煤气净化工艺与技术(煤焦化技术培训)

0.45~0.48kg/m3,
爆炸极限6—30%
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1.7 煤气净化与化工产品回收
粗煤气含有各种杂质，必须经过净化以后才可利用。根据煤气用户不 同，煤气净化的程度也有一定的差异。一般来说，工业用煤气的净化 程度要差一些，民用煤气的净化程度则要求较高。 煤气净化的任务是冷却煤气，并回收煤气中的焦油、氨、硫、苯等化 工产品。煤气净化的过程一般包括冷却、输送、焦油分离、脱硫、脱 氨、洗苯几个工序，民用煤气还要增加精脱萘和精脱硫。 根据煤气净化工艺流程不同，煤气净化车间一般有： 冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵（或水洗氨）工段、粗苯工段、污水 处理工段组成。 煤气净化过程中回收的化工产品主要有焦油、粗苯、硫铵（或无水氨） 和硫磺等。
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1.3 焦化产品生成过程
将煤装入焦炉炭化室后，在隔绝空气的条件下对其进行加热，在高温 作用下，煤质逐步发生一系列的物理和化学变化。 装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、 甲烷等气体。随着温度的升高，煤开始软化和熔融形成胶体状物质 （称为胶质层），并分解产生气体和液体。在600℃以前，从胶质层 中析出的蒸汽和气体叫做初次分解产物，主要含有甲烷、一氧化碳、 二氧化碳、化合水及初次焦油气等，含氢量很低。 温度继续升高，胶质层开始固化形成半焦。挥发物从半焦中逸出，进 一步分解形成新的产物，如氮与氢生成氨，硫与氢生成硫化氢，碳与 氢则生成一系列的碳氢化合物及高温焦油等。 温度继续升高，随着半焦中的挥发物不断逸出，半焦则收缩并变成焦 炭。通常情况下，炭化室中焦炭成熟的最终温度为950~1050℃，焦 炭中残余的挥发分含量为1%~2%。
煤气净化工艺与技术
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1.1 煤气净化在炼焦生产中的意义与作 用
煤是人类最早利用，而且目前仍然得到最广泛利用的能源之一。人类利用煤 炭资源主要有以下方法： ⑴燃烧：将煤直接燃烧以获得热能，如用煤加热食物、加热锅炉生产蒸汽发 电等。 ⑵气化：将煤控制在一定条件不完全燃烧以生产煤气，如发生炉煤气、水煤 气等。 ⑶液化：将煤在高温高压的条件下进行裂解和精制制取液体燃料，如汽油等。 ⑷干馏：将煤在隔绝空气条件下加热使其分解，生产焦炭、煤气和各种化工 产品。 焦炭和煤气是钢铁生产、机械制造和化工合成工业的重要原料和燃料。从煤 气中回收的化合物主要有氨、粗苯、硫磺和焦油等。 炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业，在煤的各种利用方法中，炼焦工艺对 煤的利用程度最高。煤在炼焦时，约有75%左右变成焦炭，另外25%左右则 变成煤气和化工产品。
吡啶类
0.015~0.025
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1.5 影响焦化产品产率和质量的因素
影响炼焦化学产品产率和质量的因素主要是炼焦煤的质量和 焦炉操作的各项工艺制度。
装入炭化室的炼焦煤的质量是决定各种产品产率和质量的主要因素，其 中煤料中挥发分含量及煤料中的氧、氮、硫等元素对化学产品的产率和 质量的影响最大。 配煤的挥发分高，焦油、粗苯以及煤气的产率就高。煤料中含氧量高， 炼焦过程中产生的化合水量就多，炼焦煤的含氮量一般在2%左右。在炼 焦过程中，60%左右的氮残存于焦炭中，15%~20%的氮与氢反应生成 氨，其余部分则生成氰化氢、吡啶和其他含氮化合物。煤中硫的含量决 定了煤气和焦油中硫化物的含量，通常干煤含硫量在0.5%~1.2%，其中 20%~45%转入煤气中，配合煤的挥发分越高，炼焦炉温越高，转入煤 气中的硫就越多。炼焦煤气的产率主要取决于炼焦煤料的挥发分，挥发 分越高，煤气产率就越大。
