煤气净化工艺

⑥煤气
煤气的成分同干馏煤的变质程度有关，变
质年代轻的煤在干馏时所产生的煤气中CO、
CmHn及CH4的含量高，而氢的含量低。随 着变质年代的增加，前三者的含量越来越 少，而氢的含量则越来越多。因此，配煤 成份对煤气的组成由着很大的影响。

此外，配煤的水分对化产品的产率和 质量的影响是通过配煤的堆积重度 （即影响装入煤量）和炉顶空间温度 而反应出来的。随堆积重度的增加， 可减少分解，增加产量、改善质量， 所以，在可能的条件下，应适当控制 配合煤的水分。
烃（芳香烃简称“芳烃”，通常指分子中 含有苯环结构的碳氢化合物 ）和烯烃
（烯烃是指含有C=C双键的碳氢化合物，属于不 饱和烃 ）的含量有显著增加。

②提高炉墙温度可使粗苯中的纯苯含
量增加；而甲苯的含量最大时，是在 800℃以前，超过此温度时甲苯的含量 即降低。

炉顶空间温度在整个炼焦过程中是有变化 的，该温度的大小是炼焦温度、炉顶空间 尺寸、煤气在其中停留的时间，以及装入 煤后煤气流动的方向等互相复杂作用的结 果。为了防止贵重的化产品—甲苯的分解， 炉顶空间温度不宜超过800 ℃。
④苯族烃
苯族烃其产率随着煤料中碳氢比（C/H）的
增加而增加。煤的变质年代越老，生产中
所得的粗苯中甲苯的含量就越高。配煤的 挥发份增大时，粗苯的产率增加，而其中 甲苯的含量则减少。
⑤化合水
化合水的产率与配煤中的含氧量有关。配
煤中的氧约有55~60%在干馏时转变为水，
且此数值随配煤挥发份的减少而增加。经 过氧化的煤料能生成较大量的化合水。由 于配煤中的氢与氧化合生成水，将使化学 产品产率减少。
的作用进一步热分解，产生有氢气析出和 侧链断裂的芳构化过程（生成芳香烃）， 生成了二次分解产物，使煤气中甲烷和重 烃（乙烯是主要成分，含量约占重烃的80%）的 含量降低，氢的含量增高，煤气的密度变 小，焦油的密度变大和甲苯不容物的含量 增多，在炉顶空间形成了平均组成的煤气， 其基本成分也确定下来。
★由上述可见，从碳化室逸出的煤气组
由回炉煤气的组成可见，煤气的成
分是最简单的碳氢化合物以及游离 氢、氧、氮及一氧化碳等，这说明 煤气是由复杂的煤质分解的最终产 品。
5、影响化学产品产率和组成的因素
炼焦化学产品的产率、质量与组成
取决于炼焦配煤的性质和炼焦过程 的技术操作条件。一般情况，炼焦 煤的性质和组成对初次分解产物组 成影响较大，而炼焦的操作条件对 最终分解产物组成影响较大。
二、煤炼焦
1.煤化工定义：
煤化工产业包括煤焦化、煤气化、煤 液化和电石等行业，是技术、资金、 水资源、能源密集型产业，对资源、 生态、环境和社会配套条件要求较高。
2.煤炼焦是: （1）工艺技术最为成熟; （2）资源利用最为充分合理; （3）经济效益相对较高的清洁加工工艺! 在钢铁长流程中依然有巨大发展空间的 中国,焦炭的需求完全决定于炼铁的发展！ 焦炭生产的定位是满足钢铁的发展!没 有钢铁的发展需求与强力拉动,就没有中国 炼焦业的大发展!
甲基联苯、菲、蒽及其甲基同系物，酸性 化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三 甲酚和甲基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C5~C32 的化合物，盐基类主要是二甲基吡啶、甲 苯胺、甲基喹啉等。
（1）炼焦化学产品的产率


炼焦化学产品的数量和组成随炼焦过程（主要是 炼焦温度）和原料煤的质量不同而波动。在正常 生产条件下，各种产品的产率为 （对干煤的重量 百分数%）： 焦 炭 75~78 回炉煤气 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

★在炼焦期间，煤气在碳化室内大部分 产物是通过赤热的半焦和焦炭层，和 沿温度约为950℃左右的炉墙到达碳化 室顶部的，其余部分产物则通过温度 低得多的处在两侧胶质层之间的煤料 而逸到碳化室顶部空间。炉顶空间温 度在碳化过程的大部分的时间里约为 800℃左右。

