1、聊城大學(xué)2013級(jí)講義 煤在焦?fàn)t內(nèi)煤在焦?fàn)t內(nèi)隔絕空氣隔絕空氣加熱到加熱到1000左右，經(jīng)過干燥、熱左右，經(jīng)過干燥、熱 解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段，可獲得解、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段，可獲得焦炭焦炭、煤氣煤氣 和和煤焦油煤焦油的過程，此過程稱為的過程，此過程稱為高溫干餾高溫干餾或高溫?zé)捊梗I(yè)或高溫?zé)捊梗I(yè) 上一般簡(jiǎn)稱上一般簡(jiǎn)稱煉焦煉焦。（煤綜合利用的最為成熟工藝）。（煤綜合利用的最為成熟工藝） 煤焦油煤焦油：苯、甲苯、二甲苯、硫酸銨、吡啶堿、酚、萘、蒽、：苯、甲苯、二甲苯、硫酸銨、吡啶堿、酚、萘、蒽、 瀝青等。用于化學(xué)肥料、農(nóng)藥、合成纖維的原料、塑料等。瀝青等。用于化學(xué)肥料、農(nóng)藥、

2、合成纖維的原料、塑料等。 煉煉 焦焦 產(chǎn)產(chǎn) 品品 焦焦 炭炭：90%用于高爐煉鐵，其余用于機(jī)械工業(yè)、鑄造、電用于高爐煉鐵，其余用于機(jī)械工業(yè)、鑄造、電 石生產(chǎn)原料、氣化以及有色金屬冶煉。石生產(chǎn)原料、氣化以及有色金屬冶煉。 煤煤 氣氣：可用來合成氨、生產(chǎn)化學(xué)肥料或用做加熱燃料。：可用來合成氨、生產(chǎn)化學(xué)肥料或用做加熱燃料。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1 焦炭焦炭 3 煤在炭化室內(nèi)的成焦過程煤在炭化室內(nèi)的成焦過程 4現(xiàn)代焦?fàn)t現(xiàn)代焦?fàn)t 5焦?fàn)t熱工基礎(chǔ)焦?fàn)t熱工基礎(chǔ) 6高溫?zé)捊沟陌l(fā)展高溫?zé)捊沟陌l(fā)展 2 煉焦配煤煉焦配煤 7焦化產(chǎn)品的回收和加工焦化產(chǎn)品的回收和加工 8煤焦油加工煤焦油加工 焦炭焦炭 煤氣煤氣 煤焦油煤

3、焦油 焦炭的用途焦炭的用途 冶金焦冶金焦 作為骨架，保持高爐的透氣性作為骨架，保持高爐的透氣性 提供熱源提供熱源 作鐵礦石的還原劑作鐵礦石的還原劑 可作為增碳劑可作為增碳劑 氣化用焦氣化用焦反應(yīng)能力強(qiáng)，使生成大量反應(yīng)能力強(qiáng)，使生成大量CO和和H2 電石焦電石焦對(duì)焦炭的質(zhì)量要求不高對(duì)焦炭的質(zhì)量要求不高, , 要求盡量提高固定碳含量要求盡量提高固定碳含量 焦炭的質(zhì)量焦炭的質(zhì)量由由化學(xué)化學(xué)、物理化學(xué)物理化學(xué)和和物理特性物理特性所決定所決定 化化 學(xué)學(xué) 特特 性性 水分水分 p水分含量要盡量低且要水分含量要盡量低且要穩(wěn)定穩(wěn)定，否則引起爐溫波動(dòng)。，否則引起爐溫波動(dòng)。 灰分灰分(主要成分是主要成分是SiO

4、2和和Al2O3) p不利，會(huì)降低熱值，且增加爐渣數(shù)量，灰分越低越好不利，會(huì)降低熱值，且增加爐渣數(shù)量，灰分越低越好 硫分硫分 p不利（硫易使生鐵鑄件脆裂）不利（硫易使生鐵鑄件脆裂） p硫是生鐵冶煉的有害雜質(zhì)之一，它使生鐵質(zhì)量降低。硫是生鐵冶煉的有害雜質(zhì)之一，它使生鐵質(zhì)量降低。 揮發(fā)分揮發(fā)分鑒別焦炭成熟度的重要指標(biāo)。鑒別焦炭成熟度的重要指標(biāo)。 p揮發(fā)分揮發(fā)分1.5%為為生焦生焦；揮發(fā)分小于；揮發(fā)分小于 0.5-0.7%, 則表示則表示過火過火; p一般一般成熟成熟的冶金焦揮發(fā)分為的冶金焦揮發(fā)分為1%左右。左右。 物物 理理 化化 學(xué)學(xué) 性性 質(zhì)質(zhì) 反應(yīng)性反應(yīng)性在嚴(yán)格規(guī)定條件下在嚴(yán)格規(guī)定條件下(