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1.4 焦化产品的产率
炼焦生产过程中，焦炭与各种化学产品的产率是随炼焦用煤的质量和
炼焦时各种工艺制度的变化而变化的，焦炭与化学产品的产率如下： %（对干煤）
焦炭
75~78
净煤气
15~19
焦油
2.4~4.5
化合水
2~4
粗苯
0.8~1.4
氨
0.25~0.35
硫化氢
0.1~0.5
氰化氢
0.05~0.07
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1.8 化工产品精制
焦化厂化工产品精制主要是指焦油加工和粗苯精制。 焦油加工的任务就是通过物理和化学手段将焦油中的各种 组分分离出来： 轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青等，这些粗产品经 过进一步加工后可得到苯酚、甲酚、二甲酚、纯吡啶、甲 基吡啶、喹啉、古马隆树脂、精萘、精咔唑、蒽醌、改质 沥青、针状焦等高附加值的产品。焦油加工的规模越大， 加工的深度则越深，可提取的产品品种就越多。 粗苯加工的任务是对粗苯进行加工:纯苯、甲苯、二甲苯 和溶剂油等产品。 焦炉煤气制甲醇
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1.5影响焦化产品产率和质量的因素
在炼焦煤料性质稳定的情况下，炼焦操作及加热制度的变化对炼焦化 学产品的质量和产率也有一定的影响。通常情况下，炼焦炉温越高， 初次分解产物在与炉墙接触时产生的二次裂解就越多，其结果是焦油 中的酚类及中性油类的含量降低，而萘、蒽、沥青和游离碳的含量增 加，焦油的密度增大；当二次裂解温度超过800℃时，在苯类产品中， 甲苯、二甲苯等产率减少，苯产率增高。此外，炭化室炉顶空间温度 过高会造成炼焦化学产品的二次裂解加剧。若由于装煤不满而造成炉 顶空间温度在全过程中偏高，则会降低焦油、苯和氨的产率，并增加 化合水和氰化物的产率，同时还会造成甲烷和烃类分解，使煤气中的 氢含量增加，煤气的热值下降。焦炉的压力制度对炼焦化学产品的产 率也产生一定的影响。炭化室内的压力大，增大了煤气泄漏的可能， 炭化室内负压则会吸入空气，部分化学产品在炭化室内被烧掉，结果 是煤气的数量与质量均会发生变化。
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1.6 煤气的组成
粗煤气经回收化ຫໍສະໝຸດ Baidu产品和净化后即为净煤气，其组成如下 （体积%）：
氢气（H2）
54~59
甲烷（CH4）
24~28
一氧化碳（CO）
5~7
氮气（N2）
3~5
二氧化碳（CO2）
1~3
烃类（CnHm）
2~3
氧气（O2）
0.3~0.7
净焦炉煤气的热值为17580~18420kJ/m3，密度为
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1.2 炼焦生产基本工艺
焦化生产一般由备煤、炼焦、煤气净化和生产辅助设施组 成。 备煤车间的任务是为焦炉制备符合炼焦用煤质量要求的煤 料。备煤车间一般由卸煤、贮煤、配煤、粉碎等工段及带 式输送机等组成。有的焦化厂还有洗煤工段。 炼焦车间是将煤加热炼制成焦炭和煤气。炼焦车间一般由 炼焦、熄焦和筛焦（焦处理）工段组成。有的大型焦化厂 还建有干熄焦装置。 煤气净化车间是将焦炉生产的粗煤气进行净化并回收化工 产品。煤气净化车间一般由冷鼓、脱硫、脱氨、脱苯和污 水处理等工段组成。 生产辅助设施包括供水、供电、供汽及产品的检化验等。