化产回收讲义[1]

炼焦化学产品的回收煤气的初冷和焦油的回收荒煤气的主要成分有净焦炉煤气、水蒸气、煤焦油气、苯族烃、氨、萘、硫化氢、其他硫化物、氰化氢等氰化物、吡啶盐等。

回收炼焦化学产品具有重要的意义。

煤在炼焦时，除有75%左右变成焦炭外，还有25%左右生成多种化学产品及煤气。

来自焦炉的荒煤气，经冷却和用各种吸收剂处理后，可以提取出煤焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢及粗苯等化学产品，并得到净焦炉煤气，氨可以用于制取硫酸铵和无水氨；煤气中所含的氢可用于制造合成氨、合成甲醇、双氧水、环己烷等，合成氨可进一步制成硫酸铵等化肥；所含的乙烯可用于制取乙醇和三氯乙烷的原料，硫化氢是生产单质硫和元素硫的原料，氰化氢可用于制取黄血盐钠或黄血盐钾；粗苯和煤焦油都是很复杂的半成品，经精制加工后，可得到的产品有：二硫化碳、苯、甲苯、三甲苯、古马隆、酚、甲酚和吡啶盐及沥青等，这些产品有广泛的用途，是合成纤维、塑料、染料、合成橡胶、医药、农药、耐辐射材料、耐高温材料以及国防工业的重要原料。

回收工艺的组成为：焦炉炭化室生成的荒煤气在化学产品回收车间进行冷却、输送、回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时净化煤气。

化产回收车间一般由冷凝鼓风工段、HPF脱硫工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段等工段组成。

冷凝工段1、煤气的初冷和焦油氨水的分离煤气初冷的目的一是冷却煤气，二是使焦油和氨水分离，并脱除焦油渣。

在炼焦过程中，从焦炉碳化室经上升管逸出的粗煤气温度为650～750℃，首先经过初冷，将煤气温度降至25～35℃，粗煤气中所含的大部分水汽、焦油气、萘及固体微粒被分离出来，部分硫化氢和氰化氢等腐蚀性物质溶于冷凝液中，从而可减少回收设备及管道的堵塞和腐蚀；煤气经初冷后，体积变小，从而使鼓风机以较小的动力消耗将煤气送往后续的净化工序；煤气经出冷后，温度降低，是保证炼焦化学产品回收率和质量的先决条件。

煤气的初冷分为集气管冷却和初冷器冷却两个步骤。

1.1煤气在集气管内的冷却煤气在集气管内冷却机理煤气在桥管和集气管内的冷却，是用表压为147～196Kpa，温度为70～75℃的循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的。

当细雾状的氨水与煤气充分接触时，由于煤气温度很高而湿度又很低，故煤气放出大量的显热，氨水大量蒸发，快速进行着传热和传质过程。

传热过程取决于煤气与氨水的温度差，所传递的热量为显热，约占煤气冷却所放出总热量的10%～15%。

传质过程的推动力是循环氨水液面上的蒸汽分压与煤气中蒸汽分压之差，氨水部分蒸发，煤气温度急剧降低，以供给氨水蒸发所需的潜热，此部分热量约占煤气冷却所放出热量的75%～80%。

另有约占所放出总热量10%的热量由集气管表面散失。

通过上述冷却过程，煤气温度由800℃左右降至82～86℃，同时由60%左右的焦油气冷凝下来，这是重质焦油部分。

在实际生产过程中，煤气温度可冷却至25℃。

（高于其最后达到的露点温度1～3℃）1.2 煤气在初冷器内的冷却焦炉煤气由集气管沿吸煤气主管流向煤气初冷器。

吸煤气主管除将煤气由焦炉引向化产回收装置外，还起着空气冷却器的作用，煤气可降温1～3℃。

煤气进入初冷器的温度仍然很高，达82℃左右，而且含有大量蒸汽和焦油气，须在初冷器中冷却到25～35℃，并将大部分焦油气和蒸汽冷凝下来。

根据采用的初冷主体设备型式的不同，初冷的方法有间接初冷法、直接初冷法和间接直接初冷法之分。

煤气初冷工艺控制的关键操作指标，就是初冷后煤气的出口温度。

（1）煤气中蒸汽含量增多，体积变大，致使鼓风机能力不足，影响煤气正常输送。

（2）焦油气凝结率低，初冷后煤气中焦油含量增多，影响以后的工序操作。

（3）当出口温度高时，煤气中萘含量将更显著增大。

这会造成煤气管道和设备堵塞，增加以后洗萘系统负荷，给洗氨、洗苯带来困难。

因此，在煤气初冷器中，必须保证初冷后集合温度不高于规定值，并尽可能低脱除煤气中的萘。

1.3 煤气的初冷流程焦油煤气与喷洒氨水、冷凝焦油等沿吸煤气主管首先进入气液分离器，煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此分离。

