煤化工工艺学第4章第三节

4.3焦油的回收

从焦炉炭化室生成的荒煤气在化产回收车间进行冷却、输送，回收焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时净化煤气。这一方面是为得到有用的化学产品，另一方面是为了便于煤气顺利地输送、储存和用户(yònghù)的使用。煤气中的焦油雾是在煤气冷却过程中形成的，焦化厂一般采用冷却、冷凝的方法除去煤气中的焦油和水；用电捕方法除少量的焦油雾。荒煤气中所含焦油蒸气80~120g/m3，在初冷过程中，除有绝大部分冷凝下来形成焦油液体外，还会形成焦油雾，以内充煤气的焦油气泡或极细的焦油滴(φ1~17μm)存在于煤气中。由于焦油雾滴又轻又小，其沉降速度小于煤气运行速度，因而悬浮于煤气中并被煤气带共二十页初冷器后煤气中焦油雾的含量一般为2~5g/m3（立管初冷器后）或1.0~2.5g/m3（横管冷却器后或直接冷却塔后）。煤气中焦油雾需较彻底地清除，否则对化产回收操作产生严重影响。焦油雾在饱和器凝结下来，会使硫铵质量变坏，酸焦油增多，并可能使母液起泡沫，降低母液密度，而使煤气有从饱和器满流槽中冲出的危险；焦油雾进入洗苯塔内，会使洗油质量变坏，影响粗苯的回收；当煤气进行脱除硫化氢时，焦油雾会使脱硫塔脱硫效率降低，对水洗氨系统，焦油雾会造成煤气脱萘效果(xiàoguǒ)差和洗氨塔的堵塞。因此，必须采用专门的设备予以清除，化产回收工艺要求煤气中所含焦油量最好低于0.02g/m3。从焦油雾滴的大小及所要求的净化程度来看，采用电捕焦油器最为经济可靠。共二十页4.3.1焦油氨水分离

初冷器的煤气冷凝液由初冷器上段和下段分别流出，分别进入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤气冷凝液分别溢流至上、下段冷凝液循环槽，分别由上、下段冷凝液循环泵送至初冷器上下段喷淋洗涤除萘及焦油，如此循环使用，下段冷凝液循环槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循环槽，上段冷凝液循环槽多余部分由泵抽送至机械化氨水澄清槽。从气液分离器分离的焦油、氨水与焦油渣并联进入三台机械化氨水澄清槽。澄清后分离成三层，上层为氨水，中层为焦油，下层(xiàcéng)为焦油渣。分离的氨水并联进两台循环氨水槽，然后用循环氨水泵送至焦炉冷却荒煤气及初冷器上段和电捕焦油器间断吹扫喷淋使用。多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送

至脱硫工段进行蒸氨。分离的焦油靠静压流入机械化焦油澄清槽，进一步进行焦油与焦油渣的沉降分离，焦油用焦油泵送至酸碱油品库区焦油槽。分离的焦油渣定期送往煤场掺混炼焦。共二十页机械化氨水澄清槽和离心分离相结合的方法应用(yìngyòng)较为广泛，其工艺流程如图4-11由集气管来的液体混合物先进入机械化氨水澄清槽，分离了氨水的焦油由此进入焦油脱水澄清槽，然后泵送连续式离心沉降分离机除渣，分离出的焦油渣放入收集槽，净化的焦油放入焦油中间槽，再送入贮槽。

图4-11重力沉降和离心分离结合(jiéhé)的焦油氨水分离工艺1—氨水澄清槽；2—焦油脱水澄清槽；3—卧式离心沉降分离机；4—焦油渣收集槽；5—焦油中间槽；6—焦油贮槽；7——氨水中间槽；8—氨水槽共二十页焦油中水分、灰分、甲苯不溶物是焦油质量的重要指标，它主要取决于冷凝工序的生产操作。操作中应注意如下几点：（1）焦油氨水澄清槽内应保持一定的焦油层厚度，—般为1.5～2m，排出焦油时应连续均匀，不宜过快，要求夹带的氨水和焦油渣尽可能少，最好应装有自动控制装置。（2）严禁在焦油澄清槽内随意(suíyì)排入生产中的杂油、杂水，以利于焦油、氨水、焦油渣分层，便于分离。（3）静置脱水的焦油储槽，严格控制温度在80~90℃，保证静置时间在两昼夜以上。同时应按时放水，向精制车间送油时应均匀进行，且保持槽内有一定的库存量。（4）严格控制初冷器后的集合温度符合工艺要求，避免因增大风机吸力而增加煤粉和焦粉的带入量。另外，焦炉操作应力求稳定，严格执行各项技术操作规定，尽量减少因煤粉、焦粉带入煤气而形成焦油渣，防止焦油氨水分离困难。共二十页5）机械化氨水澄清槽氨水满流情况、焦油压油情况、油水界面升降，减速机、刮渣机运行(yùnxíng)情况保持正常。

