典型焦化化产工艺

山西宏安焦化科技有限公司生产调度科宋天伟二0一二年九月化产工艺

综述：焦化工艺一、化产工艺概述二、化产工艺选择三、典型的化产工艺流程四、机焦厂化产工艺流程五、工艺易出现的问题六、展望

备煤车间将炼焦配合煤运到煤塔上，炼焦车间用装煤车将煤料装入焦炉炭化室内。在隔绝空气下加热至1000℃左右现成焦炭，在次过程中形成粗煤气。经过鼓风机的抽吸到达煤气净化车间进行回收、净化后送各用户利用。

焦炭成熟后用推焦车推出，经过拦焦车倒焦栅接入熄焦车或干熄焦焦罐车，经过湿熄或干熄后送入筛储焦楼，供用户使用。焦化工艺综述机焦厂焦化工艺流程S6G197G17高压氨水焦油氨水G10焦炭W3S1G1G2G11G20G7W4蒸氨废水G5G8转运G9筛焦尘G3G6G5装煤烟气W2剩余氨水循环氨水荒煤气炼焦用煤受煤坑粉碎机煤塔出焦地面站焦炉上升管集气管干熄炉沉淀池熄焦塔晾焦台外运焦炭出焦烟气机械化澄清槽蒸氨塔再生塔脱苯塔洗苯塔气液分离器初冷器电捕焦油器鼓风机预冷塔脱硫塔喷淋式饱和器终冷塔S2焦油渣焦油储槽脱硫液硫泡沫硫铵板框压滤机富油S5洗油残渣粗苯贮槽煤气送用户G14、G15、G16燃烧废气回炉煤气W4废水G13氨汽装煤地面站烟囱贮焦场煤堆场筛焦焦炭焦炭中间氨水槽剩余氨水槽油库硫饼W5循环冷却水S3脱硫废液S3酸焦油结晶槽硫化床干燥器分离器粗苯贫油G12干燥尾气G18无组织废气W7粗苯分离水W6冷凝液一、化产工艺概述1、炼焦化学产品组成：荒煤气中除净焦炉煤气外主要组成为：（g/m3）水蒸汽250~450焦油气80~120粗苯30~45氨8~16硫化氢6~30氰化物1.0~2.5砒啶盐基0.4~0.6萘8~12硫化物2~2.5

2、炼焦化学产品的产率

在工业生产的条件下，高温炼焦时各种化学产品的产率为：（对干煤的质量%）焦炭73~78净焦炉煤气15~19焦油3~4.5粗苯0.8~1.4氨0.25~0.35化合水2~4其他0.9~1.1

3、化产工艺主要组成⑴煤气冷凝与鼓风⑵脱硫与脱氰⑶脱氨、剩余氨水的处理⑷终冷与脱苯⑸苯和焦油的精制⑹污水处理二、化产工艺的选择

由于用户对煤气的不同要求、生产规模、工艺要求及现场条件的限制，化产工艺也呈现出不同的类型。煤气中除氢、甲烷、乙烯等成分外，其他含量虽少但危害很大，这些有害成分如下：（1）萘：是焦油重要组成部分，极易升华，以固体结焦析出，会堵塞设备和管路。（2）焦油：会给回收苯、氨带来不利影响。（3）水：煤气中含有水溶性酸、碱性物质，溶于水后会引起设备、管路腐蚀。（4）硫化氢及硫化物：是引起煤气设备腐蚀的主要原因，腐蚀生成的硫化铁会引起管路堵塞，燃烧时生成二氧化硫会污染大气，污染环境。