★上述两部分初次分解产物均由于受高温
炼焦化学产品的回收与精制，对经济建设
将起到重大作用。
3、回收炼焦化学产品的重要意义
炼焦化学产品在国民经济中占有重要 的地位，炼焦化学工业是国民经济的 一个重要部门，是钢铁联合企业的主 要组成部分之一，是煤炭的综合利用 工业。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。
炼焦主要产物的产率％
氨 煤气 18% 焦炭 煤气 氨 苯 焦油 其它 0% 苯 1% 焦油 4% 其它 2%
固体---焦炭; 用于高炉炼铁等 气体---焦炉煤气;--高级燃料与合成气 液体—苯类与煤焦油—特有的重要化工原料
焦炭 75%
三、焦炉操作与化产品的关系
1、炼焦化学 炼焦化学是研究以煤为原料，经高温干 馏获得焦炭和荒煤气(或称粗煤气)，并用经 济合理的方法将荒煤气分离和精制成化学 产品的技术和工艺原理的学科。 以煤为原料，经过高温干馏生产焦炭， 同时获得煤气、煤焦油、并回收其他化工 产品的工业是炼焦化学工业。
④高温同样影响煤气的质量，煤气的热解 使其中甲烷及不饱和碳氢化合物含量减少 并提高了氢的含量，因而使煤气的热值降 低，反而体积产量增加。 ★操作方面的影响 在操作方面，由于碳化室装煤不足和焦炭过 火，都对化产品起着不良的影响。因为这 会相应的提高炉顶空间温度和炉墙温度， 使化产品受高温作用而强烈分解。
②氨
氨来源于煤中的氮，一般配煤中含氮约2%
左右，其中约60%存在于焦炭中，约
15~20%的氮与氢化合而生产氨，其余部分 生成氰化氢、吡啶盐基或其它含氮化合物。 这些产物分别存在于煤气和煤焦油中。
③硫化物
对于硫化物，煤气中所含的硫化物大部分为
硫化氢，其产率主要取决于煤中的硫含量。
一般干煤含全硫约0.5~1.2%，其中70%的残 留在焦炭中，20~30%转入焦油及煤气中。 配煤挥发分和炉温愈高，则转入煤气中的 硫就愈多。
（2）焦炉操作条件的影响
化学产品的组成和质量主要受炉墙温度和
炉顶空间温度的影响。 ①增高炉墙温度将使焦油中的高温产物— 蒽、萘、沥青和游离碳的含量增加，密度 变大，酚类及中性油类（中性油是指酚盐 中的萘油和洗油之间的一种馏分）含量降 低，
同时由于石蜡烃（石油蜡是一种固态烃，
主要成分为石蜡 ）的减少，而使芳香
在我国钢铁联合企业的能耗中，焦炭
和焦炉煤气提供的能源占60%以上，所
以大部分焦化厂一般设在钢铁联合企
业中，是钢铁联合企业的重要组成部
分，另有一部分是设在民用煤气或化
工部门。
2、炼焦化学产品的产生过程 炼焦煤在焦炉碳化室内进行高温干馏时， 在高温作用下，煤质发生了一系列的物理 化学变化：
★装入煤在200℃以前，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。
成是随碳化时间而变的。但由于炼焦 操作是连续的，所以整个炉组发生的 焦炉煤气的组成是相对均一而稳定的。
煤在高温下裂解转入荒煤气中的物质有上
万余种，目前有些国家生产的炼焦化学产
品品种已达500多种。我国目前经过生产试
制，包括小批量生产的大约为150余种，正
式生产的有70多个品种。这70多个品种的含
量约占煤中所含化学产品的95%，搞好这些
四、煤气的冷却
1、煤气在集气管内的冷却 焦炉煤气从炭化室经上升管逸出时的温
度为65百度文库~750℃。此时煤气中含有煤焦
油气、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、
氰化氢、萘及其他化合物，为回收和
处理这些化合物，首先应将煤气进行
冷却。
其原因如下：
（1）从煤气中回收化学产品和净化煤气
时，多采用比较简单易行的冷凝法，
3.煤炼焦:对煤资源的再加工 （1）工艺---高温常压,工艺简捷安全; （2）资源转化率最高----达到98%以上; （3）能源消耗较低---吨焦耗能源 170kg/t; 从资源转化意义上讲，每炼得一吨焦炭 只需消耗：1.35吨洗精煤、自身50%煤气、 40kwh电能和3.5吨水。
4.炼焦煤经过高温干馏---炼焦的主要产物
煤气净化工艺基础
赵文江 2011年2月22日于金能
目录
一、前言 二、煤炼焦 三、焦炉操作与化产品的关系