图4-12机械化氨水澄清槽1—入口(rùkǒu)管；2—承受隔室；3—氨水溢流槽；4—液面调节器；5—浮焦油渣挡板；6—活动筛板；7—焦油渣挡板；8—放渣漏斗

9—刮板输送机共二十页焦油、氨水和焦油渣组成的液体混合物是一种悬浮液和乳浊液的混合物，焦油和氨水的密度差较大，容易分离。因此所采用(cǎiyòng)的焦油氨水澄清分离设备多是根据分离粗悬浮液的沉降原理制作的。主要有卧式机械化氨水澄清槽、立式焦油氨水分离器、双锥形氨水分离器等。广泛应用的是卧式机械化氨水澄清槽，较新的发展是将氨水的分离和焦油的脱水合为一体的斜板式澄清槽。共二十页共二十页4.3.1.1卧式机械化氨水澄清槽卧式机械化氨水澄清槽的作用是将焦油氨水混合液分离为氨水、焦油和焦油渣。其结构(jiégòu)如图4-12所示机械化氨水澄清槽是一端为斜底，断面为长方形的钢板焊制容器，由槽内纵向格板分成平行的两格，每格底部设有由传动链带动的刮板输送机，两台刮板输送机用一套由电动机和减速机组成的传动装置带动。焦油、氨水和焦油渣由入口管经承受隔室进入澄清槽，使之均匀分布在焦油层的上部。澄清后的氨水经溢流槽流出，沉聚于槽下部的焦油经液面调节器引出。沉积于槽底的焦油渣由移动速度为0.03m3／min的刮板刮送至前伸的头部漏斗内排出。共二十页4.3.1.2立式焦油氨水分离器如图4-13所示，立式焦油氨水分离器上边为圆柱形，下边为圆锥形，底由钢板制成(有的又称为锥形底氨水澄清槽)。冷凝液和焦油氨水混合液由中间或上边进入，经过一扩散管利用静置分离的办法，将分离的氨水通过器边槽子接管流出。上边接一挡板，以便将轻焦油由上边排出。焦油渣为混合物中最重部分，沉于器底。立式焦油氨水分离器下部设有蒸汽夹套，器底设闸阀，焦油渣间歇地放出至带蒸汽夹套的管段内，并设有直接蒸汽进口管，通入适量蒸汽通过闸阀将焦油渣排出。立式焦油氨水分离器一般有直径为3.8m和6m两种。其中直径为3.8m的分离器的主要技术特性为：氨水在器内停留时间39min；锥底焦油沉积(chénjī)高度1.2m；截面流速0.0007m/s；工作温度80℃；夹套内蒸汽压力40kPa。共二十页共二十页为了避免火花放电或发生电弧，应采用(cǎiyòng)如图4-14(a)、(b)、(c)所示的不均匀电场。图中(a)为均匀电场；(b)为管式电捕焦油器所采用的不均匀电场，用金属圆管和沿管中心安装的拉紧导线作为正、负电极；(c)为环板式电捕焦油器采用的不均匀电场，是以同心圆环形金属板和设置其间的金属导线作为正负电极。共二十页在不均匀电场中，当两极间电位差增高时，电流强度并不发生急剧的变化。这是因在导线附近的电场强度很大，导线附近的离子能以较大的速度运动，使被碰撞的煤气分子离子化，而离导线中心较远处，电场强度小，离子的速度和动能不能使相遇(xiānɡyù)的分子离子化，因而绝缘电阻只在导线附近电场强度最大处发生击穿，即形成局部电离放电现象，这种现象称为电晕现象，导线周围产生电晕现象的空间称为电晕区，导线既成为电晕极。由于在电晕区内发生急剧的碰撞电离，形成了大量正、负离子。负离子的速度比正离子大（为正离子的1.37倍），所以电晕极常取为负极，圆管或环形金属板则取为正极，因而速度大的负离子即向管壁或金属板移动，正离子则移向电晕极。共二十页在电晕区内存在两种离子，而电晕区外只有负离子，因而在电捕焦油器的大部分空间内，焦油雾滴只能成为带有负电荷的质点而向管壁或板壁移动。由于圆管或金属板是接地的，荷电焦油质点到达管壁或板壁时，即放电而沉淀于板壁上，故正极也称为沉淀极。由于存在正离子的电晕区很小，且电晕区内正负离子有中和作用，所以电晕极上沉积的焦油量很少，绝大部分焦油雾均在沉淀极沉积下来。煤气离子经在两极放电后，则重新转变成煤气分子，从电捕焦油器中逸出。初冷器后煤气中绝大部分焦油是以焦油雾的状态(zhuàngtài)存在的，所以在电捕焦油器正常操作情况下，煤气中焦油雾可被除去99％左右。共二十页4.3.2.2电捕焦油器的构造在大型焦化厂中均采用管式电捕焦油器，其构造如图4-15所示。其外壳为圆柱形，底部为凹形或锥形并带有蒸汽夹套，沉淀管管径为250mm，长3500mm，在每根沉淀管的中心悬挂着电晕极导线，由上部框架及下部框架拉紧；并保持(bǎochí)偏心度不大于3mm。电晕极可采用强度高的Φ3.5~4mm的碳素钢丝或Φ共二十页