分离出来的焦油、氨水和焦油渣一起进入焦油氨水分离槽，经过澄清分成三层：上层为氨水；中层为焦油；下层为焦油渣。

沉淀下来的焦油渣由刮板输送机连续刮送至漏斗处排出槽外，有小车定期送往煤场。

焦油则通过液面调节器流至氨水中间槽，由此泵往油库工段焦油贮槽。

氨水由分离槽上部流至氨水中间槽，再用循环氨水泵送回焦炉集气管以冷却粗煤气，这部分氨水称之为循环氨水。

经气液分离后的煤气进入横管式初冷器，横管式初冷器煤气通道，一般上段用循环氨水喷洒，下段用冷凝液喷洒。

上段冷凝液从隔断板经水封自流至氨水分离器，下段冷凝液经水封自流至冷凝液槽。

下段冷凝液主要是轻质焦油，作为下段喷洒液有利于洗萘。

突出特点是横管式初冷器的热负荷显著降低，冷却水用量大为减少。

随着煤气的冷却，煤气中剩余的绝大部分的焦油气、蒸汽和萘在初冷器中被冷却下来，萘溶解于焦油中。

煤气中一定数量的氨、二氧化碳、硫化氢、氰化氢和其他组分溶解于冷凝水中，形成了冷凝氨水。

焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。

冷凝氨水中含有较多的挥发铵盐，固定铵盐的含量较少。

循环氨水中则主要含有固定铵盐，在单独循环使用时，固定铵盐含量可高达30～40g/L。

为了降低循环氨水中固定铵盐的含量，以减轻对焦油蒸馏设备的腐蚀和改善焦油的脱水、脱盐操作，大多采用两种氨水混合的流程，混合氨水固定铵盐的含量可降至1.3～3.5 g/L。

冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入机械化刮渣槽，与澄清氨水混合液澄清分离。

分离后所得剩余氨水送去脱酚和蒸氨。

由横管式初冷器出来的煤气尚含有1.5～2g/m3的雾状焦油，被鼓风机抽送至电捕焦油器除去绝大部分焦油雾后，送往下一道工序。

1.4 焦油氨水的分离用循环氨水在集气管内喷洒粗煤气时，约60%的焦油冷凝下来，这种焦油是重质焦油，黏度较大，其中混有一定数量的焦油渣。

焦油渣内含有煤尘、焦粉、炭化室顶部热解产生的游离炭及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质，其量约占焦油渣的30%，其余约70%为焦油。

焦油渣量一般为焦油质量的0.15%～0.3%。

焦油渣内固定碳含量约为60%，因其与集气管焦油的密度差小，密度小，易于焦油黏附在一起，所以难分离。

在两种氨水混合分离流程中，初冷器轻质焦油和上述重质焦油混合后，20℃，密度可降至1.15～1.19Kg/L，黏度比重质焦油减少20%～45%，焦油渣易于沉淀下来，混合焦油质量明显改善。

但在焦油中仍存在一些浮焦油渣，给焦油分离带来困难。

经澄清分离后的循环氨水中，焦油物质含量越低越好，最好不超过100mg/L.1.5 煤气中焦油雾的清除焦油雾是在煤气冷却过程中形成的，它以内充煤气的焦油气泡状态或极细小的焦油滴存在于煤气中。

由于焦油雾又轻又小，其沉降速度小于煤气流速，因而悬浮于煤气中并被煤气带走。

初冷器后煤气中焦油雾的含量一般为2～5 g/m3。

鼓风机后煤气中焦油雾的含量一般为0.3～0.5 g/m3。

化产回收工艺要求煤气中焦油雾的含量低于0.02 g/m3，否则对化产回收操作将有严重影响。

2、冷凝鼓风工段工艺流程：炼焦过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经上升管、桥管进入集气管。

