煤的焦化工藝

1、煤炭焦化工藝煤炭焦化又稱煤炭高溫干餾。以煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到950C左右，經(jīng)高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油并回收其它化工產(chǎn)品的一種煤轉(zhuǎn)化工藝。為保證焦炭質(zhì)量， 選擇煉焦用煤的最基本要求是揮發(fā)分、 粘結(jié)性和結(jié)焦性；絕大部分煉焦用煤必須經(jīng)過洗選， 以保證 盡可能低的灰分、硫分和磷含量。選擇煉焦作煤時，還必須注意煤在煉焦過程中的膨脹壓力。用低揮發(fā)分煤煉焦，由于其膠質(zhì)體粘度大， 容易產(chǎn)生實高膨脹壓力，會對焦?fàn)t砌體造成損害，需要通過I / _配煤煉焦來解決。產(chǎn)品和用途煤經(jīng)焦化后的產(chǎn)品有焦炭、煤焦油煤氣和化學(xué)產(chǎn)品 3類。（1） 焦炭。煉焦最重要的產(chǎn)品，大多數(shù)國家的焦炭 90%以上用于

2、高爐煉鐵，其次用于鑄造與 有色屬冶煉工業(yè)，少量用于制取碳化鈣、二硫化碳、元素磷等。在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，焦粉還用作燒 結(jié)的燃料。焦炭也可作為制備水煤氣的原料制取合成用的原料氣。（2） 煤焦油。焦化工業(yè)的重要產(chǎn)品，其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%4%，其組成極為復(fù)雜，多數(shù)情 況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純后加以利用（3） 煤氣和化學(xué)產(chǎn)品。氨的回收率約占裝爐煤的0.2%0.4%，常以硫酸銨、磷酸銨或濃氨水等形式作為最終產(chǎn)品。粗苯回收率約占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有機(jī)合成工業(yè)的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但為了經(jīng)濟(jì)效益，也是為了環(huán)境保護(hù)的需要。經(jīng)過凈化的煤氣屬 中熱值煤氣，發(fā)熱量為17500

3、kj/Nm3左右，每噸煤約產(chǎn)煉焦煤氣300400 m3,其質(zhì)量約占裝爐煤 的16%20%，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的重要氣體燃料，其主要成分是氫和甲烷，可分離出供化學(xué)合成 用的氫氣和代替天然氣的甲烷。煤焦化工藝焦化廠主要生產(chǎn)車間：備煤車間（煤倉、配煤室、粉碎機(jī)室、皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)、煤制樣室）煉焦車間（煤塔、焦?fàn)t、裝煤設(shè)施、推焦設(shè)施、攔焦設(shè)施、熄焦塔、篩運(yùn)焦工段（包括焦臺、篩焦樓）煤氣凈化車間（冷鼓工段（包括風(fēng)機(jī)房、初冷器、電捕焦油器等設(shè)施）脫氨工段（包括洗氨塔、蒸氨塔、氨分解爐等設(shè)施）精心整理粗苯工段（包括終冷器、洗苯塔、脫苯塔等設(shè)施）公輔設(shè)施（廢水處理站、供配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、綜合水泵房、備煤除塵系

4、統(tǒng)、篩運(yùn)焦除 塵系統(tǒng)、化驗室等設(shè)施、制冷站）等。工藝流程圖：一、原料煤的準(zhǔn)備備煤車間的生產(chǎn)任務(wù)是給煉焦車間提供數(shù)量充足、質(zhì)量合乎要求的配合煤。其工藝流程為：原料煤T受煤坑T煤場T斗槽T配煤盤T粉碎機(jī)T煤塔。1、煤原料的特性及配煤原則 氣煤氣煤的煤化程度比長焰煤高，煤的分子結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈多且長，含氧量高。在熱解過程中，不僅側(cè)鏈從縮合芳環(huán)上斷裂，而且側(cè)鏈本身又在氧鍵處斷裂，所以生成了較多的膠質(zhì)體，但黏度小， 流動性大，其熱穩(wěn)定性差，容易分解。在生成半焦時，分解出大量的揮發(fā)性氣體，能夠固化的部分 較少。當(dāng)半焦轉(zhuǎn)化成焦炭時，收縮性大，產(chǎn)生了很多裂紋，大部分為縱裂紋，所以焦炭細(xì)長易碎。在配煤中，氣煤含量多，

