油加工企业采用多塔式焦油蒸馏工艺。 原料焦油经二次换热后经管式炉对流段加热至120130，泵至一次蒸发器脱水。脱水后的无水焦油经国安石路加热后进入二次蒸发器，在此分离出沥青和馏分蒸气。在二次蒸发器内气化的所有馏分气依次经过蒽油塔、洗油塔和酚油塔4个精馏塔，各塔均采用热回流，得到的馏分沸程：酚由馏分17

10、0230，萘油馏分209230，洗油馏分220300和蒽油馏分240350.蒽油塔可以根据工艺需要直接采出一蒽油和而蒽油，洗油塔根据需要可以采出甲基萘油和苊油馏分。 2.1.3多塔式焦油蒸馏流程1 G% 无水焦油经管式炉加热后进入蒸发器。在蒸发器汽化的所有馏分气依次进入4个精馏塔，各塔均采用热回流（后一个塔底油不经冷却作为前一个塔塔顶回流）。得到的馏分馏程为：酚油馏分175210，萘油馏分209230，洗油馏分220300，蒽油馏分240350。 为提高馏分油收率，减低焦油蒸馏过程能耗，防止焦油在管式炉钟因温度过高而结焦，国外一些焦油加工企业采用减压煤焦油蒸馏工艺。煤焦油经焦油预热器（仅开工时

11、用）和1号软沥青换热器加热到120130进入预脱水塔，在塔内闪蒸出大部分水分和少量轻油。预脱水塔底的焦油自流入脱水塔，蒸汽同轻油气从塔顶逸出，经轻油冷凝冷却器、轻油分离器得到氨水和轻油馏分。脱水塔顶部送入轻油回流，脱水塔底无水焦油经重沸器循环加热，供给脱水塔所需热量，一部分无水焦油经2号软沥青换热器和管式炉加热到335进入主塔。主塔顶逸出的酚油馏分蒸气，经酚油冷凝器和冷却器得到酚油馏分，一部分作回流送入主塔顶部。从塔的侧线分别切取萘油馏分、洗油馏分和蒽油馏分。在蒸气发生器内，利用洗油馏分和蒽油馏分的热量产生0.3Mpa蒸气，供装置加热用。各馏分经冷却后送出。主塔底的软沥青经1号和2号换热器放出

12、热量后送出。酚油冷却器与真空系统连接，以造成系统的负压。粘结剂沥青的生产工艺目前国内外粘结剂沥青的生产工艺有以下四种:1. 以中温沥青为原料用真空闪蒸法制造高温沥青 又称硬质沥青。2. 以中温沥青为原料 用常压连续加热的热聚合法制造高温沥青 又称改质沥青。3. 以中温沥青或石油减压渣油及丙烷脱出沥青为原料经空气氧化 使胶质和沥青质发生缩合反应的氧化法制造高温沥青称为氧化沥青。该工艺可大幅度提高沥青的软化点 但喹啉不溶物、苯不溶物值的增加相对较少 故只能制造低质量的普通电极因此该工艺逐渐趋向淘汰。4. 以煤焦油为原料先进行简易蒸馏脱除其中的水和轻油残留物经热聚合和闪蒸得普通沥青和优质粘结剂沥青的

13、原料再经热聚合反应制成改质沥青除非在特定的条件下一般都不采用此工艺路线4 常压热聚合法生产改质沥青热聚合法生产改质沥青技术是我院在80年代开发的新技术先后在石家庄焦化厂、宣钢、攀钢、武钢和长春煤气厂等单位建成并投产了近十套工业装置 图3 示出了热聚合法生产改质沥青的工艺流程。中温沥青在热聚合反应时边缘缀有各种脂肪烃、环烷烃、金属和非金属原子的3 = 3# 环大分子稠环芳烃中最薄弱的化合键首先断裂生成低分子量物质并以气体形式逸出。与此同时稠环芳烃又以缩聚方式形成更大更稳定的缩聚物。随着温度的升高和停留时间的增加还会发生二次缩聚反应而生成新的苯不溶物和喹啉不溶物等衍生物 又称二次喹啉不溶物。从而使

14、沥青的软化点升高析焦量增加这就是热聚合法的实质所在。热聚合法工艺过程是中温沥青在此用煤气加热反应生成的轻质组分不断地以沥青油的形式被分离沥青的软化点也随之提高.同时用控制聚合反应深度的方法可使BI 和QI 值增长到预定的要求即获得了高质量的改质沥青其质量指标见表3 。从表3 可看出热聚合法生产的改质沥青除软化点可达100左右外 甲苯不溶物和喹啉不溶物都比中温沥青有较大幅度的提高.这也是该法与真空闪蒸法生产的硬质沥青的根本区别所在。1.1 硫铵工艺 生产硫铵的工艺是焦炉煤气氨回收的传统方法，我国在20世纪60年代以前建成的大中型焦化厂均采用半直接法饱和器生产硫铵，该工艺的主要缺点是设备腐蚀严重，