四、煤气的冷却 五、回收化产品及加工的方法及典型流程
一、前言
今天，讲课的内容主要是针对前一段 时间在生产中所出现的几点异常及特 殊情况，重点讲述一下炼焦的生产对 化产品的回收及化产品的收率、组成、 质量的影响，便于将来生产中出现异 常进行分析，做到有的放矢。
③如果炉顶空间温度过高，则由于 热解作用，焦油和粗苯的产量均降 低，则高温化合水的产率增加；炉 顶、炉墙易结石墨。 氨由于在高温作用下进行逆反应而 分解，并和赤热的焦炭作用生成氰 化氢，并且氨的产率也降低。
但，在实际生产中，我们要求氰化 氢的含量越少越好，因为在煤气脱 硫时，HCN与脱硫液反应生成了 硫氰酸氨，也就是平常所说的付盐， 从而影响脱硫效率。 要降低煤气中的氰化氢含量，就要 降低焦炉的炉顶空间温度。

（3）焦炉压力制度的影响
化产品的产率和组成还受焦炉压力制度的影响。
炭化室内压力高时，煤气会漏入燃烧系统造成损 失，当炭化室内压力小于燃烧系统压力或外界大 气压时，则空气被吸入，引起部分化产品在碳化 室内燃烧，不但使碳化室内温度升高，而且因煤
气的燃烧使废气冲淡，使废气中氮和二氧化碳含
量增加，煤气热值降低。因此规定焦炉集气管必 须保持一定压力。
然后随着温度的升高，煤开始分解。 由于大分子芳香族稠环化合物（两个或
两个以上碳环或杂环以共有环边而形成的多环有 机化合物。如萘、蒽醌 等）侧链的断裂和
分解，产生出气体和液体，煤质发生 软化和熔融。
★约在600 ℃以前，从胶质层析出的和
部分地从半焦中析出的蒸汽和煤气叫 做初次分解产物，主要含有甲烷、二 氧化碳、一氧化碳、化合水及初次焦 油气，而氢的含量很低，以后温度继 续升高，析出的气体主要为氢及少量 苯和焦油气。
硫化物一般包括：二硫化碳、噻吩等。
（3）经回收化学产品和净化后的煤气，称为净焦炉 煤气，也称回炉煤气。其组成为%（体积）

H2 CH4 CO N2 CO2 CmHn O2 热值 密度
54~59 2~3 5.5~7 3~5 1.5~2.5 2~3 0.3~0.7 4200~4400 K卡/标米3 17556~18392 K焦耳/标米3 0.48~0.52 Kg /标米3

一些重要化工原料，主要来自焦化行 业，如全世界萘的需求量的90%来自煤 焦油，作为染料原料的精蒽也几乎全 部来自煤焦油，生产炭素电极的电极 沥青绝大部分来自煤焦油沥青。我国 已从焦炉煤气、粗苯、煤焦油中提取 出百余中产品，见表。
4、炼焦化产品的组成和产率
初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、
冷却法和吸收法，要在较低的温度下 (25~35℃)才能保证较高的回收率；
（2）含有大量水汽的高温煤气体 积大(0℃时1m3干煤气，在80℃经


在日常的生产中，如果配合煤的可燃基挥 发份在Vr=20~30%范围内，我们就可以用配 煤的挥发份并利用下式来计算煤焦油的实 际收率： X=-18.36＋1.53V-0.026V2 如：配煤的干基挥发份Vg=27%,灰份 Ag=12% 换算成可燃基挥发份后： Vr=Vg×100/100-Ag % =30.68% X=4.11%

其中化合水是指煤中的有机质分解生 成的产物。但从碳化室逸出的荒煤气 中，所含的水蒸气大部分则来自煤的 表面水分。
（2）荒煤气的组成
荒煤气的组成如下（克/标米3）
水蒸气 煤焦油气 苯族烃 氨 萘 250~450 80~120 30~45 8~16 10 硫化氢 6~10 1.0~2.5 0.4~0.6 硫化物（ CS2、噻吩） 2~2.5 氰化物 吡啶盐基
（1）配煤性质和组成的影响 ①煤焦油 煤焦油产率取决于配煤的挥发分和煤的变 质程度。焦油汽是在煤开始软化后逸出的， 软化开始温度越低，煤的胶质状态温度间 隔越长，焦油产率就越大，所以煤料的生 成年代越轻，焦油产率就越大。
煤焦油的各项指标为：
密度： 灰分%： 游离碳%： 水分%： 粘度E80不大于 一级 1.12~1.2 0.15 6.0 4.0 5.0 二级 1.13~1.22 0.15 9.0 4.0 5.0