典型焦化化產工藝

山西宏安焦化科技有限公司生產調度科宋天偉二0一二年九月化產工藝

綜述：焦化工藝一、化產工藝概述二、化產工藝選擇三、典型的化產工藝流程四、機焦廠化產工藝流程五、工藝易出現的問題六、展望

備煤車間將煉焦配合煤運到煤塔上，煉焦車間用裝煤車將煤料裝入焦爐炭化室內。在隔絕空氣下加熱至1000℃左右現成焦炭，在次過程中形成粗煤氣。經過鼓風機的抽吸到達煤氣凈化車間進行回收、凈化后送各用戶利用。

焦炭成熟后用推焦車推出，經過攔焦車倒焦柵接入熄焦車或干熄焦焦罐車，經過濕熄或干熄后送入篩儲焦樓，供用戶使用。焦化工藝綜述機焦廠焦化工藝流程S6G197G17高壓氨水焦油氨水G10焦炭W3S1G1G2G11G20G7W4蒸氨廢水G5G8轉運G9篩焦塵G3G6G5裝煤煙氣W2剩余氨水循環(huán)氨水荒煤氣煉焦用煤受煤坑粉碎機煤塔出焦地面站焦爐上升管集氣管干熄爐沉淀池熄焦塔晾焦臺外運焦炭出焦煙氣機械化澄清槽蒸氨塔再生塔脫苯塔洗苯塔氣液分離器初冷器電捕焦油器鼓風機預冷塔脫硫塔噴淋式飽和器終冷塔S2焦油渣焦油儲槽脫硫液硫泡沫硫銨板框壓濾機富油S5洗油殘渣粗苯貯槽煤氣送用戶G14、G15、G16燃燒廢氣回爐煤氣W4廢水G13氨汽裝煤地面站煙囪貯焦場煤堆場篩焦焦炭焦炭中間氨水槽剩余氨水槽油庫硫餅W5循環(huán)冷卻水S3脫硫廢液S3酸焦油結晶槽硫化床干燥器分離器粗苯貧油G12干燥尾氣G18無組織廢氣W7粗苯分離水W6冷凝液一、化產工藝概述1、煉焦化學產品組成：荒煤氣中除凈焦爐煤氣外主要組成為：（g/m3）水蒸汽250~450焦油氣80~120粗苯30~45氨8~16硫化氫6~30氰化物1.0~2.5砒啶鹽基0.4~0.6萘8~12硫化物2~2.5

2、煉焦化學產品的產率

在工業(yè)生產的條件下，高溫煉焦時各種化學產品的產率為：（對干煤的質量%）焦炭73~78凈焦爐煤氣15~19焦油3~4.5粗苯0.8~1.4氨0.25~0.35化合水2~4其他0.9~1.1

3、化產工藝主要組成⑴煤氣冷凝與鼓風⑵脫硫與脫氰⑶脫氨、剩余氨水的處理⑷終冷與脫苯⑸苯和焦油的精制⑹污水處理二、化產工藝的選擇

由于用戶對煤氣的不同要求、生產規(guī)模、工藝要求及現場條件的限制，化產工藝也呈現出不同的類型。煤氣中除氫、甲烷、乙烯等成分外，其他含量雖少但危害很大，這些有害成分如下：（1）萘：是焦油重要組成部分，極易升華，以固體結焦析出，會堵塞設備和管路。（2）焦油：會給回收苯、氨帶來不利影響。（3）水：煤氣中含有水溶性酸、堿性物質，溶于水后會引起設備、管路腐蝕。（4）硫化氫及硫化物：是引起煤氣設備腐蝕的主要原因，腐蝕生成的硫化鐵會引起管路堵塞，燃燒時生成二氧化硫會污染大氣，污染環(huán)境。