5、(溫度、壓力、氣化介質(zhì)數(shù)量、焦炭質(zhì)量溫度、壓力、氣化介質(zhì)數(shù)量、焦炭質(zhì)量 和粒度和粒度) )與選定的與選定的氧化劑氧化劑反應(yīng)的能力。反應(yīng)的能力。( (CO2) ) CO2+C2CO Boudouard反應(yīng)反應(yīng)氣化反應(yīng)，消耗碳，使焦炭氣孔壁變薄，促使焦炭強(qiáng)度下氣化反應(yīng)，消耗碳，使焦炭氣孔壁變薄，促使焦炭強(qiáng)度下 降，粒度減小。降，粒度減小。 影響焦炭反應(yīng)性的三大因素：影響焦炭反應(yīng)性的三大因素： a：原料煤性質(zhì)（煤種、煤巖相的組成、煤灰分等）：原料煤性質(zhì)（煤種、煤巖相的組成、煤灰分等） b：煉焦工藝因素（焦餅中心溫度、結(jié)焦時(shí)間、煉焦方式等）：煉焦工藝因素（焦餅中心溫度、結(jié)焦時(shí)間、煉焦方式等） c：高爐

6、冶煉條件（溫度、時(shí)間等）：高爐冶煉條件（溫度、時(shí)間等） 焦炭反應(yīng)性（焦炭反應(yīng)性（CRI % ）的測(cè)定：）的測(cè)定： 塊度為塊度為201mm的焦炭在的焦炭在11005時(shí)與時(shí)與CO2反應(yīng)反應(yīng)2 h后焦炭質(zhì)量損失的百分?jǐn)?shù)。后焦炭質(zhì)量損失的百分?jǐn)?shù)。 物物 理理 性性 質(zhì)質(zhì) 焦炭的機(jī)械強(qiáng)度焦炭的機(jī)械強(qiáng)度包括耐磨強(qiáng)度和抗碎強(qiáng)度。包括耐磨強(qiáng)度和抗碎強(qiáng)度。 米貢米貢(Micum)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)方法轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)方法 在轉(zhuǎn)鼓在轉(zhuǎn)鼓(直徑直徑1000mm，長(zhǎng)度，長(zhǎng)度1000mm)中裝中裝 入大于入大于60mm的焦炭的焦炭50kg，以，以25r/min轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 4min。鼓內(nèi)鼓內(nèi)40mm的焦塊百分?jǐn)?shù)作為抗的焦塊百分?jǐn)?shù)作為抗 碎強(qiáng)

7、度碎強(qiáng)度M40，鼓外鼓外10mm的焦粉百分?jǐn)?shù)作的焦粉百分?jǐn)?shù)作 為耐磨強(qiáng)度為耐磨強(qiáng)度M10。 焦炭的塊度焦炭的塊度 足夠的塊度尺寸：適當(dāng)?shù)脑剂６取Ｗ銐虻膲K度尺寸：適當(dāng)?shù)脑剂６取?上限：上限：80mm；下限：；下限：20-30mm 焦粉焦粉是不希望出現(xiàn)的粒度級(jí)別，一部分隨高爐氣被吹走，另一部分是不希望出現(xiàn)的粒度級(jí)別，一部分隨高爐氣被吹走，另一部分 容易沉積在高爐下部導(dǎo)致透氣性惡化，并造成增稠的不利現(xiàn)象容易沉積在高爐下部導(dǎo)致透氣性惡化，并造成增稠的不利現(xiàn)象 配煤的基本原理配煤的基本原理 高揮發(fā)分弱粘結(jié)性煤成焦氣孔大，高揮發(fā)分弱粘結(jié)性煤成焦氣孔大， 氣孔壁薄，易脆成粉末；氣孔壁薄，易脆成粉末； 單