15、硫铵质量差，煤气系统阻力大。随着宝钢一期工程的建设，我们引进了酸洗法生产硫铵工艺，该工艺由酸洗、真空蒸发结晶以及硫铵离心、干燥、包装等三部分组成。与饱和器法相比，由于将氨吸收和硫铵结晶操作分开，可获得优质大颗粒硫铵结晶。酸洗塔为空喷塔，煤气系统的阻力仅为饱和器法的1/4，可大幅度降低煤气鼓风机的电耗。采用干燥冷却机将干燥后的硫铵进一步冷却，以防结块，有利于自动包装。我院开发的酸洗法工艺也已成功地用于天津煤气二厂。随着宣钢、北焦的建设，我们还引进了间接法饱和器生产硫铵工艺，该工艺是从酸性气体中回收氨，其产品质量要比饱和器法好，但因在较高温度（100左右）下操作，对设备和管道材质要求高，加之饱和器

16、尺寸并不比半直接法小，因此投资高于半直接法。鞍钢二回收还从法国引进了喷淋式饱和器以代替半直接法的饱和器。喷淋式饱和器的特点是煤气系统阻力小，设备尺寸也相应减小，硫铵质量有所提高。但是，不管采用那种生产硫铵的工艺，从经济观点分析，其共同的致命缺点是回收硫铵的收入远远不够支付其生产费用。1.3 氨分解工艺催化分解氨的新工艺是由德国斯蒂尔公司开发的。由于氨和氰化氢的分解是在还原气氛下进行热裂解，除可防止硫化氢参加反应，还可避免形成NOx。石家庄焦化厂和唐山焦化厂从德国K.K公司引进了该项技术，此工艺是通过AS循环洗涤系统将含有少量硫化氢的氨蒸汽送入氨分解炉中，在镍基催化剂的作用下将NH3和HCN分解

17、，所得分解气体送入余热锅炉中产生蒸汽，冷却后的分解气体再经过第二个直接冷却系统冷却后（热值约2900kJ/m3）掺混到焦炉煤气中。我院为邯钢焦化厂设计中采用了单独脱氨工艺，将水洗氨、蒸氨后的塔顶氨汽经分缩器后进入氨分解装置进行分解。催化分解氨的工艺具有经济实用、费用低、尾气可掺入焦炉煤气和无二次污染等优点。由于从焦炉煤气中制取氨的产品变得越来越无利可图，因此，上述工艺值得重视。2 硫化氢的脱除和回收目前我国已经建成投产的湿法脱硫工艺有下列几种。湿式氧化法有以氨为碱源的TH法、FRC法、HPF法和以碳酸钠为碱源的改良ADA法。湿式吸收法有以单乙醇胺为吸收剂的索尔菲班法和以氨水为吸收剂的AS循环洗

18、涤法。2. 1 湿式氧化法湿式氧化法可分为以碳酸钠为碱源和以焦炉煤气中的氨为碱源两种，用不同的添加剂作催化剂从煤气中吸收硫化氢。在氧化过程中，脱硫富液与空气接触，在再生系统中氧化再生。这种工艺的共同优点是脱硫效率高，但不足之处是硫的产品质量低以及含有副反应生成的硫氰酸盐、硫代硫酸盐和硫酸盐等盐类的废液不允许直接外排，易造成废液处理的困难。2.2.2 氨硫循环洗涤（AS）法该法以煤气中的氨为碱源，在洗氨的同时脱除H2S和HCN，脱硫塔设在洗氨塔之前，属于典型的湿式吸收法脱硫工艺。石家庄焦化厂、宣钢焦化厂、攀钢焦化厂、北京焦化厂和唐山市焦化厂先后从斯蒂尔公司和K.K公司引进了该技术。从脱酸塔顶蒸出

19、的酸性气体可以采用克劳斯装置生产元素硫，也可以采用湿接触法生产硫酸；从蒸氨塔顶蒸出的氨汽生产硫铵（间接法）或无水氨（间接法弗萨姆装置）或氨分解。现采用最多的是AS法脱硫与改进的克劳斯法生产元素硫和氨分解的工艺流程，其投资、能耗、生产费用及净煤气成本等指标均为最低。AS法脱硫由氨硫洗涤、脱酸蒸氨和氨分解硫回收等三部分组成。该工艺的特点是： 脱硫效率。一般塔前含硫化氢68g/m3时，塔后可达500mg/m3；塔前含HCN在1. 52g/m3时，塔后可达500mg/m3，能满足工业燃料的要求。 该流程是以氨为碱源的湿式吸收法脱硫，不需外加碱，不产生废液，不会产生二次污染。 洗涤系统在较低温度下操作（