5、將使焦炭塊度降低，強(qiáng)度低。但配以適當(dāng)?shù)臍饷?，可以增加焦炭的收縮性，便于推焦，又保護(hù)了爐體，同時可以得到較多的化學(xué)產(chǎn)品。由于中國氣煤儲存量大，為了合 理的利用煉焦煤的資源，在煉焦時應(yīng)盡量多配氣煤。 肥煤肥煤的煤化程度比氣煤高，屬于中等變質(zhì)程度的煤。從分子結(jié)構(gòu)看，肥煤所含的側(cè)鏈較多，但含氧量少，隔絕空氣加熱時能產(chǎn)生大量的相對分子質(zhì)量較大的液態(tài)產(chǎn)物，因此，肥煤產(chǎn)生的膠質(zhì)體ib I. I數(shù)量最多，其最大膠質(zhì)體厚度可達(dá) 25mm以上，并具有良好的流動性，且熱穩(wěn)定性也好。肥煤膠質(zhì) 體生成溫度為320C,固化溫度為460C,處于膠質(zhì)體狀態(tài)的溫度間隔為140C。如果升溫速度為3C /min，膠質(zhì)體的存在時間可

6、達(dá)50min,因此決定了肥煤黏結(jié)性最強(qiáng)，是中國煉焦煤的基礎(chǔ)煤種之一。 由于揮發(fā)性高，半焦的熱分解和熱縮聚都比較劇烈，最終收縮量很大，所以生成焦炭的類問較多， 又深又寬，且多以橫裂紋出現(xiàn)，故易碎成小塊，耐磨性差，高揮發(fā)性的肥煤煉出的焦炭的耐磨強(qiáng)度 更差一些。肥煤單獨煉焦時，由于膠質(zhì)體數(shù)量多，又有一定的黏結(jié)性，膨脹性較大，導(dǎo)致推焦困難。在配煤中，加入肥煤后，可起到提高黏結(jié)性的作用，所以肥煤是煉焦配煤中的重要組分，并為多配入黏結(jié)性較差的煤提供了條件。 焦煤焦煤的變質(zhì)程度比肥煤稍高，揮發(fā)性比肥煤低，分子結(jié)構(gòu)中大分子側(cè)鏈比肥煤少， 含氧量較低。 熱分解時產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物比肥煤少，但熱穩(wěn)定性更高，膠質(zhì)體數(shù)量

7、多，黏性大，固化溫度較高，半 焦收縮量和收縮速度均較小，所以煉焦出的焦炭不僅耐磨強(qiáng)度高、焦塊大、裂紋少，而且抗碎強(qiáng)度 精心整理 也好。就結(jié)焦性而言，焦煤是最好的能煉制出高質(zhì)量焦炭的煤。配煤時，焦煤的配入量可在較寬的范圍內(nèi)波動，且能獲得強(qiáng)度較高的焦炭。所以配入焦煤的目的是增加焦炭的強(qiáng)度。 瘦煤瘦煤的煤化程度較高，是低揮發(fā)性的中等變質(zhì)程度的黏結(jié)性煤，加熱時生成的膠質(zhì)體少，黏度 大。單獨煉焦時，能得到塊度大、裂紋少、抗碎強(qiáng)度高的焦炭，但焦炭的熔融性很差，焦炭的耐磨 性也差。在配煤時配入瘦煤可以提高焦炭的塊度，作為煉焦配煤效果較好。為了保證焦炭的質(zhì)量，利于生產(chǎn)操作，配煤應(yīng)遵循以下原則： 配合煤的性質(zhì)與