8、種煤煉焦很難滿足煉焦煤炭質(zhì)量的要求！單種煤煉焦很難滿足煉焦煤炭質(zhì)量的要求！ 合理配煤的優(yōu)勢(shì)合理配煤的優(yōu)勢(shì) p 提高焦炭質(zhì)量提高焦炭質(zhì)量 p 擴(kuò)大煉焦煤源，合理利用煤炭資源擴(kuò)大煉焦煤源，合理利用煤炭資源 p 增加煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率等增加煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率等 強(qiáng)粘結(jié)性煤形成的焦炭氣孔均勻致強(qiáng)粘結(jié)性煤形成的焦炭氣孔均勻致 密呈網(wǎng)狀或纖維狀結(jié)構(gòu)，較堅(jiān)固。密呈網(wǎng)狀或纖維狀結(jié)構(gòu)，較堅(jiān)固。 粘結(jié)組分粘結(jié)組分 焦炭的形成階段焦炭的形成階段(750950) 煤的干燥預(yù)熱階段煤的干燥預(yù)熱階段(350) 膠質(zhì)體形成階段膠質(zhì)體形成階段(350500) 半焦的形成階段半焦的形成階段(500750) 膠質(zhì)體膠質(zhì)體半焦半焦 煤

9、煤煤煤焦炭焦炭煤煤煤煤 外層半焦殼外層半焦殼 破裂，膠質(zhì)破裂，膠質(zhì) 體流出體流出 煤粒軟化，表煤粒軟化，表 面出現(xiàn)含有氣面出現(xiàn)含有氣 泡的液體膜泡的液體膜( (膠膠 質(zhì)體質(zhì)體) ) 外層液體膜外層液體膜 固化生成半固化生成半 焦，中間有焦，中間有 膠質(zhì)體層膠質(zhì)體層 1003505007501000 溫度溫度/ 脫水、脫氣反應(yīng)脫水、脫氣反應(yīng)分解反應(yīng)分解反應(yīng)裂化反應(yīng)裂化反應(yīng) 煙煤煉焦時(shí)隨溫度的變化狀況煙煤煉焦時(shí)隨溫度的變化狀況 干燥預(yù)熱干燥預(yù)熱 階段階段 膠質(zhì)體形膠質(zhì)體形 成階段成階段 半焦形成半焦形成 階段階段 焦炭形成焦炭形成 階段階段 二次脫氣反應(yīng)二次脫氣反應(yīng) 煤的黏結(jié)和半焦收縮煤的黏結(jié)和半

10、焦收縮 黏結(jié)性黏結(jié)性 半焦收縮半焦收縮 膠質(zhì)體透氣性差，發(fā)生膨脹，而當(dāng)溫度超過膠質(zhì)體的固化溫度時(shí)，則固體形膠質(zhì)體透氣性差，發(fā)生膨脹，而當(dāng)溫度超過膠質(zhì)體的固化溫度時(shí)，則固體形 成半焦，這一過程稱為煤的黏結(jié)。黏結(jié)性即煤黏結(jié)本身與惰性物的能力。成半焦，這一過程稱為煤的黏結(jié)。黏結(jié)性即煤黏結(jié)本身與惰性物的能力。 煤在工業(yè)煉焦條件下形成冶金焦炭煤在工業(yè)煉焦條件下形成冶金焦炭( (一定的強(qiáng)度、耐磨性、反應(yīng)性和塊度一定的強(qiáng)度、耐磨性、反應(yīng)性和塊度) )的的 性質(zhì)稱為煤的結(jié)焦性。性質(zhì)稱為煤的結(jié)焦性。 結(jié)焦性結(jié)焦性 結(jié)焦性好的煤，其黏結(jié)性一定好；結(jié)焦性好的煤，其黏結(jié)性一定好； 但黏結(jié)性好的煤，結(jié)焦性不一定好但黏結(jié)

11、性好的煤，結(jié)焦性不一定好 半焦收縮：半焦不穩(wěn)定部分受熱裂解，生成氣態(tài)產(chǎn)物；殘留部分不斷締半焦收縮：半焦不穩(wěn)定部分受熱裂解，生成氣態(tài)產(chǎn)物；殘留部分不斷締 合增炭，產(chǎn)生體積收縮。合增炭，產(chǎn)生體積收縮。 裂紋裂紋：收縮應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋（裂成焦塊，裂紋多則焦炭細(xì)）：收縮應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋（裂成焦塊，裂紋多則焦炭細(xì)） 不同結(jié)焦時(shí)刻炭化室內(nèi)爐料和溫度關(guān)系圖不同結(jié)焦時(shí)刻炭化室內(nèi)爐料和溫度關(guān)系圖 炭化室內(nèi)成焦特點(diǎn)：炭化室內(nèi)成焦特點(diǎn)：間接加熱，單向供熱，成層結(jié)焦間接加熱，單向供熱，成層結(jié)焦 焦炭在焦炭在靠近爐墻靠近爐墻 處首先形成處首先形成，而，而 后逐漸向炭化室后逐漸向炭化室 中心推移中心推移。當(dāng)炭。當(dāng)炭 化室