（5）氰化氫：有劇毒，其水溶液腐蝕設備。生成引起管道堵塞的鐵鹽。和硫化合生成硫氰酸鹽，溶于水產生很高的化學需氧量。（6）氨：其水溶液腐蝕設備和管路。生成的銨鹽（碳酸銨、氯化銨等）引起管道堵塞。燃燒時產生氧化氮污染空氣。（7）氧化氮：一氧化氮及其與氧作用生成的過氧化氮能與煤氣中丁二烯、苯乙烯、環(huán)戊二烯等聚合成復雜的化合物，以膠質粒子懸浮于煤氣中，沉積下來稱為煤氣膠，會堵塞儀表。（8）不飽和碳氫化合物：雙鏈的不飽和碳氫化合物（苯乙烯、茚等）在有機硫化物觸媒作用下，能聚合生成“液相膠”而引起障害。焦爐煤氣的精制程度煤氣用途煤氣成份，g/m3氨苯類萘焦油硫化氫有機硫氰化氫鐵廠自用＜0.03-0.12-40.2-0.7＜0.05＜0.2＜0.5＜0.05-0.5城市民用＜0.03-0.12-4＜0.05-0.2＜0.050-0.020.05-0.20-0.011、煤氣用戶的要求普通用戶：脫硫并凈化到一般要求。特殊用戶：深度脫硫、脫氰，有時對磷含量也有要求。2、煤氣初冷方式采用間接冷卻方式采用直接冷卻方式采用間接冷卻和直接冷卻相相結合的方式現在由于工業(yè)用水的價格上漲和用量的控制，很多焦化廠采用橫管初冷器處理煤氣。3、脫硫方法的選擇

（1）干法脫硫

根據脫硫劑的不同，有氫氧化鐵法，活性炭法。

（2）濕法脫硫

一般分為吸收法和氧化法。其中氧化法流程簡單、脫硫效率高，能直接回收硫磺產品得到了廣泛的應用。目前，主要采用改良A.D.A法和HPF法、栲膠法等。4、脫氨方法的選擇包括煤氣中氨的脫除和剩余氨水的處理（1）硫酸銨的生產包括飽和器法和無飽和器法。（2）剩余氨水的加工氨水蒸餾的原料為剩余氨水。利用蒸汽通過蒸氨塔等設備對剩余氨水進行蒸餾以制取氨氣的方法。為提取黃血鹽有的焦化廠還有制取黃血鹽的流程。（3）濃氨水和無水氨的生產用水吸收煤氣中的氨制取濃氨水和利用磷酸二氫銨溶液吸收煤氣中的氨生成磷酸氫二銨溶液，然后加熱將氨解吸，獲得濃度極高的無水氨工藝，即弗薩姆流程。4、終冷與洗苯（1）煤氣終冷指煤氣的最終冷卻。在硫銨工藝中，飽和器后的煤氣溫度通常為55℃，而適宜的洗苯煤氣溫度為25℃，所以煤氣在洗苯前要進行冷卻，以滿足洗苯工藝的要求。在此期間煤氣中的萘要析出一部分所以，要進行萘的清除。除萘可以選擇機械化除萘、熱焦油洗萘等工藝。

（2）洗苯回收煤氣中的苯族烴可采用液體吸收法、固體吸收法和加壓冷凍法。洗苯塔也采用不同的類型。目前，焦化廠采用的有填料塔、板式塔和空噴塔。5、粗苯和焦油的精制因機焦廠沒有相應的粗苯和焦油的精制工藝，故該部分省略。6、焦化污水的處理焦化污水的處理有物理法、物理化學法、化學氧化法、生物化學法、污水重復使用。目前，焦化廠廣泛采用的主要有生物化學法。三、典型的化產工藝流程1、正壓流程指煤氣凈化設備都居于鼓風機后的工藝流程。具體又有生產硫銨（粗輕砒啶）的工藝流程、生產濃氨水的工藝流程、供城市煤氣用的工藝流程、焦爐煤氣凈化工藝流程等。2、全負壓工藝流程指全負壓操作的回收化學產品的工藝流程。該流程的優(yōu)點在于：在鼓風機前煤氣系統(tǒng)一直在低溫下操作，在洗氨前無需進行最終冷卻，在鼓風機內產生的壓縮熱留在煤氣中，可以彌補煤氣輸送時的熱損失。80年代末，我國先后引進了幾套全負壓回收工藝系統(tǒng)。3、工藝說明：對于鋼鐵聯合企業(yè)和生產冶金焦的的單獨焦化廠里，經常將化學產品回收車間按煤氣流動途徑分為如下幾個生產工段：煤氣冷鼓工段、氨回收（硫銨）工段、脫硫工段、粗苯回收工段、黃血鹽工段、油庫、綜合水工段、污水處理工段等。各工段的任務：（1）冷鼓工段是將焦爐煤氣從炭化室內吸出，并從出爐時的650-750℃經初冷器冷卻至25-35℃，使其中大部分的焦油和部分氨水冷凝下來，然后用鼓風機經電捕焦油器送到后面的回收工段（有的電捕焦油器在初冷器后，鼓風機前）。因為在較低的溫度下才有利于從煤氣中回收氨和粗苯。所以，煤氣出爐后先進行冷卻和冷凝是必要的。