8、本廠的煤料預(yù)處理工藝以及煉焦條件相適應(yīng)，保證煉出的焦炭質(zhì)量符合規(guī)定 的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，滿足用戶的需求。 焦?fàn)t生產(chǎn)中，注意不要產(chǎn)生過大的膨脹壓力，在結(jié)焦末期要有足夠的收縮度，避免推焦困難 和損壞爐體。 充分利用本地區(qū)的資源，做到運(yùn)輸合理，盡量縮短煤源的平均距離，便于車輛的調(diào)配，降低 生產(chǎn)成本。 在盡可能的情況下，適當(dāng)多配一些高揮發(fā)性的煤，以增加化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率。 在保證煤炭質(zhì)量的前提下，應(yīng)多配氣煤等弱黏結(jié)性煤，盡量少用優(yōu)質(zhì)焦煤，努力做到合理利 用中國的煤炭資源。2、配煤過程當(dāng)需要哪種煤時，用堆取料機(jī)通過皮帶把煤輸送到斗槽里，斗槽里的煤再次通過皮帶送向配煤 盤按要求進(jìn)行配煤。焦化廠配煤比一般為：氣煤

9、28%,焦煤45%,肥煤18%，瘦煤9%。在進(jìn)行配 煤時，焦化廠采用的是利用核子秤進(jìn)行衰減， 通過信號的轉(zhuǎn)換傳到電腦上進(jìn)行控制的。 信號控制流I - . I ;程為：Cs-137煤料（衰減）電離室（惰性氣體）電流放大器、變送單元稱重頻率信號、 變速信號f電腦系統(tǒng)。3、煤的粉碎焦化廠備煤車間的原料煤的精細(xì)度為 70%80%,含義為v 3mm的煤料占總重量的百分?jǐn)?shù)。在 進(jìn)入粉碎機(jī)之前，一部分達(dá)到原料煤細(xì)度的煤直接由皮帶運(yùn)往煤塔， 另一部分未達(dá)標(biāo)的由配煤工段 運(yùn)來的配合煤則先經(jīng)除鐵裝置將煤料中的鐵件吸凈后進(jìn)入粉碎機(jī)， 再由皮帶運(yùn)往煤塔。在焦化廠的 配煤車間用的是可逆錘式粉碎機(jī)，在粉碎機(jī)旁還設(shè)有除塵裝

10、置。二、煉焦所謂高溫?zé)捊?，就是煤在隔絕空氣加熱到 950-1050C，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、黏結(jié)、固化、精心整理收縮等過程最終得到焦炭。1、煉焦生產(chǎn)工藝流程由備煤車間送來的配合煤裝入煤塔，裝煤車按作業(yè)計劃從煤塔取煤，經(jīng)計量后裝入炭化室內(nèi)。煤料在炭化室內(nèi)經(jīng)過一個結(jié)焦周期的高溫干餾制成焦炭并產(chǎn)生荒煤氣。炭化室內(nèi)的焦炭成熟后，用推焦車推出，經(jīng)攔焦車導(dǎo)入熄焦車內(nèi)，并由電機(jī)車牽引熄焦車到熄焦塔內(nèi)進(jìn)行*熄焦。熄焦后的焦炭卸至涼焦臺上，冷卻一定時間后送往篩焦工段，經(jīng)篩分按級別貯 存待運(yùn)。煤在炭化室干餾過程中產(chǎn)生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，經(jīng)過上升管、橋管進(jìn)入集氣管。約700C左右的荒煤氣在橋管內(nèi)被氨水噴灑

11、冷卻至 90C左右。荒煤氣中的焦油等同時被冷凝下來。 煤氣和冷凝下來的焦油等同氨水一起經(jīng)過吸煤氣管送入煤氣凈化車間。焦?fàn)t加熱用的焦?fàn)t煤氣，由外部管道架空引入。焦?fàn)t煤氣經(jīng)預(yù)熱后送到焦?fàn)t地下室，通過下噴 管把煤氣送入燃燒室立火道底部與由廢氣交換開閉器進(jìn)入的空氣匯合燃燒。燃燒后的廢氣經(jīng)過立火道頂部跨越孔進(jìn)入下降氣流的立火道， 再經(jīng)蓄熱室，又格子賺把廢氣的部分顯熱回收后， 經(jīng)過小煙 道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪排入大氣。2、焦?fàn)t結(jié)構(gòu)分析現(xiàn)代焦?fàn)t爐體最上部是爐頂，爐頂之下為相間配置的燃燒室和炭化室， 爐體下部有蓄熱室和連接蓄熱室和燃燒室的斜道區(qū)，每個蓄熱室下部的小煙道通過交換開閉器與煙道連接