12、中心最終成化室中心最終成 焦并達(dá)到結(jié)焦溫焦并達(dá)到結(jié)焦溫 度時(shí)，炭化室結(jié)度時(shí)，炭化室結(jié) 焦才結(jié)束，炭化焦才結(jié)束，炭化 室室中心溫度中心溫度可作可作 為炭化室焦炭成為炭化室焦炭成 熟的溫度，也稱熟的溫度，也稱 為煉焦最終溫度為煉焦最終溫度 ( (9501050) ) 從半焦到焦炭過程中，出現(xiàn)裂紋從半焦到焦炭過程中，出現(xiàn)裂紋 的原因：的原因： 1）炭化室同時(shí)進(jìn)行著成焦的各）炭化室同時(shí)進(jìn)行著成焦的各 個(gè)階段，因此半焦收縮時(shí)相鄰兩個(gè)階段，因此半焦收縮時(shí)相鄰兩 層間存在收縮梯度，也即層間存在收縮梯度，也即相鄰層相鄰層 間溫度不同，收縮值的大小不同，間溫度不同，收縮值的大小不同， 故存在收縮應(yīng)力，出現(xiàn)裂紋故

13、存在收縮應(yīng)力，出現(xiàn)裂紋。 2）由于各部位半焦收縮時(shí)的加）由于各部位半焦收縮時(shí)的加 熱速率不相同，故產(chǎn)生的收縮應(yīng)熱速率不相同，故產(chǎn)生的收縮應(yīng) 力也不同，力也不同，在靠近爐墻處，加熱在靠近爐墻處，加熱 速率快，收縮應(yīng)力大，裂紋網(wǎng)多。速率快，收縮應(yīng)力大，裂紋網(wǎng)多。 中心裂紋中心裂紋 縱裂紋縱裂紋 橫裂紋橫裂紋 燃燒室燃燒室 導(dǎo)焦車導(dǎo)焦車 三室三室 四車四車 焦?fàn)t及附屬機(jī)械圖焦?fàn)t及附屬機(jī)械圖 煤煤炭化室炭化室熄焦車熄焦車焦炭焦炭 爐頂加煤車爐頂加煤車高溫?zé)捊垢邷責(zé)捊雇平管囃平管?焦炭焦炭 產(chǎn)品產(chǎn)品 導(dǎo)焦車導(dǎo)焦車水澆或干熄水澆或干熄 主要構(gòu)成部分主要構(gòu)成部分 燃燒室燃燒室 蓄熱室蓄熱室 炭化室炭化室 焦

14、爐焦?fàn)t 其他附屬機(jī)械：其他附屬機(jī)械： 加煤車、推焦車、導(dǎo)焦車、加煤車、推焦車、導(dǎo)焦車、 熄焦車等。熄焦車等。 “三室三室” “四車四車” 現(xiàn)代焦?fàn)t由現(xiàn)代焦?fàn)t由炭化室、炭化室、 燃燒室、蓄熱室、斜道燃燒室、蓄熱室、斜道 區(qū)區(qū)和和爐頂區(qū)爐頂區(qū)所組成，蓄所組成，蓄 熱室以下為熱室以下為基礎(chǔ)平臺(tái)基礎(chǔ)平臺(tái)和和 分煙道分煙道。 焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)模型圖焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)模型圖 煉焦?fàn)t斷面示意圖煉焦?fàn)t斷面示意圖 炭化室和燃燒室炭化室和燃燒室 炭化室是接受煤料，并對(duì)其炭化室是接受煤料，并對(duì)其 隔絕空氣進(jìn)行干餾的爐室。隔絕空氣進(jìn)行干餾的爐室。 炭化室位于兩側(cè)燃燒室之間，炭化室位于兩側(cè)燃燒室之間， 頂部有頂部有34個(gè)加煤孔，