20、一般要求在2223），低温水用量大。 脱酸系统介质腐蚀性强，对设备材质要求高，脱酸塔等主要设备需采用钛材。由于氨、硫系统相互关联，操作难度大。 克劳斯法硫回收所生产的硫磺纯度高（可达99.8以上），质量好，市场前景极佳。3. 4 氨硫循环洗涤法采用以氨硫循环洗涤法脱硫的流程为：荒煤气初冷电捕鼓风机脱硫脱氨脱苯后送至厂外。该流程是以煤气中的氨为碱源，不需要催化剂，脱硫装置在脱氨之前。经脱硫、脱酸、蒸氨后，酸性气体和氨汽可以生产元素硫、硫酸、硫铵和无水氨。以上各流程以生产元素硫和氨分解为最经济。该流程是以煤气中的氨为碱源，在洗氨的同时脱除硫化氢的联合洗涤法，属于典型的吸收法脱硫。塔后煤气硫、氰含量

21、一般可达500mg/m3，能满足工业燃料的要求；整个生产过程不产生废液，且煤气系统在低温下操作，流程短；硫磺产品质量高；尾气和分解气体可返回煤气系统，不会造成大气的二次污染。选用该流程的适宜条件是：(1)适用于钢铁企业的焦化厂，焦炉煤气用于一般工业燃料；(2)由于该工艺技术装备水平高，操作要求严格，因此，应考虑用于有一定技术力量的老企业改造；(3）采用生产硫酸、无水氨方案时，其经济规模一般应不小于100万t/a焦化厂。（4）脱硫效率有待于进一步提高。（1 不同煤气净化工艺煤气净化工艺通常由冷凝鼓风、脱硫脱氰、脱氨、终冷洗苯、硫回收和粗苯蒸馏等单元组成,选择不同的脱硫脱氨工艺,煤气净化工艺的组合

22、方式略有不同,以下为几种比较常见组合的煤气净化工艺。2. 3 氨硫循环洗涤法脱硫氨工艺AS 法是氨硫循环洗涤脱硫洗氨工艺的简称,它包含煤气的脱硫洗氨和脱硫富液的脱酸和蒸氨四个工艺单元。煤气中氨用蒸氨后的汽提水洗涤吸收,煤气中的H2 S、HCN 以及CO2 等酸性气体则用煤气中的氨作为碱源,即用洗氨后的富氨水和脱酸贫液吸收。脱硫富液再经过脱酸和蒸氨循环使用。2. 3. 1 工艺原理及工艺流程来自煤气鼓风机的煤气进入H2 S 洗涤塔下部的终冷段,被循环终冷水喷淋冷却,冷却至23 ,进入H2 S 洗涤塔的中段。终冷水经间接式换热,冷却至22 循环使用。在H2 S 洗涤塔中段,煤气被来自该塔上段的富氨

23、水(经冷却已移走反应热) 和脱酸塔的脱酸贫液(经换热、冷却) 喷洒洗涤,脱除其中的大部分H2 S后,进入该塔的上段。中段下部的富液(含N H3 、H2 S、HCN) 自流入富液槽,用泵抽出经过滤器送往脱酸蒸氨。 在H2 S 洗涤塔上段,煤气经来自洗氨塔的半富氨水和溶剂脱酚后的剩余氨水(均经冷却) 喷淋洗涤。脱硫塔上段下部的富氨水用泵抽出,经冷却器冷却至23 送入H2 S 洗涤塔的中段喷淋煤气。其主要反应为:H2 S + N H4OH -H2O + NH4 HS (20)HCN + N H4OH-NH4 CN + H2O (21)CO2 + N H4OH-NH4 HCO3 (22)洗氨塔下部设有

24、碱洗段,用循环碱液喷淋,最终脱除煤气中的H2 S。连续抽出部分循环碱液至固定铵塔,并连续补充新碱。碱洗后的煤气进入洗氨塔上段。经碱液吸收后, 煤气中的H2 S 可降至0. 2g/ m3 以下。其反应如下:H2 S + 2NaOH -Na2 S + 2H2O (23)在洗氨塔顶部用挥发氨塔来的汽提水(经换热、冷却) 喷淋洗氨。为保证洗氨后煤气含N H3 0. 03g/ m3 ,往汽提水中加入适量的硫酸,调控p H值6 左右。洗氨后的半富氨水经冷却后入H2 S 洗涤塔上段。洗氨后的煤气进入洗苯塔下部。其主要反应为:N H3 + H2O -N H4OH (24)洗涤单元的富液经过滤器后,约1/ 3 的冷富液送至脱酸塔上部。其余部分富液经板式换热器分别与脱酸塔底排出的脱酸贫液、固定铵塔底排出的蒸氨废水以及挥发铵塔底排出的汽提水并联换热,然后进入脱酸塔中部,脱酸塔工作的热源来自于挥发氨蒸馏塔和固定铵蒸馏塔中部及顶部排出的混合氨汽。从脱酸塔顶逸出的酸氨汽的主要成分是CO2 、H2 S、HCN 和N H3 。塔顶逸出酸氨汽根据后续工艺