约800℃左右的荒煤气在桥管内被循环氨水喷洒冷却到85℃左右。

荒煤气中的焦油等同时被冷却下来，焦油和氨水一起沿吸煤气管道至气液分离器，气液分离后荒煤气由上部出来，进入横管初冷器。

在此分循环水段、低温水段两段冷却。

循环水段用32︒C循环水与煤气换热，低温水段用16︒C低温水将煤气冷却至25︒C。

由横管初冷器下部排出的煤气，进入电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油，经脱硫装置脱硫后，再由鼓风机压送至硫铵装置。

为了保证初冷器冷却及除萘效果，在循环水段采用乳化液泵喷洒焦油、氨水的乳化液、在低温水段连续喷洒焦油、氨水混合液，在其顶部用热氨水定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质。

初冷器循环水段的冷凝液排入机械刮渣槽。

初冷器低温水段排出的冷凝液经水封槽流入冷凝液槽，加兑一定量焦油、氨水乳化液后，用泵将其送入初冷器低温水段循环喷洒。

由气液分离器分离下来的焦油、氨水进入机械刮渣槽，在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离，氨水和焦油自流入焦油氨水分离槽，焦油渣排入焦油渣小车，定期送往煤场。

焦油氨水分离槽上部的氨水自流入下部槽内，再由循环氨水泵送至焦炉集气管喷洒冷却煤气，剩余氨水自流入剩余氨水槽，经气浮除焦油器脱除焦油后，送至蒸氨装置处理。

焦油氨水分离槽下部的焦油通过溢流瓶自流入焦油中间槽，用焦油泵送油库。

焦油氨水分离槽底部的焦油渣用焦油渣泵送机械刮渣槽。

3 、工艺特点1）初冷器采用高效横管冷却器，将煤气冷却到~25︒C，使煤气中的大部分萘通过冷却脱除，确保后序设备无堵塞之患。

2）横管冷却器中间带断塔盘结构，节约了低温水用量，降低了操作费用。

3）采用新型高效的蜂窝式电捕焦油器，处理后煤气中焦油可控制在50mg/m3以下，有利于后序设备的正常操作。

4）采用串联剩余氨水槽静止沉淀和氨水气浮除焦油器除渣除油，降低剩余氨水含油量，有利于蒸氨正常操作。

5）高压氨水泵采用变频调速。

6）电捕焦油器蜂窝管为不锈钢材质。

7）煤气鼓风机采用带液力偶合器的高效低耗的电动煤气鼓风机，使煤气鼓风机可根据煤气量实现无级调速，适合焦化厂煤气量周期性波动的特点，并可实现鼓风机前吸煤气管道压力自动调节。

同时操作调节灵活，高效节能。

4、主要技术操作指标初冷器后煤气温度～25℃初冷器循环水入口温度32℃初冷器循环水出口温度45℃初冷器低温水入口温度16℃初冷器低温水出口温度23℃电捕焦油器绝缘箱温度80～100℃初冷器阻力 1.5kPa电捕焦油器阻力0.5kPa5、主要环保措施1）焦油渣回兑炼焦煤中，废渣不外排。

2）贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤气管道，废气不外排。

3）设备放空液、泵漏液经地下放空槽送回吸煤气管道，废水不外排。

6、主要设备的工作原理离心式鼓风机离心式鼓风机又称涡轮式鼓风机，由汽轮机或电动机驱动。

离心式鼓风机由导叶轮、外壳和安装在轴上的工作叶轮所组成。

煤气由鼓风机吸入后做高速旋转于转子的第一个工作叶轮中心，煤气在离心力的作用下被甩到壳体的环形空隙中心处即产生减压，煤气就不断的被吸入，离开叶轮时煤气速度很高，当进入环形空隙中，其动压头一部分转变为静压头，煤气的运动速度减小，并通过导管进入第二个叶轮，产生与第一叶轮相同的作用，煤气的静压头再次被提高。

从最后一个叶轮出来的煤气由壳体的环形空隙流入出口连接管被送入压出管路中。

煤气输送借助鼓风机将煤气由焦炉吸出，现代使用的鼓风机总压头为30～36KPa，经鼓风机增压后，由于绝热压缩煤气升温10～15℃。

煤气鼓风机正常操作是焦化厂生产的关键，它既要输送煤气，又要保持炭化室和集气管的压力稳定，所以必须精心操作和养护。