煤化工工藝學(xué)第4章第三節(jié)

4.3焦油的回收

從焦?fàn)t炭化室生成的荒煤氣在化產(chǎn)回收車間進(jìn)行冷卻、輸送，回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)凈化煤氣。這一方面是為得到有用的化學(xué)產(chǎn)品，另一方面是為了便于煤氣順利地輸送、儲(chǔ)存和用戶(yònghù)的使用。煤氣中的焦油霧是在煤氣冷卻過(guò)程中形成的，焦化廠一般采用冷卻、冷凝的方法除去煤氣中的焦油和水；用電捕方法除少量的焦油霧?；拿簹庵兴褂驼魵?0~120g/m3，在初冷過(guò)程中，除有絕大部分冷凝下來(lái)形成焦油液體外，還會(huì)形成焦油霧，以內(nèi)充煤氣的焦油氣泡或極細(xì)的焦油滴(φ1~17μm)存在于煤氣中。由于焦油霧滴又輕又小，其沉降速度小于煤氣運(yùn)行速度，因而懸浮于煤氣中并被煤氣帶共二十頁(yè)初冷器后煤氣中焦油霧的含量一般為2~5g/m3（立管初冷器后）或1.0~2.5g/m3（橫管冷卻器后或直接冷卻塔后）。煤氣中焦油霧需較徹底地清除，否則對(duì)化產(chǎn)回收操作產(chǎn)生嚴(yán)重影響。焦油霧在飽和器凝結(jié)下來(lái)，會(huì)使硫銨質(zhì)量變壞，酸焦油增多，并可能使母液起泡沫，降低母液密度，而使煤氣有從飽和器滿流槽中沖出的危險(xiǎn)；焦油霧進(jìn)入洗苯塔內(nèi)，會(huì)使洗油質(zhì)量變壞，影響粗苯的回收；當(dāng)煤氣進(jìn)行脫除硫化氫時(shí)，焦油霧會(huì)使脫硫塔脫硫效率降低，對(duì)水洗氨系統(tǒng)，焦油霧會(huì)造成煤氣脫萘效果(xiàoguǒ)差和洗氨塔的堵塞。因此，必須采用專門的設(shè)備予以清除，化產(chǎn)回收工藝要求煤氣中所含焦油量最好低于0.02g/m3。從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來(lái)看，采用電捕焦油器最為經(jīng)濟(jì)可靠。共二十頁(yè)4.3.1焦油氨水分離

初冷器的煤氣冷凝液由初冷器上段和下段分別流出，分別進(jìn)入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤氣冷凝液分別溢流至上、下段冷凝液循環(huán)槽，分別由上、下段冷凝液循環(huán)泵送至初冷器上下段噴淋洗滌除萘及焦油，如此循環(huán)使用，下段冷凝液循環(huán)槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循環(huán)槽，上段冷凝液循環(huán)槽多余部分由泵抽送至機(jī)械化氨水澄清槽。從氣液分離器分離的焦油、氨水與焦油渣并聯(lián)進(jìn)入三臺(tái)機(jī)械化氨水澄清槽。澄清后分離成三層，上層為氨水，中層為焦油，下層(xiàcéng)為焦油渣。分離的氨水并聯(lián)進(jìn)兩臺(tái)循環(huán)氨水槽，然后用循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t冷卻荒煤氣及初冷器上段和電捕焦油器間斷吹掃噴淋使用。多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送

至脫硫工段進(jìn)行蒸氨。分離的焦油靠靜壓流入機(jī)械化焦油澄清槽，進(jìn)一步進(jìn)行焦油與焦油渣的沉降分離，焦油用焦油泵送至酸堿油品庫(kù)區(qū)焦油槽。分離的焦油渣定期送往煤場(chǎng)摻混煉焦。共二十頁(yè)機(jī)械化氨水澄清槽和離心分離相結(jié)合的方法應(yīng)用(yìngyòng)較為廣泛，其工藝流程如圖4-11由集氣管來(lái)的液體混合物先進(jìn)入機(jī)械化氨水澄清槽，分離了氨水的焦油由此進(jìn)入焦油脫水澄清槽，然后泵送連續(xù)式離心沉降分離機(jī)除渣，分離出的焦油渣放入收集槽，凈化的焦油放入焦油中間槽，再送入貯槽。