氨回收工段的任務是回收煤氣中的氨，制取硫銨或濃氨水等，因為氨容易溶解在水或其他吸收劑中，使其吸收操作復雜化，先回收氨又可以減少損失，故氨的回收一般在煤氣冷卻冷凝后用直接法回收。但近年的HPF脫硫布置在氨回收之前，也有一定的代表性。粗苯回收工段任務是從煤氣中回收粗苯。一般該工段包括終冷、洗苯、苯的回收制取，還有的包括油庫。設置有粗苯精制的裝置，粗苯工段附屬于該裝置。脫硫工段的任務是凈化煤氣中的硫化氫，可以制得硫酸或硫磺產品。脫硫放在粗苯回收之前，對洗苯的洗油質量的穩(wěn)定有利。因為硫化氫會促進洗油的老化速度，但也有些焦化廠為簡化脫硫前冷卻過程，或只對部分民用煤氣進行脫硫，將脫硫設備放在粗苯回收工段的后面。綜合水工段的任務是保證回收車間需要的工藝冷卻水和全廠的生產、消防用水。有的綜合水還需保證生活用水。該工段是綜合循環(huán)水、制冷水、生產水的輸送的重要組成。污水處理工段是將焦化廠生產過程中產生的含酚、氰化氫、氰化物、硫氰化物、油類、硫化氫、砒啶、苯、萘等多種物質，其中以酚、氰的含量為最多，故也成為酚水。現在，大部分焦化廠都配套相應的污水處理裝置，來處置酚水。有的廠進行深度處理后，全部回用，減少了工業(yè)新水的使用，該工段或獨立成廠，成為節(jié)能減排的主要組成部分。煉焦化學產品回收（生產硫銨）流程煉焦化學產品回收（濃氨水）流程供用城市煤氣流程焦爐煤氣凈化工藝流程（邯鋼焦化廠）全負壓下操作的回收化學產品的工藝流程四、機焦廠采用的工藝流程

1、工藝說明（1）煤氣初冷采用橫管冷卻器；（2）電捕在鼓風機前；（3）采用HPF脫硫，板框壓濾機制取硫膏；（4）采用噴淋式飽和器制取硫銨；（5）采用一塔制取粗苯；（6）酚氰污水采用A-A-O（生物脫氮法）處理（7）塔器采用輕瓷填料亂堆鼓冷工段工藝流程圖焦油裝車泵溢流水氨水氣液分離器循環(huán)氨水中間槽焦油渣運至煤場機械化氨水澄清槽。焦油渣運至煤場機械化焦油澄清槽煤氣去初冷器地下放空槽循環(huán)氨水去焦爐循環(huán)氨水泵分離水去冷鼓工段分離水放空槽脫水管加熱用間接蒸汽焦油槽煤焦油生產工藝流程圖脫硫工段工藝流程圖硫酸銨工段工藝流程圖終冷洗苯工段工藝流程圖蒸氨工藝流程煤氣低溫水上水加熱用煤氣殘渣去油庫低壓蒸汽●貧油去洗苯塔低溫水下水管式爐二段貧油冷卻殘渣槽熱貧油熱貧油循環(huán)水上水循環(huán)水下水貧油泵貧富油換熱器再生器一段貧油冷卻脫苯塔貧油槽過熱蒸汽富油富油預熱后的富油◎從粗苯來的貧洗油合格后送油庫分離水低溫水上下水從油庫來的新洗油回流泵洗苯塔富油槽新洗油槽回流槽油汽換熱器分離缸水分離缸富油泵富油泵粗苯冷凝冷卻器粗苯中間槽產品泵粗苯蒸汽粗苯粗苯工藝流程圖五、工藝易出現的問題1、初冷器的堵塞和腐蝕初冷器操作中堵塞和腐蝕是最常見也是最頭疼的問題。由于煤氣中的焦油含大量的萘，造成初冷器堵塞的罪魁禍首是萘。平時操作和日常檢修時，需關注萘的問題。要把含萘高的油（也叫冷凝液）排出初冷器的噴灑系統(tǒng)，降低系統(tǒng)中萘的量。同時，水路中的泥沙雜質的存在也會導致水路的堵塞。腐蝕是不可避免的。由于水中各種物質的含量和水處理劑的不匹配，造成水路的電化學腐蝕和化學腐蝕，導致初冷器的串漏。2、脫硫系統(tǒng)脫硫液和硫的去向HPF脫硫是2003年開始大量投資新建焦化廠興建的脫硫工藝。其優(yōu)點是流程短、不需外加堿液，催化劑用量少，操作費用低，一次性投資省。脫硫廢液送往配煤，工藝簡單，無污染。實際運行8年來，設備、管路腐蝕嚴重，脫硫廢液無去向，硫膏利用率低。HPF脫硫實際是一種不成熟的工藝。目前，脫硫機理和廢液已成為其的軟肋。急需新的工藝的支持和發(fā)展。3、硫銨工藝噴淋式飽和器制取硫酸銨的工藝是成熟的工藝，其產品質量穩(wěn)定。設備、管路的材質歲然使用SUS316L不銹鋼，但腐蝕問題依然嚴重。硫銨預熱器由于堵塞問題，加大了系統(tǒng)的阻力，需要重新考慮適用性。由于對環(huán)境保護和職業(yè)健康的重視，硫銨的粉塵也成為無法回避的課題。需要我們重新考慮干燥器的結構和包裝機的粉塵收集處理設施。