12、。煙道設(shè)在焦?fàn)t基礎(chǔ)內(nèi)或基礎(chǔ)兩側(cè)，煙道末端通向煙囪。因此焦?fàn)t由二室兩區(qū)組成，即炭化室、燃燒室、畜熱室、 斜道區(qū)、爐頂區(qū)和基礎(chǔ)部分。1）炭化室炭化室是接受煤料并對裝爐煤料隔絕空氣進(jìn)行干餾焦碳的爐室，一般由硅質(zhì)耐火材料砌筑而成。 I- I I炭化室位于兩側(cè)燃燒室之間，頂部由 3-4個加煤孔，并有1-2個導(dǎo)出干餾煤氣的上升管，它的兩端 為內(nèi)襯耐火材料的鑄鐵爐門。2）燃燒室燃燒室位于炭化室兩側(cè)，是煤氣燃燒的地方，煤氣與空氣在其中混合燃燒，產(chǎn)生的熱量傳給爐墻，間接加熱炭化室中煤料，對其進(jìn)行高溫干餾。燃燒室一般用硅磚砌筑。其中成對的隔墻上部有 跨越孔，下部取消了邊火道的循環(huán)孔，防止了短路。立火道底部的兩個斜

13、道區(qū)出口設(shè)置在燃燒室中 心線的兩側(cè)，3）蓄熱室蓄熱室作用就是利用蓄積廢氣的熱量來預(yù)熱燃燒所需的空氣和貧煤氣。燃燒室正下方為主墻，主墻內(nèi)有垂直磚煤氣道，焦?fàn)t煤氣由地下室煤氣與主管經(jīng)此道送入立火道底部與空氣混合燃燒。 由 于主墻兩側(cè)氣流導(dǎo)向，中間又有磚煤氣道，壓差大容易串漏。為使蓄熱室長向氣流均勻分布，采用擴(kuò)散式算子磚，配置不同孔徑的擴(kuò)散或收縮孔型，蓄熱室隔墻均用硅磚砌筑，且其內(nèi)表面襯有黏土 磚。4）斜道區(qū)連接蓄熱室和燃燒室的通道為斜道區(qū)，它位于蓄熱室頂部和燃燒室底部之間，用于導(dǎo)入空氣和煤氣，并將其分配到每個立火道中，同時排除廢氣。燃燒室的每個立火道與其相應(yīng)的斜道相連，當(dāng)用焦?fàn)t煤氣加熱時，由兩個斜

14、道送入空氣和導(dǎo)出廢氣，而焦?fàn)t煤氣由垂直磚煤氣道進(jìn)入。 當(dāng)用貧煤 氣加熱時，一個斜道送入煤氣，另一個斜道送入空氣，換向后兩個斜道均導(dǎo)出廢氣。斜道口布置調(diào) 節(jié)磚，在確定斜道斷面尺寸時，一般應(yīng)使斜道口阻力占上升氣流斜道總阻力的2/3-3/4 ;為了保持爐頭溫度，應(yīng)使?fàn)t頭斜道出口斷面比中部大 50%-60%;斜道口的傾斜角一般不應(yīng)低于 30，斜道 斷面逐漸縮小的夾角一般小于7等等。3、護(hù)爐機(jī)械設(shè)備焦?fàn)t四大車有：裝煤車、推焦車、攔焦車和熄焦車。其中裝煤車是在焦?fàn)t爐頂上由煤塔取煤并 往炭化室裝煤的焦?fàn)t機(jī)械，推焦車的作用是完成啟閉機(jī)械爐門、推焦、平煤等操作，攔焦車的作用是啟閉焦側(cè)爐門將炭化室推出的爐餅通過導(dǎo)