（5）氰化氢：有剧毒，其水溶液腐蚀设备。生成引起管道堵塞的铁盐。和硫化合生成硫氰酸盐，溶于水产生很高的化学需氧量。（6）氨：其水溶液腐蚀设备和管路。生成的铵盐（碳酸铵、氯化铵等）引起管道堵塞。燃烧时产生氧化氮污染空气。（7）氧化氮：一氧化氮及其与氧作用生成的过氧化氮能与煤气中丁二烯、苯乙烯、环戊二烯等聚合成复杂的化合物，以胶质粒子悬浮于煤气中，沉积下来称为煤气胶，会堵塞仪表。（8）不饱和碳氢化合物：双链的不饱和碳氢化合物（苯乙烯、茚等）在有机硫化物触媒作用下，能聚合生成“液相胶”而引起障害。焦炉煤气的精制程度煤气用途煤气成份，g/m3氨苯类萘焦油硫化氢有机硫氰化氢铁厂自用＜0.03-0.12-40.2-0.7＜0.05＜0.2＜0.5＜0.05-0.5城市民用＜0.03-0.12-4＜0.05-0.2＜0.050-0.020.05-0.20-0.011、煤气用户的要求普通用户：脱硫并净化到一般要求。特殊用户：深度脱硫、脱氰，有时对磷含量也有要求。2、煤气初冷方式采用间接冷却方式采用直接冷却方式采用间接冷却和直接冷却相相结合的方式现在由于工业用水的价格上涨和用量的控制，很多焦化厂采用横管初冷器处理煤气。3、脱硫方法的选择

（1）干法脱硫

根据脱硫剂的不同，有氢氧化铁法，活性炭法。

（2）湿法脱硫

一般分为吸收法和氧化法。其中氧化法流程简单、脱硫效率高，能直接回收硫磺产品得到了广泛的应用。目前，主要采用改良A.D.A法和HPF法、栲胶法等。4、脱氨方法的选择包括煤气中氨的脱除和剩余氨水的处理（1）硫酸铵的生产包括饱和器法和无饱和器法。（2）剩余氨水的加工氨水蒸馏的原料为剩余氨水。利用蒸汽通过蒸氨塔等设备对剩余氨水进行蒸馏以制取氨气的方法。为提取黄血盐有的焦化厂还有制取黄血盐的流程。（3）浓氨水和无水氨的生产用水吸收煤气中的氨制取浓氨水和利用磷酸二氢铵溶液吸收煤气中的氨生成磷酸氢二铵溶液，然后加热将氨解吸，获得浓度极高的无水氨工艺，即弗萨姆流程。4、终冷与洗苯（1）煤气终冷指煤气的最终冷却。在硫铵工艺中，饱和器后的煤气温度通常为55℃，而适宜的洗苯煤气温度为25℃，所以煤气在洗苯前要进行冷却，以满足洗苯工艺的要求。在此期间煤气中的萘要析出一部分所以，要进行萘的清除。除萘可以选择机械化除萘、热焦油洗萘等工艺。

（2）洗苯回收煤气中的苯族烃可采用液体吸收法、固体吸收法和加压冷冻法。洗苯塔也采用不同的类型。目前，焦化厂采用的有填料塔、板式塔和空喷塔。5、粗苯和焦油的精制因机焦厂没有相应的粗苯和焦油的精制工艺，故该部分省略。6、焦化污水的处理焦化污水的处理有物理法、物理化学法、化学氧化法、生物化学法、污水重复使用。目前，焦化厂广泛采用的主要有生物化学法。三、典型的化产工艺流程1、正压流程指煤气净化设备都居于鼓风机后的工艺流程。具体又有生产硫铵（粗轻砒啶）的工艺流程、生产浓氨水的工艺流程、供城市煤气用的工艺流程、焦炉煤气净化工艺流程等。2、全负压工艺流程指全负压操作的回收化学产品的工艺流程。该流程的优点在于：在鼓风机前煤气系统一直在低温下操作，在洗氨前无需进行最终冷却，在鼓风机内产生的压缩热留在煤气中，可以弥补煤气输送时的热损失。80年代末，我国先后引进了几套全负压回收工艺系统。3、工艺说明：对于钢铁联合企业和生产冶金焦的的单独焦化厂里，经常将化学产品回收车间按煤气流动途径分为如下几个生产工段：煤气冷鼓工段、氨回收（硫铵）工段、脱硫工段、粗苯回收工段、黄血盐工段、油库、综合水工段、污水处理工段等。各工段的任务：（1）冷鼓工段是将焦炉煤气从炭化室内吸出，并从出炉时的650-750℃经初冷器冷却至25-35℃，使其中大部分的焦油和部分氨水冷凝下来，然后用鼓风机经电捕焦油器送到后面的回收工段（有的电捕焦油器在初冷器后，鼓风机前）。因为在较低的温度下才有利于从煤气中回收氨和粗苯。所以，煤气出炉后先进行冷却和冷凝是必要的。