圖4-11重力沉降和離心分離結(jié)合(jiéhé)的焦油氨水分離工藝1—氨水澄清槽；2—焦油脫水澄清槽；3—臥式離心沉降分離機(jī)；4—焦油渣收集槽；5—焦油中間槽；6—焦油貯槽；7——氨水中間槽；8—氨水槽共二十頁(yè)焦油中水分、灰分、甲苯不溶物是焦油質(zhì)量的重要指標(biāo)，它主要取決于冷凝工序的生產(chǎn)操作。操作中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）焦油氨水澄清槽內(nèi)應(yīng)保持一定的焦油層厚度，—般為1.5～2m，排出焦油時(shí)應(yīng)連續(xù)均勻，不宜過(guò)快，要求夾帶的氨水和焦油渣盡可能少，最好應(yīng)裝有自動(dòng)控制裝置。（2）嚴(yán)禁在焦油澄清槽內(nèi)隨意(suíyì)排入生產(chǎn)中的雜油、雜水，以利于焦油、氨水、焦油渣分層，便于分離。（3）靜置脫水的焦油儲(chǔ)槽，嚴(yán)格控制溫度在80~90℃，保證靜置時(shí)間在兩晝夜以上。同時(shí)應(yīng)按時(shí)放水，向精制車間送油時(shí)應(yīng)均勻進(jìn)行，且保持槽內(nèi)有一定的庫(kù)存量。（4）嚴(yán)格控制初冷器后的集合溫度符合工藝要求，避免因增大風(fēng)機(jī)吸力而增加煤粉和焦粉的帶入量。另外，焦?fàn)t操作應(yīng)力求穩(wěn)定，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)操作規(guī)定，盡量減少因煤粉、焦粉帶入煤氣而形成焦油渣，防止焦油氨水分離困難。共二十頁(yè)5）機(jī)械化氨水澄清槽氨水滿流情況、焦油壓油情況、油水界面升降，減速機(jī)、刮渣機(jī)運(yùn)行(yùnxíng)情況保持正常。

圖4-12機(jī)械化氨水澄清槽1—入口(rùkǒu)管；2—承受隔室；3—氨水溢流槽；4—液面調(diào)節(jié)器；5—浮焦油渣擋板；6—活動(dòng)篩板；7—焦油渣擋板；8—放渣漏斗