4、酚氰污水處理

采用A-A-O（生物脫氮法）處理含酚氰污水是通過細菌的生物化學作用將污水中的氮物質經硝化和反硝化脫氮過程，逐步轉化為氮氣。即廢水在好氧池中進行硝化作用，使NH3-N氧化為NO2-,進一步氧化為NO3-,然后在缺氧池中進行反硝化反應，使硝態(tài)氮還要成氮氣逸出。采用干熄焦的焦化廠，污水的出路是一個很大的問題。有的建議是對廢水進行深度處理，達到工業(yè)用水的標準，全部回用。也有設立專門的污水處理廠處理污水，進行綜合處置。污泥的出路也是需要解決的問題。機焦廠的污泥已經增加了設備進行專門的處理，然后運到煤場摻配煉焦。5、化工企業(yè)面臨的安全問題由于化工企業(yè)介質的危險性、毒害性和國家安全生產的要求，化工企業(yè)面臨的安全問題已日益凸顯。重大危險源、易制毒化學品、及職業(yè)病防治的重視，化工企業(yè)有必要也有義務對主要的安全方面的隱患和措施進行治理和排查，從而成為真正意義上的本質安全的企業(yè)。

5.1、煤氣事故的預防技術措施：封——嚴密性，鋼管材質、焊縫質量；耐壓設計（材料、結構）隔——設可靠隔斷裝置（如盲板）、逆止裝置（逆止閥）、緊急切斷裝置；堵——設汽封、氮封，保持壓力；防爆電氣泄——設防爆閥、爆破膜、防爆水封、安全閥、泄爆M2/M3不小于1/10，門窗外開；放——設事故放散、調壓放散裝置、通風排氣裝置控——含氧量、CO、壓力、溫度、流量、柜位、液位檢測監(jiān)控；

