炼焦工艺基本内容

炼焦工艺

1基本组分

焦炭78%、焦炉煤气15~18%、煤焦油2.5~4.5%。

1.2焦炉煤气

氨0.25~0.4%（生产硫铵，我国为0.25%）；

粗苯0.8~1%（苯、甲苯、二甲苯）；

硫化物0.2~1.5%（可生产硫磺和吡啶）

1.3煤焦油精制

轻馏分：苯、甲苯、二甲苯、重苯；

酚馏分：酚、甲酚、二甲酚；

萘组分：萘、精萘、工业喹啉；

洗油组分：苯类吸收剂；

蒽油组分：提取蒽、菲、咔唑；

沥青：铺路、生产沥青油和电极沥青

2选煤的必要性

煤中的硫包括无机硫（选煤可以部分去掉）、有机硫（物理选煤不能去掉，用浮选法）

煤中还有内在矿物，成矿时混入的粘土（二氧化铝）、沙粒（二氧化硅）、硫铁矿。其中前两种可以通过粉碎、洗选除去。

外在矿物，采煤时混入的矸石。比重大，直接燃烧时为灰分，炼焦时全部留在焦炭中。选煤时除去。

水分，内在水和成矿有关，在配煤时考虑，外在水影响焦炉的操作稳定性。炼焦前需要干燥处理。

3炼焦参数

3.1炼焦阶段

干燥预热：350℃，失去水分。

焦体形成阶段：350~480℃，交连、缩聚、重排，气、固、液共熔体。有膨胀压

半焦形成阶段：480~650℃，增加了气、固相的生成，胶质固化。

焦炭形成阶段：650~1000℃，半焦不稳定的有机物分解或缩聚，产物为气体。750℃后主要是氢气。体积收缩。

3.2炼焦煤

气煤：挥发性大，收缩大，膨胀压小，2~14kPa；胶质体少，粘性差。热解350~440℃（90℃），加入便于推焦，保护炉体。

肥煤：挥发度低于气煤，收缩大，膨胀压小4.9~19.6kPa，胶质体最多，粘性最好。热解320~460℃（140℃）。

焦煤：挥发性适中，收缩量低；成焦强度大，热解390~465℃（75℃）。膨胀压很大14.7~34.3kPa。对焦炉的墙体不利。

瘦煤：挥发度最低，热解450~490℃（40℃），结焦块大，液体少，收缩量最低，粘结性差，膨胀压答19.6~78.4kPa。

3.3配煤指标

水分：8~10%。内在水和外部水总和。

灰分：10.5~11.2%（混入杂质部分），保证成焦率76%，满足高炉需要。

挥发分：18~30%

硫分：80%进入焦炭（1~1.2%），要求控制1%以下。

黏结性：胶质层最大厚度Y=16~18mm。黏结指数65~78%。

膨胀压：安全10~15kPa，选择8~15kPa。

粒度：3mm以下占90%。

4炼焦炉

4.1焦炉的结构

4.1.2炭化室

煤隔绝空气干馏的地方，炉顶上有装煤车（其实可用给矿器），装煤车上面有煤仓。炭化室两侧有炉门，炼好焦进入推焦车，沿导焦车进入熄焦车（干法，用惰性气体冷却，回收热能）。平均温度为1100℃4.1.2燃烧室

为炭化室提供热量的地方，和炭化室交错排列，燃烧室的墙面温度为1300℃，在炭化室锥体用隔墙分成若干个立火道（22~32）。

双联式：每一组为2个，其中一个用上升煤气，煤气燃烧；另一个通过隔墙跨孔让燃烧后的废气下降，为了加热均匀，20~30min换向一次。

两分式：炭化室下面设立蓄热室。单侧进空气，双侧进煤气（或相反），燃烧后废气汇于水平集合烟道，有另一侧下降。

跨顶式：每个燃烧室两个蓄热室。一个预热煤气，另一个预热空气。已经淘汰。

4.1.3蓄热室

上部经过斜道和燃烧式相连，下部经过废气盘分别与分烟道、贫煤气管和大气相通。

4.1.4斜道区

是蓄热室的顶部，在炭化室和燃烧室下面。倾角大于300。

4.1.5炉顶区

有装煤孔、上升管孔、拉条沟等。

4.1.6焦炉基础平台、烟道和烟囱

焦炉下面的分烟道通过废气盘汇成总烟道，再连接烟囱。

4.2焦炉选择

4.2.1炭化室

长度、高度、宽度。

4.2.2炉型选择

煤焦炉的计算设计，炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、烟囱等。

总体物料、能量衡算，偏重煤焦炉设计。

炼焦化学品的回收和精制

1炼焦化学品的产生、组成和产率

1.1炼焦化学品的产生

粗煤气产生于两个阶段。一是在胶质体形成阶段，透气性差，主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、水和初次焦油气，氢气含量较低，称为里行气。二是在半焦形成和收缩阶段，产生大量气态物质，在炉顶区会发生二次分解。称为外行气。量大，占90%。