9—刮板輸送機(jī)共二十頁(yè)焦油、氨水和焦油渣組成的液體混合物是一種懸浮液和乳濁液的混合物，焦油和氨水的密度差較大，容易分離。因此所采用(cǎiyòng)的焦油氨水澄清分離設(shè)備多是根據(jù)分離粗懸浮液的沉降原理制作的。主要有臥式機(jī)械化氨水澄清槽、立式焦油氨水分離器、雙錐形氨水分離器等。廣泛應(yīng)用的是臥式機(jī)械化氨水澄清槽，較新的發(fā)展是將氨水的分離和焦油的脫水合為一體的斜板式澄清槽。共二十頁(yè)共二十頁(yè)4.3.1.1臥式機(jī)械化氨水澄清槽臥式機(jī)械化氨水澄清槽的作用是將焦油氨水混合液分離為氨水、焦油和焦油渣。其結(jié)構(gòu)(jiégòu)如圖4-12所示機(jī)械化氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長(zhǎng)方形的鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向格板分成平行的兩格，每格底部設(shè)有由傳動(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板輸送機(jī)，兩臺(tái)刮板輸送機(jī)用一套由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。焦油、氨水和焦油渣由入口管經(jīng)承受隔室進(jìn)入澄清槽，使之均勻分布在焦油層的上部。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉聚于槽下部的焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引出。沉積于槽底的焦油渣由移動(dòng)速度為0.03m3／min的刮板刮送至前伸的頭部漏斗內(nèi)排出。共二十頁(yè)4.3.1.2立式焦油氨水分離器如圖4-13所示，立式焦油氨水分離器上邊為圓柱形，下邊為圓錐形，底由鋼板制成(有的又稱為錐形底氨水澄清槽)。冷凝液和焦油氨水混合液由中間或上邊進(jìn)入，經(jīng)過(guò)一擴(kuò)散管利用靜置分離的辦法，將分離的氨水通過(guò)器邊槽子接管流出。上邊接一擋板，以便將輕焦油由上邊排出。焦油渣為混合物中最重部分，沉于器底。立式焦油氨水分離器下部設(shè)有蒸汽夾套，器底設(shè)閘閥，焦油渣間歇地放出至帶蒸汽夾套的管段內(nèi)，并設(shè)有直接蒸汽進(jìn)口管，通入適量蒸汽通過(guò)閘閥將焦油渣排出。立式焦油氨水分離器一般有直徑為3.8m和6m兩種。其中直徑為3.8m的分離器的主要技術(shù)特性為：氨水在器內(nèi)停留時(shí)間39min；錐底焦油沉積(chénjī)高度1.2m；截面流速0.0007m/s；工作溫度80℃；夾套內(nèi)蒸汽壓力40kPa。共二十頁(yè)共二十頁(yè)為了避免火花放電或發(fā)生電弧，應(yīng)采用(cǎiyòng)如圖4-14(a)、(b)、(c)所示的不均勻電場(chǎng)。圖中(a)為均勻電場(chǎng)；(b)為管式電捕焦油器所采用的不均勻電場(chǎng)，用金屬圓管和沿管中心安裝的拉緊導(dǎo)線作為正、負(fù)電極；(c)為環(huán)板式電捕焦油器采用的不均勻電場(chǎng)，是以同心圓環(huán)形金屬板和設(shè)置其間的金屬導(dǎo)線作為正負(fù)電極。共二十頁(yè)在不均勻電場(chǎng)中，當(dāng)兩極間電位差增高時(shí)，電流強(qiáng)度并不發(fā)生急劇的變化。這是因在導(dǎo)線附近的電場(chǎng)強(qiáng)度很大，導(dǎo)線附近的離子能以較大的速度運(yùn)動(dòng)，使被碰撞的煤氣分子離子化，而離導(dǎo)線中心較遠(yuǎn)處，電場(chǎng)強(qiáng)度小，離子的速度和動(dòng)能不能使相遇(xiānɡyù)的分子離子化，因而絕緣電阻只在導(dǎo)線附近電場(chǎng)強(qiáng)度最大處發(fā)生擊穿，即形成局部電離放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為電暈現(xiàn)象，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生電暈現(xiàn)象的空間稱為電暈區(qū)，導(dǎo)線既成為電暈極。由于在電暈區(qū)內(nèi)發(fā)生急劇的碰撞電離，形成了大量正、負(fù)離子。負(fù)離子的速度比正離子大（為正離子的1.37倍），所以電暈極常取為負(fù)極，圓管或環(huán)形金屬板則取為正極，因而速度大的負(fù)離子即向管壁或金屬板移動(dòng)，正離子則移向電暈極。共二十頁(yè)在電暈區(qū)內(nèi)存在兩種離子，而電暈區(qū)外只有負(fù)離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內(nèi)，焦油霧滴只能成為帶有負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)而向管壁或板壁移動(dòng)。由于圓管或金屬板是接地的，荷電焦油質(zhì)點(diǎn)到達(dá)管壁或板壁時(shí)，即放電而沉淀于板壁上，故正極也稱為沉淀極。由于存在正離子的電暈區(qū)很小，且電暈區(qū)內(nèi)正負(fù)離子有中和作用，所以電暈極上沉積的焦油量很少，絕大部分焦油霧均在沉淀極沉積下來(lái)。煤氣離子經(jīng)在兩極放電后，則重新轉(zhuǎn)變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。初冷器后煤氣中絕大部分焦油是以焦油霧的狀態(tài)(zhuàngtài)存在的，所以在電捕焦油器正常操作情況下，煤氣中焦油霧可被除去99％左右。共二十頁(yè)4.3.2.2電捕焦油器的構(gòu)造在大型焦化廠中均采用管式電捕焦油器，其構(gòu)造如圖4-15所示。其外殼為圓柱形，底部為凹形或錐形并帶有蒸汽夾套，沉淀管管徑為250mm，長(zhǎng)3500mm，在每根沉淀管的中心懸掛著電暈極導(dǎo)線，由上部框架及下部框架拉緊；并保持(bǎochí)偏心度不大于3mm。電暈極可采用強(qiáng)度高的Φ3.5~4mm的碳素鋼絲或Φ共二十頁(yè)