15、并有個(gè)加煤孔，并有 12個(gè)導(dǎo)出干餾煤氣的上升個(gè)導(dǎo)出干餾煤氣的上升 管。管。炭化室的水平呈梯形，炭化室的水平呈梯形， 焦側(cè)寬度大于機(jī)側(cè)，兩側(cè)寬焦側(cè)寬度大于機(jī)側(cè)，兩側(cè)寬 度之差稱度之差稱錐度錐度。（。（1100） 燃燒室位于炭化室兩側(cè)，其燃燒室位于炭化室兩側(cè)，其 中分成許多火道，煤氣和空中分成許多火道，煤氣和空 氣在其中混合燃燒，產(chǎn)生的氣在其中混合燃燒，產(chǎn)生的 熱量傳給爐墻，間接加熱炭熱量傳給爐墻，間接加熱炭 化室中煤料，對(duì)其進(jìn)行高溫化室中煤料，對(duì)其進(jìn)行高溫 干餾。干餾。燃燒室數(shù)量比炭化室燃燒室數(shù)量比炭化室 多一個(gè)，長(zhǎng)度與炭化室相等，多一個(gè)，長(zhǎng)度與炭化室相等， 燃燒室的錐度與炭化室相等燃燒室的錐度

16、與炭化室相等 但方向相反，以保證焦?fàn)t炭但方向相反，以保證焦?fàn)t炭 化室中心距相等。化室中心距相等。（1300） 蓄熱室蓄熱室 蓖子磚和磚煤氣道蓖子磚和磚煤氣道 1-擴(kuò)散型蓖子磚；擴(kuò)散型蓖子磚；2-直立磚煤氣道直立磚煤氣道 焦?fàn)t蓄熱室結(jié)構(gòu)焦?fàn)t蓄熱室結(jié)構(gòu) 1-主墻；主墻；2-小煙道黏土襯磚；小煙道黏土襯磚；3-小煙小煙 道；道；4-單墻；單墻；5-蓖子磚；蓖子磚；6-隔熱磚隔熱磚 從燃燒室排出的廢氣溫度常高達(dá)從燃燒室排出的廢氣溫度常高達(dá)1300左右，這部分熱量必須予左右，這部分熱量必須予 以利用。以利用。蓄熱室的作用就是利用蓄積廢氣的熱量來預(yù)熱燃燒所需的空蓄熱室的作用就是利用蓄積廢氣的熱量來預(yù)熱燃燒

17、所需的空 氣和貧煤氣氣和貧煤氣。蓄熱室通常位于炭化室的正下方，其上經(jīng)斜道同燃燒室。蓄熱室通常位于炭化室的正下方，其上經(jīng)斜道同燃燒室 相連，其下經(jīng)廢氣盤分別同分煙道、貧煤氣管道和大氣相通。相連，其下經(jīng)廢氣盤分別同分煙道、貧煤氣管道和大氣相通。 斜道區(qū)斜道區(qū) 斜道區(qū)位于蓄熱斜道區(qū)位于蓄熱 室和燃燒室之間，室和燃燒室之間，斜斜 道是連接燃燒室立火道是連接燃燒室立火 道與蓄熱室的通道。道與蓄熱室的通道。 每個(gè)立火道下面有兩每個(gè)立火道下面有兩 個(gè)斜道，連接兩個(gè)蓄個(gè)斜道，連接兩個(gè)蓄 熱室，斜道區(qū)的溫度熱室，斜道區(qū)的溫度 為為10001200。 JN型焦?fàn)t斜道區(qū)構(gòu)造圖型焦?fàn)t斜道區(qū)構(gòu)造圖 爐頂區(qū)爐頂區(qū) JN型

18、焦?fàn)t爐頂區(qū)構(gòu)造圖型焦?fàn)t爐頂區(qū)構(gòu)造圖 1-裝煤孔裝煤孔;2-看火孔看火孔;3-烘爐孔烘爐孔;4-擋火磚擋火磚 爐頂區(qū)除加煤孔爐頂區(qū)除加煤孔 和看火孔外，在炭化和看火孔外，在炭化 室頂部有室頂部有上升管上升管，粗粗 煤氣煤氣由此引出進(jìn)入后由此引出進(jìn)入后 續(xù)化回收系統(tǒng)。續(xù)化回收系統(tǒng)。 基礎(chǔ)平臺(tái)基礎(chǔ)平臺(tái) 下噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 側(cè)噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)側(cè)噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 1-抵抗墻構(gòu)架；抵抗墻構(gòu)架；2-基礎(chǔ)基礎(chǔ) 1-隔熱層；隔熱層；2-基礎(chǔ)；基礎(chǔ)；3-煙道煙道 基礎(chǔ)平臺(tái)位于爐體的底部，它支撐整個(gè)爐體、爐體設(shè)施和機(jī)械的重量。基礎(chǔ)平臺(tái)位于爐體的底部，它支撐整個(gè)爐體、爐體設(shè)施和機(jī)械的重量。 焦?fàn)t基礎(chǔ)