氨回收工段的任务是回收煤气中的氨，制取硫铵或浓氨水等，因为氨容易溶解在水或其他吸收剂中，使其吸收操作复杂化，先回收氨又可以减少损失，故氨的回收一般在煤气冷却冷凝后用直接法回收。但近年的HPF脱硫布置在氨回收之前，也有一定的代表性。粗苯回收工段任务是从煤气中回收粗苯。一般该工段包括终冷、洗苯、苯的回收制取，还有的包括油库。设置有粗苯精制的装置，粗苯工段附属于该装置。脱硫工段的任务是净化煤气中的硫化氢，可以制得硫酸或硫磺产品。脱硫放在粗苯回收之前，对洗苯的洗油质量的稳定有利。因为硫化氢会促进洗油的老化速度，但也有些焦化厂为简化脱硫前冷却过程，或只对部分民用煤气进行脱硫，将脱硫设备放在粗苯回收工段的后面。综合水工段的任务是保证回收车间需要的工艺冷却水和全厂的生产、消防用水。有的综合水还需保证生活用水。该工段是综合循环水、制冷水、生产水的输送的重要组成。污水处理工段是将焦化厂生产过程中产生的含酚、氰化氢、氰化物、硫氰化物、油类、硫化氢、砒啶、苯、萘等多种物质，其中以酚、氰的含量为最多，故也成为酚水。现在，大部分焦化厂都配套相应的污水处理装置，来处置酚水。有的厂进行深度处理后，全部回用，减少了工业新水的使用，该工段或独立成厂，成为节能减排的主要组成部分。炼焦化学产品回收（生产硫铵）流程炼焦化学产品回收（浓氨水）流程供用城市煤气流程焦炉煤气净化工艺流程（邯钢焦化厂）全负压下操作的回收化学产品的工艺流程四、机焦厂采用的工艺流程