图4-15电捕焦油器1—壳体；2—下吊杆(diàoɡǎn)；3—上、下吊架；4—支撑绝缘子；5—上吊杆；6—电晕线；7—重锤；8—沉淀管；9—气体分布板；10—人孔；11—保护管；12—阻气罩；13—管板；14—蒸汽加热器；15—高压电缆；16—焦油氨水出口；17—馈电箱；18—绝缘箱共二十页2mm的镍铬钢丝制作。煤气(méiqì)自底部进入，通过两块气体分布筛板均匀分布到各沉淀管中去。净化后的煤气(méiqì)从顶部煤气(méiqì)出口逸出。从沉淀管捕集下来的焦油集于器底排出，因焦油黏度大，故底部设有蒸汽夹套，以利于排放。电捕焦油器顶部设有三个绝缘箱，高压电源即由此引入，其结构如图4-16所示。

图4-16电捕焦油器绝缘(juéyuán)箱1—O型密封圈；2—充氮气口；3—绝缘箱外壳；4—绝缘箱内壁泡沫塑料保温层；5—蛇管加热器；6—排气阀；7—排气管；8—绝缘箱底板；9—通气孔；10—瓷屏共二十页管式电捕焦油器的工作电压为50000V～60000V，工作电流依型号不同分别为＜200mA和＜300mA。引入高压电源的绝缘子（高压电瓷瓶）常会受到渗漏入绝缘箱内的煤气中所含焦油、萘、及水汽的沉积污染，绝缘性能降低，以致在高压下发生表面放电而被击穿，引致绝缘箱爆炸和着火，还会因受机械振动和由于绝缘箱温度的急剧变化而碎裂，因而常造成电捕焦油器停工。为了防止煤气中焦油、萘及水汽等在绝缘子上冷凝沉积，一是将压力略高于煤气压力的氮气充入绝缘箱底部，使煤气不能接触绝缘子内表面，二是在绝缘箱内设有蛇管蒸汽(zhēnɡqì)加热器，操作时保持绝缘箱温度在90～110℃范围，并在绝缘箱顶部设调节温度用的排气阀，在绝缘箱底设有与大气相通的气孔，这样既能防止结露，又能调节绝缘箱的温度，煤气在管式电捕焦油器沉淀管内的适宜流速为1.5m/s，电量消耗约为1kwh/1000m3(煤气)。共二十页电捕焦油器的安装位置可在鼓风机前，也可在鼓风机后。安装在鼓风机后的电捕焦油器处于正压下操作，较为安全，且因焦油雾滴在运动过程中聚集变大，有利于净化(jìnghuà)。但由于电捕焦油器内煤气压力较大，绝缘子的维护更要严格注意。为了保证电捕焦油器的正常工作，除对设备本身及其操作要求外；主要是要维护好绝缘装置，控制好绝缘箱温度，保证氮气的压力及通入量，定期擦拭清扫绝缘子。此外，还要经常检查煤