19、有下噴式和側(cè)噴式焦?fàn)t。下噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)是一個(gè)地下室，由底板、焦?fàn)t基礎(chǔ)有下噴式和側(cè)噴式焦?fàn)t。下噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)是一個(gè)地下室，由底板、 頂板和支柱組成。側(cè)噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)是無地下室的整片基礎(chǔ)。頂板和支柱組成。側(cè)噴式焦?fàn)t基礎(chǔ)是無地下室的整片基礎(chǔ)。 分煙道分煙道 58-焦?fàn)t氣體流動(dòng)途徑示意圖焦?fàn)t氣體流動(dòng)途徑示意圖 擴(kuò)大焦?fàn)t組的生產(chǎn)能力擴(kuò)大焦?fàn)t組的生產(chǎn)能力 原料基地向廉價(jià)的弱結(jié)焦性煤擴(kuò)大原料基地向廉價(jià)的弱結(jié)焦性煤擴(kuò)大 煉焦過程能源利用合理化煉焦過程能源利用合理化 煉焦過程環(huán)境保護(hù)煉焦過程環(huán)境保護(hù) 煉焦揮發(fā)產(chǎn)品更有效的利用煉焦揮發(fā)產(chǎn)品更有效的利用 燃?xì)馊細(xì)庋鯕庋鯕馊細(xì)馊細(xì)庋鯕庋鯕馊細(xì)馊細(xì)庋鯕庋鯕?炭炭 化化 室室

20、炭炭 化化 室室 廢熱氣廢熱氣 廢熱氣廢熱氣 廢熱氣廢熱氣 焦炭焦炭 7078% 熱解氣熱解氣熱解氣熱解氣 荒煤氣荒煤氣 2225% 凈煤氣：凈煤氣：1519% 占干煤的百分?jǐn)?shù)占干煤的百分?jǐn)?shù) H2:5459% CH4:2428% CO:5.57.0% N2:3.05.0% 重?zé)N：重?zé)N：2.03.0% CO2:13% O2:0.30.7% 焦油焦油:34.5% 苯族烴苯族烴:0.81.4% 水水:24% 氨氨:0.250.35% 其他其他:0.91.1% 正壓操作 鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程 粗煤氣首先經(jīng)過初冷器冷粗煤氣首先經(jīng)過初冷器冷 卻析出焦油和水，然后用卻析出焦油

21、和水，然后用 鼓風(fēng)機(jī)抽吸和加壓以輸送鼓風(fēng)機(jī)抽吸和加壓以輸送 煤氣，再進(jìn)一步逐一回收煤氣，再進(jìn)一步逐一回收 化學(xué)產(chǎn)品。化學(xué)產(chǎn)品。 煤化學(xué)產(chǎn)品回收流程煤化學(xué)產(chǎn)品回收流程 荒煤氣初步凈化荒煤氣初步凈化 7080循環(huán)氨水循環(huán)氨水 噴灑后，使煤氣噴灑后，使煤氣 冷卻冷卻8085 （5060%） 2535 （4050%） u 荒煤氣的初冷荒煤氣的初冷 u 煤氣輸送煤氣輸送 u 焦油霧的脫除焦油霧的脫除 目前廣泛采用目前廣泛采用電捕焦油器電捕焦油器。 電暈原理，電暈原理，脫除后焦油含脫除后焦油含 50mg /m3。 u 萘的脫除萘的脫除 煤氣中部分萘在初冷過程中煤氣中部分萘在初冷過程中 被冷凝焦油溶解分離，

22、在鼓被冷凝焦油溶解分離，在鼓 風(fēng)機(jī)后煤氣含萘量為風(fēng)機(jī)后煤氣含萘量為 1.32.8g/m3 。采用填料塔。采用填料塔 焦油洗萘焦油洗萘的方法，洗萘后煤的方法，洗萘后煤 氣含萘量氣含萘量0.5g / m3。 一般采用離心式鼓風(fēng)機(jī)。一般采用離心式鼓風(fēng)機(jī)。 焦油和氨焦油和氨 水的分離水的分離 25g/m3 焦?fàn)t煤氣脫硫焦?fàn)t煤氣脫硫 鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程 H2S的危害？的危害？我國(guó)城市煤氣的我國(guó)城市煤氣的H2S含量含量20mg/m3 焦?fàn)t煤氣的脫硫方法焦?fàn)t煤氣的脫硫方法 干干法法脫硫脫硫 脫硫劑：脫硫劑：Fe(OH)3、Fe(OH)2。原理是通過化學(xué)吸附脫除煤氣中的。原理