1、工艺说明（1）煤气初冷采用横管冷却器；（2）电捕在鼓风机前；（3）采用HPF脱硫，板框压滤机制取硫膏；（4）采用喷淋式饱和器制取硫铵；（5）采用一塔制取粗苯；（6）酚氰污水采用A-A-O（生物脱氮法）处理（7）塔器采用轻瓷填料乱堆鼓冷工段工艺流程图焦油装车泵溢流水氨水气液分离器循环氨水中间槽焦油渣运至煤场机械化氨水澄清槽。焦油渣运至煤场机械化焦油澄清槽煤气去初冷器地下放空槽循环氨水去焦炉循环氨水泵分离水去冷鼓工段分离水放空槽脱水管加热用间接蒸汽焦油槽煤焦油生产工艺流程图脱硫工段工艺流程图硫酸铵工段工艺流程图终冷洗苯工段工艺流程图蒸氨工艺流程煤气低温水上水加热用煤气残渣去油库低压蒸汽●贫油去洗苯塔低温水下水管式炉二段贫油冷却残渣槽热贫油热贫油循环水上水循环水下水贫油泵贫富油换热器再生器一段贫油冷却脱苯塔贫油槽过热蒸汽富油富油预热后的富油◎从粗苯来的贫洗油合格后送油库分离水低温水上下水从油库来的新洗油回流泵洗苯塔富油槽新洗油槽回流槽油汽换热器分离缸水分离缸富油泵富油泵粗苯冷凝冷却器粗苯中间槽产品泵粗苯蒸汽粗苯粗苯工艺流程图五、工艺易出现的问题1、初冷器的堵塞和腐蚀初冷器操作中堵塞和腐蚀是最常见也是最头疼的问题。由于煤气中的焦油含大量的萘，造成初冷器堵塞的罪魁祸首是萘。平时操作和日常检修时，需关注萘的问题。要把含萘高的油（也叫冷凝液）排出初冷器的喷洒系统，降低系统中萘的量。同时，水路中的泥沙杂质的存在也会导致水路的堵塞。腐蚀是不可避免的。由于水中各种物质的含量和水处理剂的不匹配，造成水路的电化学腐蚀和化学腐蚀，导致初冷器的串漏。2、脱硫系统脱硫液和硫的去向HPF脱硫是2003年开始大量投资新建焦化厂兴建的脱硫工艺。其优点是流程短、不需外加碱液，催化剂用量少，操作费用低，一次性投资省。脱硫废液送往配煤，工艺简单，无污染。实际运行8年来，设备、管路腐蚀严重，脱硫废液无去向，硫膏利用率低。HPF脱硫实际是一种不成熟的工艺。目前，脱硫机理和废液已成为其的软肋。急需新的工艺的支持和发展。3、硫铵工艺喷淋式饱和器制取硫酸铵的工艺是成熟的工艺，其产品质量稳定。设备、管路的材质岁然使用SUS316L不锈钢，但腐蚀问题依然严重。硫铵预热器由于堵塞问题，加大了系统的阻力，需要重新考虑适用性。由于对环境保护和职业健康的重视，硫铵的粉尘也成为无法回避的课题。需要我们重新考虑干燥器的结构和包装机的粉尘收集处理设施。

4、酚氰污水处理

采用A-A-O（生物脱氮法）处理含酚氰污水是通过细菌的生物化学作用将污水中的氮物质经硝化和反硝化脱氮过程，逐步转化为氮气。即废水在好氧池中进行硝化作用，使NH3-N氧化为NO2-,进一步氧化为NO3-,然后在缺氧池中进行反硝化反应，使硝态氮还要成氮气逸出。采用干熄焦的焦化厂，污水的出路是一个很大的问题。有的建议是对废水进行深度处理，达到工业用水的标准，全部回用。也有设立专门的污水处理厂处理污水，进行综合处置。污泥的出路也是需要解决的问题。机焦厂的污泥已经增加了设备进行专门的处理，然后运到煤场掺配炼焦。5、化工企业面临的安全问题由于化工企业介质的危险性、毒害性和国家安全生产的要求，化工企业面临的安全问题已日益凸显。重大危险源、易制毒化学品、及职业病防治的重视，化工企业有必要也有义务对主要的安全方面的隐患和措施进行治理和排查，从而成为真正意义上的本质安全的企业。

5.1、煤气事故的预防技术措施：封——严密性，钢管材质、焊缝质量；耐压设计（材料、结构）隔——设可靠隔断装置（如盲板）、逆止装置（逆止阀）、紧急切断装置；堵——设汽封、氮封，保持压力；防爆电气泄——设防爆阀、爆破膜、防爆水封、安全阀、泄爆M2/M3不小于1/10，门窗外开；放——设事故放散、调压放散装置、通风排气装置控——含氧量、CO、压力、温度、流量、柜位、液位检测监控；