15、焦槽導(dǎo)入熄焦車中以完成出焦操作，熄焦車的作用是用以接受炭化室推出的弘叫，并送往熄焦塔通過水噴灑而將其熄滅，然后再把焦炭卸至涼焦臺上。加熱煤氣供入設(shè)備，大型焦?fàn)t一般為復(fù)熱式，可用兩種煤氣加熱，作用是向焦?fàn)t輸送和調(diào)節(jié)加 壓煤氣?；拿簹鈱?dǎo)出設(shè)備包括：上升管、橋管、水封閥、集氣管、吸氣管、焦油盒以及相應(yīng)的噴灑氨水系統(tǒng)。其作用為：一是將出爐荒煤氣順利導(dǎo)出，不致因爐門刀邊附近煤氣壓力過高而引起冒煙冒火，I - . I ;但又要保持和控制炭化室在整個結(jié)焦過程中為正壓；二是將出爐荒煤氣適度冷卻，不致因溫度過高 而引起設(shè)備變形，阻力聲高和鼓風(fēng)、冷凝的負(fù)荷增大，但又要保持焦油和氨水良好的流動性。4、熄焦、篩焦過程

16、和設(shè)備焦化廠采用的是濕法熄焦，其熄焦系統(tǒng)包括熄焦塔、噴灑裝置、水泵、粉焦沉淀池及粉焦抓鉤等。熄焦過程為：熄焦車開進(jìn)熄焦塔時，利用紅外線感受器，接收紅焦本身社出的紅外線而發(fā)出訊號電流，經(jīng)電流放大觸發(fā)電路啟動熄焦水泵，并借助電子定時裝置控制熄焦時間。熄焦時大約有 20%的水蒸發(fā)，未蒸發(fā)的水流入粉焦沉淀池，澄清后的水流入清水池循環(huán)利用。熄焦后的焦炭卸至 涼焦臺上，停放30-40min,使其水分蒸發(fā)和冷卻，個別尚未全部熄滅的紅焦，再人工用水補(bǔ)充熄滅。篩焦按粒度大小將焦炭分為 60-80mm、40-60mm、25-40mm、10-25mm、 10mm等級別，主 要設(shè)備有輥軸篩和共振篩。一般大型焦化廠均設(shè)

17、有焦倉和篩焦樓，將大于40mm的焦炭用輥軸篩篩 出，經(jīng)膠帶機(jī)送往塊焦倉。輥軸篩下的焦炭經(jīng)雙層振動篩分成其他三級，分別進(jìn)入倉庫。三、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收1、煤氣的初冷和焦油的回收1）荒煤氣的主要成分有凈焦?fàn)t煤氣、水蒸氣、煤焦油氣、苯族烴、氨、萘、硫化氫、其他硫化 物、氰化氫等氰化物、吡啶鹽等?；厥丈a(chǎn)工藝的組成為：焦?fàn)t炭化室生成的荒煤氣在化學(xué)產(chǎn)品回收車間進(jìn)行冷卻、輸送、回收 煤焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時凈化煤氣。煤氣凈化車間由冷凝鼓風(fēng)工段、HPF脫硫工段、硫銨工段、終冷洗苯工段、粗苯蒸餾工段等工段組成，其煤氣流程如下：荒煤氣一初冷器一 電捕焦油器f鼓風(fēng)機(jī)f預(yù)冷塔f脫硫塔f噴淋式飽和器f洗