23、是通過化學(xué)吸附脫除煤氣中的H2S。我。我 國(guó)許多焦化廠采用此法。國(guó)許多焦化廠采用此法。 p脫硫反應(yīng)脫硫反應(yīng) 2Fe(OH)3 + 3H2S Fe2S3 + 6H2O Fe2S3 2FeS + S Fe(OH)2 + H2S FeS + 2H2O p再生反應(yīng)再生反應(yīng) 2Fe2S3+3O2+6H2O 4Fe(OH)3 +6S 4FeS+3O2+6H2O 4Fe(OH)3 + 4S 脫硫劑的制備：用磨碎的沼脫硫劑的制備：用磨碎的沼 鐵礦或鐵屑與鋸木屑，按體鐵礦或鐵屑與鋸木屑，按體 積比積比1 : 1 混合，再加約混合，再加約 0.5%的熟石灰，以使脫硫的熟石灰，以使脫硫 劑呈堿性（劑呈堿性（ pH

24、= 89），）， 并用水均勻調(diào)濕，使其含水并用水均勻調(diào)濕，使其含水 3040%，讓鐵充分氧化。，讓鐵充分氧化。 凈化度高：凈化度高：12mg/Nm3 當(dāng)硫磺在脫硫劑中的含量當(dāng)硫磺在脫硫劑中的含量 約為約為35%時(shí)，即需要更換時(shí)，即需要更換 新的脫硫劑。新的脫硫劑。 濕法脫硫濕法脫硫改良改良A.D.A法脫硫法脫硫 改良改良ADA法脫硫包括法脫硫包括吸收脫硫吸收脫硫和和氧化再生氧化再生兩個(gè)過程：兩個(gè)過程： 3322 NaHCONaHSCONaSH SNaOHOVNaO HNaVONaHS2442 94223 O(H) 24923 22=42Na V OADANaOH H O NaVO ADA 吸收

25、脫硫塔中：吸收脫硫塔中： (H)(O) 22 222ADAOADAH O 氧化再生塔中：氧化再生塔中： 吸收脫硫的總反應(yīng)式：吸收脫硫的總反應(yīng)式： (O)(H) 2 H SADASADA 萘醌萘醌(Takahax)法脫硫法脫硫 脫硫劑：氨脫硫劑：氨(來自焦?fàn)t煤氣來自焦?fàn)t煤氣)+催化劑催化劑NQ(1，4-萘醌萘醌-2-磺酸銨磺酸銨) 脫硫塔中的反應(yīng)脫硫塔中的反應(yīng) 濕法脫硫濕法脫硫和和脫硫廢液處理脫硫廢液處理(Hirohax濕式氧化法濕式氧化法) 濕法脫硫濕法脫硫 再生：吸收富液被送入再生塔，同時(shí)吹入空氣，在催化劑再生：吸收富液被送入再生塔，同時(shí)吹入空氣，在催化劑NQ的作用下的作用下 進(jìn)行氧化再生。

26、反應(yīng)為：進(jìn)行氧化再生。反應(yīng)為： 再生塔中的反應(yīng)再生塔中的反應(yīng) 主反應(yīng)主反應(yīng) 副反應(yīng)副反應(yīng) 脫硫廢液處理脫硫廢液處理(Hirohax濕式氧化法濕式氧化法) 再生塔溶液部分流入至脫硫塔循環(huán)使用，另一部分進(jìn)入再生塔溶液部分流入至脫硫塔循環(huán)使用，另一部分進(jìn)入Hirohax工序工序 進(jìn)行廢液處理，使脫硫液中的進(jìn)行廢液處理，使脫硫液中的硫化物硫化物、含氰化物含氰化物及及懸浮硫懸浮硫等完全氧等完全氧 化為化為硫酸銨母液硫酸銨母液。 該法利用煤氣中的該法利用煤氣中的H2S、HCN和和NH3互為吸附劑而共同除去。互為吸附劑而共同除去。 Hirohax反應(yīng) 反應(yīng) 鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流

27、程 氨與吡啶的回收氨與吡啶的回收 What？煉焦配煤的含氮量約為煉焦配煤的含氮量約為2%，在高溫?zé)捊惯^程中，其中的氮有，在高溫?zé)捊惯^程中，其中的氮有 2025%轉(zhuǎn)化為氨，故氨對(duì)煉焦煤的產(chǎn)率約為轉(zhuǎn)化為氨，故氨對(duì)煉焦煤的產(chǎn)率約為0.3%，粗煤氣中含氨，粗煤氣中含氨811%， 經(jīng)過初冷后仍有經(jīng)過初冷后仍有48g(氨氨)/m3隨煤氣逸出。隨煤氣逸出。沸點(diǎn)較低的輕吡啶鹽基（包括吡沸點(diǎn)較低的輕吡啶鹽基（包括吡 啶、甲基吡啶等）幾乎全部留在煤氣中啶、甲基吡啶等）幾乎全部留在煤氣中，焦?fàn)t煤氣中含有吡啶堿量為，焦?fàn)t煤氣中含有吡啶堿量為 0.350.6g/m3。 Why？煤氣中氨含量應(yīng)低于煤氣中氨含量應(yīng)低于0.0