(3)防断裂1）煤气管道和设备应防止由于积水、冲刷以及施工开挖等原因引起地基沉降、坍塌而造成断裂、倒塌；2）检修中严禁以煤气管道为吊装支架。（负压管道最危险）

2、系统的可靠隔离（1）可靠隔断装置

1）盲板主要适用于煤气设施检修或扩建延伸的部位。不能以关阀门代替打盲板。

2）不可靠隔断装置眼镜阀、扇形阀、密封蝶阀、旋塞、盘形阀、闸阀等不能单独作为可靠隔断装置。

（4）逆止装置凡煤气倒流会造成泄露或爆炸可能的皆需装逆止（止回）装置：2）当燃烧装置采用强制送风的燃烧嘴时，煤气支管上应装止回装置或自动隔断阀。在空气管道上应设泄爆膜。3）水封给水管设逆止阀；3、系统与外界的隔离系统的操作部位、活动部件、排水部位等不能用固定的方法与外界的隔离时，要采取封堵措施：排水器、焦油、洗油排放口水封或油封的有效高度应为煤气计算压力至少加500mm；4、系统爆炸压力泄放煤气设备易发生爆炸的部位应安装泄爆阀电除尘器、电捕焦油器应设有泄爆装置；布袋除尘器箱体应采用泄爆装置；当燃烧装置采用强制送风的燃烧嘴时，在空气管道上应设泄爆膜。5、系统煤气放散不应在厂房内或向厂房内放散煤气。

5.2、煤气操作与检修安全

2.1、煤气设施的操作（1）除有特别规定外，任何煤气设备均必须保持正压操作；（正压着火；负压爆炸）（2）煤气设施的安全运行压力不少于500Pa，低于此压力，应采取保压措施；（3）通常，可由煤气柜向管网输出煤气或向设备充氮气、蒸汽来保压。2.2、煤气设施的停运

（1）煤气设备短时间停止生产应采取保压措施；（防止吸进空气，形成爆炸性气体）

（2）煤气设备短时间停止生产而保压又有困难时，则应可靠地切断煤气来源，并将内部煤气吹净。（防止吸进空气，形成爆炸性气体）

（3）正在生产的煤气设备和不生产的煤气设备必须可靠断开，切断煤气来源时必须用盲板。（防止串漏，串通，停蒸汽后将煤气引入造成中毒，入澡堂）2.3、煤气设施的开工送煤气前，对煤气设备及管道内的空气须用蒸汽或氮气赶净，然后用煤气赶蒸汽或氮气，并逐段做爆发试验，合格后，方可送给用户。2.4、煤气设施的吹扫和置换

（1）吹扫和置换煤气设施内部的煤气，应用蒸汽、氮气或烟气为置换介质。吹扫或引气过程中，严禁在煤气设施上栓、拉电焊线，煤气设施周围40m内严禁火源；（2）煤气系统的各种塔器及管道在停产通蒸汽吹扫煤气合格后，不应关闭放散管（防止吸扁）开工时，若用蒸汽置换空气合格后，可送入煤气，待检验煤气合格后，才能关闭放散管，但严禁在设备内存在蒸汽时骤然喷水，以免形成真空压损设备；

（3）凡用惰性气体吹扫和置换过的煤气设施，应再用空气吹扫和置换惰性气体；并打开设施的人孔、放散管、保持气体流通；（4）煤气设施内部气体置换是否达到预定要求，应按预定目的，根据含氧量和一氧化碳分析或爆发试验确定；

2.5、进入煤气设备内工作（1）吹扫和置换合格的煤气设备，由于停置时间长，由于下列原因而有煤气产生：—与运行中的设备没有可靠隔断（以关阀门代替盲板）而窜入煤气；—设备内表层沉积物或设备内容物吸附的煤气释放；—设备内吹扫死角区的煤气扩撒。（2）进入煤气设备内部工作时，必须对设备内气体重新进行分析。安全分析取样时间不应早于动火或进塔（器）前半小时。

（3）取样应有代表性，防止死角。当煤气比重大于空气时，取中、下部各一气样；煤气比重小于空气时，取中、上部各一气样。（4）根据作业目的确定安全分析合格要求：—进入设备内作业，O2不少于18%、CO符合作业时间要求；—设备内、外动火，爆发试验合格；（5）经检测合格后，允许进入煤气设施内工作时，应携带一氧化碳及氧气监测装置，并采取防护措施，设专职监护人；

（6）CO含量与作业时间要求CO<30mg/m3——可较长时间工作；CO30~50m