圖4-15電捕焦油器1—?dú)んw；2—下吊桿(diàoɡǎn)；3—上、下吊架；4—支撐絕緣子；5—上吊桿；6—電暈線；7—重錘；8—沉淀管；9—?dú)怏w分布板；10—人孔；11—保護(hù)管；12—阻氣罩；13—管板；14—蒸汽加熱器；15—高壓電纜；16—焦油氨水出口；17—饋電箱；18—絕緣箱共二十頁(yè)2mm的鎳鉻鋼絲制作。煤氣(méiqì)自底部進(jìn)入，通過(guò)兩塊氣體分布篩板均勻分布到各沉淀管中去。凈化后的煤氣(méiqì)從頂部煤氣(méiqì)出口逸出。從沉淀管捕集下來(lái)的焦油集于器底排出，因焦油黏度大，故底部設(shè)有蒸汽夾套，以利于排放。電捕焦油器頂部設(shè)有三個(gè)絕緣箱，高壓電源即由此引入，其結(jié)構(gòu)如圖4-16所示。

圖4-16電捕焦油器絕緣(juéyuán)箱1—O型密封圈；2—充氮?dú)饪冢?—絕緣箱外殼；4—絕緣箱內(nèi)壁泡沫塑料保溫層；5—蛇管加熱器；6—排氣閥；7—排氣管；8—絕緣箱底板；9—通氣孔；10—瓷屏共二十頁(yè)管式電捕焦油器的工作電壓為50000V～60000V，工作電流依型號(hào)不同分別為＜200mA和＜300mA。引入高壓電源的絕緣子（高壓電瓷瓶）常會(huì)受到滲漏入絕緣箱內(nèi)的煤氣中所含焦油、萘、及水汽的沉積污染，絕緣性能降低，以致在高壓下發(fā)生表面放電而被擊穿，引致絕緣箱爆炸和著火，還會(huì)因受機(jī)械振動(dòng)和由于絕緣箱溫度的急劇變化而碎裂，因而常造成電捕焦油器停工。為了防止煤氣中焦油、萘及水汽等在絕緣子上冷凝沉積，一是將壓力略高于煤氣壓力的氮?dú)獬淙虢^緣箱底部，使煤氣不能接觸絕緣子內(nèi)表面，二是在絕緣箱內(nèi)設(shè)有蛇管蒸汽(zhēnɡqì)加熱器，操作時(shí)保持絕緣箱溫度在90～110℃范圍，并在絕緣箱頂部設(shè)調(diào)節(jié)溫度用的排氣閥，在絕緣箱底設(shè)有與大氣相通的氣孔，這樣既能防止結(jié)露，又能調(diào)節(jié)絕緣箱的溫度，煤氣在管式電捕焦油器沉淀管內(nèi)的適宜流速為1.5m/s，電量消耗約為1kwh/1000m3(煤氣)。共二十頁(yè)電捕焦油器的安裝位置可在鼓風(fēng)機(jī)前，也可在鼓風(fēng)機(jī)后。安裝在鼓風(fēng)機(jī)后的電捕焦油器處于正壓下操作，較為安全，且因焦油霧滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中聚集變大，有利于凈化(jìnghuà)。但由于電捕焦油器內(nèi)煤氣壓力較大，絕緣子的維護(hù)更要嚴(yán)格注意。為了保證電捕焦油器的正常工作，除對(duì)設(shè)備本身及其操作要求外；主要是要維護(hù)好絕緣裝置，控制好絕緣箱溫度，保證氮?dú)獾膲毫巴ㄈ肓?，定期擦拭清掃絕緣子。此外，還要經(jīng)常檢查煤