1.2焦化产品的化学组成

以干配煤为基准。焦炭（75~78%），净煤气（15~19%），焦油（2.5~4.5），化合水（2~4%），粗苯（0.8~1.4%），氨（0.25~0.35%），其他（0.9~1.1%）。

粗煤气是炭化室溢出的气体部分（g/m3）。水蒸气（250~450），焦油气（80~120），粗苯（30~45），氨（8~16），硫化氢（6~30），氰化物（1~2.5），轻吡啶碱（0.4~0.6），萘（10），氮（2~2.5）。

回收化学品和净化后的煤气是净煤气（回炉煤气）。密度（0.48~0.52Kg/m3），低热值（1.76~1.84KJ/m3）。

体积分数组成：氢气（54~59），甲烷（23~28），轻烃（2~3），一氧化碳（5.5~7），二氧化碳（0.5~2.5），氧气（0.3~0.7），氮气（3~5）。

1.3化学产品的回收方法

荒煤气冷凝析出煤焦油和水。再加压输送煤气，后多用吸收法。

1.3.1配煤影响

配合煤影响挥发分、氧、氮、硫的组成。

焦油：受到原料煤的挥发分和煤的变质程度影响。煤的挥发分高，软化温度低，形成胶质体温度区间大，则焦油产率大。

粗苯：碳氢比增大，粗苯产量增加。

氨：来源于煤中的氨，一般煤含氨2%，60%转入焦炭中，15%~20%形成氨，其余形成氰化物和吡啶。

硫化物：干煤含硫0.5~1.2%，其中20~45%转入煤气中。

煤气成分：变质年轻的煤，煤气含一氧化碳、甲烷和重氢多，氢含量低。

1.3.2炼焦温度影响

炉墙温度增加：焦油密度增加，芳烃增加，最易温度700~800℃。

炉顶温度：温度高，热分解加剧，焦油和粗苯下降，化合水增加，氮氢结合氰化氢增加，避免甲苯热分解，炉顶空间温度控制在750℃。

1.4处理过程

700℃左右的粗煤气首先冷却，水蒸气和大部分焦油冷凝，部分硫化氢和氰化氢溶于冷凝液。

煤气再经过捕焦油雾、脱萘、脱硫、洗氨、终冷、洗苯得到净煤气。脱硫可生产硫黄；洗氨可生产硫胺；洗苯得到粗苯，经过精制可得到苯、甲苯、二甲苯。

初冷器得到液体部分经过氨水澄清槽得到焦油，焦油经过精制可得到酚类、吡啶碱、洗油、萘、蒽、沥青等。

2煤气初冷

650~800℃粗煤气经过上升管、桥管进入集气管，用70~75℃的氨水喷洒，煤气被冷却到80~85℃，60%的煤焦油被冷凝。进入气液分离器，气体部分进入初冷器，使残存的焦油和93%得水冷凝，煤气冷凝到25~35℃。气体质量减少了三分之二，体积降低了五分之二，且被水蒸气饱和。送入鼓风机进行绝热压缩，焦油和水离心作用大部分以液态析出。经过电捕收，去掉剩余的焦油雾滴。

集气管和汽水分离器冷凝下来的液体进入油水澄清槽，分成三部分。最上面是氨水，用泵打到桥管和集气管；最下面是煤尘和焦油渣，送到配煤工序；中间的煤焦油用泵送到焦油的精制车间。

氨水要求：压力为0.17Mpa；喷洒量5m3/t。

冷却设备：管壳式冷却器，管间走煤气，管内走冷却水。管间可用热煤气清洗焦油、萘的结垢物。管内可用酸洗。

焦油和氨水的分离：可采用离心分离，氨水多次洗涤焦油；也可用粗苯稀释焦油。

3煤气的净化

3.1煤气脱焦油雾

初冷煤气含焦油2~5g/m3，经过鼓风下降为0.4g/m3，进入洗苯塔，影响洗油的质量。可用电捕焦油器。圆筒状，内部用管子，管子中心导线为负极，管壁为正极，焦油雾在电场中带负电，能吸向在管壁上。冬天需要蒸汽夹套加热。鼓风机前后多可以安装，我国常安装在鼓风机后面，焦油含量低。

3.2煤气除萘

焦炉煤气中含萘8~12g/m3。经初冷降为1.1~1.25g/m3；鼓风后变为1.3~2.8g/m3。容易堵塞管道。可用洗油、轻柴油等物理吸收，所用设备为吸收塔，萘可降至0.5g/m3。吸收温度为30~40℃，循环洗油含萘7~10%。