(3)防斷裂1）煤氣管道和設備應防止由于積水、沖刷以及施工開挖等原因引起地基沉降、坍塌而造成斷裂、倒塌；2）檢修中嚴禁以煤氣管道為吊裝支架。（負壓管道最危險）

2、系統(tǒng)的可靠隔離（1）可靠隔斷裝置

1）盲板主要適用于煤氣設施檢修或擴建延伸的部位。不能以關閥門代替打盲板。

2）不可靠隔斷裝置眼鏡閥、扇形閥、密封蝶閥、旋塞、盤形閥、閘閥等不能單獨作為可靠隔斷裝置。

（4）逆止裝置凡煤氣倒流會造成泄露或爆炸可能的皆需裝逆止（止回）裝置：2）當燃燒裝置采用強制送風的燃燒嘴時，煤氣支管上應裝止回裝置或自動隔斷閥。在空氣管道上應設泄爆膜。3）水封給水管設逆止閥；3、系統(tǒng)與外界的隔離系統(tǒng)的操作部位、活動部件、排水部位等不能用固定的方法與外界的隔離時，要采取封堵措施：排水器、焦油、洗油排放口水封或油封的有效高度應為煤氣計算壓力至少加500mm；4、系統(tǒng)爆炸壓力泄放煤氣設備易發(fā)生爆炸的部位應安裝泄爆閥電除塵器、電捕焦油器應設有泄爆裝置；布袋除塵器箱體應采用泄爆裝置；當燃燒裝置采用強制送風的燃燒嘴時，在空氣管道上應設泄爆膜。5、系統(tǒng)煤氣放散不應在廠房內或向廠房內放散煤氣。

5.2、煤氣操作與檢修安全

2.1、煤氣設施的操作（1）除有特別規(guī)定外，任何煤氣設備均必須保持正壓操作；（正壓著火；負壓爆炸）（2）煤氣設施的安全運行壓力不少于500Pa，低于此壓力，應采取保壓措施；（3）通常，可由煤氣柜向管網輸出煤氣或向設備充氮氣、蒸汽來保壓。2.2、煤氣設施的停運

（1）煤氣設備短時間停止生產應采取保壓措施；（防止吸進空氣，形成爆炸性氣體）

（2）煤氣設備短時間停止生產而保壓又有困難時，則應可靠地切斷煤氣來源，并將內部煤氣吹凈。（防止吸進空氣，形成爆炸性氣體）

（3）正在生產的煤氣設備和不生產的煤氣設備必須可靠斷開，切斷煤氣來源時必須用盲板。（防止串漏，串通，停蒸汽后將煤氣引入造成中毒，入澡堂）2.3、煤氣設施的開工送煤氣前，對煤氣設備及管道內的空氣須用蒸汽或氮氣趕凈，然后用煤氣趕蒸汽或氮氣，并逐段做爆發(fā)試驗，合格后，方可送給用戶。2.4、煤氣設施的吹掃和置換

（1）吹掃和置換煤氣設施內部的煤氣，應用蒸汽、氮氣或煙氣為置換介質。吹掃或引氣過程中，嚴禁在煤氣設施上栓、拉電焊線，煤氣設施周圍40m內嚴禁火源；（2）煤氣系統(tǒng)的各種塔器及管道在停產通蒸汽吹掃煤氣合格后，不應關閉放散管（防止吸扁）開工時，若用蒸汽置換空氣合格后，可送入煤氣，待檢驗煤氣合格后，才能關閉放散管，但嚴禁在設備內存在蒸汽時驟然噴水，以免形成真空壓損設備；

（3）凡用惰性氣體吹掃和置換過的煤氣設施，應再用空氣吹掃和置換惰性氣體；并打開設施的人孔、放散管、保持氣體流通；（4）煤氣設施內部氣體置換是否達到預定要求，應按預定目的，根據含氧量和一氧化碳分析或爆發(fā)試驗確定；

2.5、進入煤氣設備內工作（1）吹掃和置換合格的煤氣設備，由于停置時間長，由于下列原因而有煤氣產生：—與運行中的設備沒有可靠隔斷（以關閥門代替盲板）而竄入煤氣；—設備內表層沉積物或設備內容物吸附的煤氣釋放；—設備內吹掃死角區(qū)的煤氣擴撒。（2）進入煤氣設備內部工作時，必須對設備內氣體重新進行分析。安全分析取樣時間不應早于動火或進塔（器）前半小時。

（3）取樣應有代表性，防止死角。當煤氣比重大于空氣時，取中、下部各一氣樣；煤氣比重小于空氣時，取中、上部各一氣樣。（4）根據作業(yè)目的確定安全分析合格要求：—進入設備內作業(yè)，O2不少于18%、CO符合作業(yè)時間要求；—設備內、外動火，爆發(fā)試驗合格；（5）經檢測合格后，允許進入煤氣設施內工作時，應攜帶一氧化碳及氧氣監(jiān)測裝置，并采取防護措施，設專職監(jiān)護人；

（6）CO含量與作業(yè)時間要求CO<30mg/m3——可較長時間工作；CO30~50m