18、終冷塔f洗苯塔f凈煤氣?；厥諢捊够瘜W(xué)產(chǎn)品具有重要的意義。煤在煉焦時，除有75%左右變成焦炭外，還有25%左右生成多種化學(xué)產(chǎn)品及煤氣。來自焦?fàn)t的荒煤氣，經(jīng)冷卻和用各種吸收劑處理后，可以提取出煤焦油、 氨、萘、硫化氫、氰化氫及粗苯等化學(xué)產(chǎn)品，并得到凈焦?fàn)t煤氣，氨可以用于制取硫酸銨和無水氨； 煤氣中所含的氫可用于制造合成氨、合成甲醇、雙氧水、環(huán)己烷等，合成氨可進(jìn)一步制成尿素、硝 酸銨和碳酸氫銨等化肥；所含的乙烯可用于制取乙醇和三氯乙烷的原料， 硫化氫是生產(chǎn)單斜硫和元 素硫的原料，氰化氫可用于制取黃血鹽鈉或黃血鹽鉀； 粗苯和煤焦油都是很復(fù)雜的半成品， 經(jīng)精制 加工后，可得到的產(chǎn)品有：二硫化碳、苯、甲苯

19、、三甲苯、古馬隆、酚、甲酚和吡啶鹽及瀝青等， 這些產(chǎn)品有廣泛的用途，是合成纖維、塑料、染料、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、耐輻射材料、耐高溫i 嚴(yán) b I I 尹 Iz J材料以及國防工業(yè)的重要原料。來自焦?fàn)t82C的荒煤氣，與焦油和氨水沿吸煤氣管道至氣夜分離器，氣夜分離后荒煤氣由上部 出來，進(jìn)入橫管式初冷器分兩段冷卻。上段用循環(huán)水，下段用低溫水將煤氣冷卻到21-22C。由橫管式初冷器下部排出的煤氣，進(jìn)入電捕焦油器，除掉煤氣中夾帶的焦油，再由鼓風(fēng)機(jī)壓送至脫硫工 段。由氣夜分離器分離下來的焦油和氨水首先進(jìn)入機(jī)械化氨水澄清槽，在此進(jìn)行氨水、焦油和焦油 渣的分離。上部的氨水流入循環(huán)氨水中間槽，再由循環(huán)氨水泵送

20、到焦?fàn)t集氣管噴灑冷卻煤氣，剩余氨水送至剩余氨水槽。澄清槽下部的焦油靠靜壓流入焦油分離器，進(jìn)一步進(jìn)行焦油和焦油渣的沉降 分解，焦油用焦油泵送往油庫工段焦油貯槽。 機(jī)械化氨水澄清槽和焦油分離器底部沉降的焦油渣刮 至焦油渣車，定期送往煤場，人工摻入煉焦煤中。進(jìn)入剩余氨水槽的剩余氨水用剩余氨水泵送入除焦油器，脫除焦油后自流到剩余氨水中間槽， 再用剩余氨水中間泵送至硫銨工段剩余蒸氨裝置，脫除的焦油自流到地下放空槽。2、脫硫工段（HPF脫硫法）煤氣一預(yù)冷器-脫硫塔-液封槽-（脫硫液）反應(yīng)槽-再生塔-泡沫塔-（清夜）反應(yīng)槽鼓風(fēng)機(jī)后的煤氣進(jìn)入預(yù)冷塔與塔頂噴灑的循環(huán)冷卻水逆向接觸，被冷至 30C，預(yù)冷后的煤氣進(jìn)

21、 入脫硫塔，與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸以吸收煤氣中的硫化氫 （同時吸收煤氣中的氨，以補(bǔ) 充脫硫液中的堿源）。脫硫后煤氣被送入硫銨工段。吸收了 H2S、HCN的脫硫液自流至反應(yīng)槽，然后用脫硫液泵送入再生塔，同時自再生塔底部通 入壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得到氧化再生。再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)使 用。浮于再生塔頂部的硫磺泡沫，利用液位差自流入泡沫槽，硫泡沫經(jīng)泡沫泵送入熔硫釜中，用中 壓整齊熔硫，清夜流入反應(yīng)槽，硫磺裝袋外銷。為避免脫硫液鹽類積累影響脫硫效果，排出少量廢液送往配煤。3、硫銨工段（噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨）由脫硫及硫回收工段送來的煤氣經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入噴淋式硫銨飽和器上段的噴淋室，在此煤氣與循 環(huán)母液充分接觸，使其