28、3 g/m3，否則：，否則： L 雖然煤氣中的氨大部分被終冷水吸收，但在涼水塔噴灑冷卻時(shí)會(huì)解吸，雖然煤氣中的氨大部分被終冷水吸收，但在涼水塔噴灑冷卻時(shí)會(huì)解吸， 從而污染大氣。從而污染大氣。 L 煤氣燃燒時(shí)，氨會(huì)生成有毒、腐蝕性的氧化氮。煤氣燃燒時(shí)，氨會(huì)生成有毒、腐蝕性的氧化氮。 L 煤氣中的氨和氰化物作用，生成溶解度高的復(fù)合物，加劇腐蝕。煤氣中的氨和氰化物作用，生成溶解度高的復(fù)合物，加劇腐蝕。 L 氨在粗苯回收時(shí)，能使油水形成穩(wěn)定的乳化液，使油水分離困難。氨在粗苯回收時(shí)，能使油水形成穩(wěn)定的乳化液，使油水分離困難。 NH3 + H2SO4 NH4HSO4 NH4HSO4 + NH3 (NH4)2

29、SO4 C5H5N + H2SO4 C5H5NHHSO4 C5H5NHHSO4+NH3 (NH4)2SO4+ C5H5N How？氨與吡啶都是堿性的，能溶于酸中。氨與吡啶都是堿性的，能溶于酸中。 中國(guó)焦化廠主要通過生產(chǎn)中國(guó)焦化廠主要通過生產(chǎn)硫酸銨硫酸銨回收煤氣中氨，回收煤氣中氨，硫酸銨可用做化硫酸銨可用做化 肥，肥，多數(shù)采用多數(shù)采用飽和器法飽和器法，少數(shù)用，少數(shù)用無飽和器法無飽和器法。美國(guó)開發(fā)了無水氨的。美國(guó)開發(fā)了無水氨的弗弗 薩姆（薩姆（Phosam）法）法，中國(guó)已引進(jìn)此技術(shù)。，中國(guó)已引進(jìn)此技術(shù)。 飽和器法飽和器法 將含氨的焦?fàn)t煤氣通入飽和器，與將含氨的焦?fàn)t煤氣通入飽和器，與硫酸銨母液硫酸銨

30、母液中的硫酸反應(yīng)，當(dāng)母中的硫酸反應(yīng)，當(dāng)母 液中游離酸的濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或酸度為液中游離酸的濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或酸度為12%時(shí)，主要生成硫酸銨：時(shí)，主要生成硫酸銨： 但硫酸氫氨比硫酸銨更易溶于水或稀酸，因此，酸度不大時(shí)，從但硫酸氫氨比硫酸銨更易溶于水或稀酸，因此，酸度不大時(shí)，從 飽和器中析出的主要是硫酸銨結(jié)晶。飽和器中析出的主要是硫酸銨結(jié)晶。 酸度增加時(shí)生成硫酸氫氨的比列增加；酸度增加時(shí)生成硫酸氫氨的比列增加； NH3 + H2SO4 NH4HSO4 (NH4)2SO4+H2SO4 2NH4HSO4 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 母液母液 去脫硫或粗苯 回收裝置 部分母液部分母液

31、滿流母液滿流母液 煤氣煤氣 6070 oC 煤氣煤氣 結(jié)晶漿液結(jié)晶漿液 母液母液 水蒸氣水蒸氣 含少量硫酸銨含少量硫酸銨 水蒸氣水蒸氣 含水含水1%2%結(jié)晶結(jié)晶 含氨0.03 g/m3 漿液漿液 飽和器的作用：飽和器的作用： 1）吸收氨和吡啶堿；）吸收氨和吡啶堿； 2）硫酸銨結(jié)晶）硫酸銨結(jié)晶 無無飽和器法飽和器法 無飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，采用噴灑酸洗塔吸收氨得到不飽和硫酸銨無飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，采用噴灑酸洗塔吸收氨得到不飽和硫酸銨 溶液，然后在結(jié)晶槽中結(jié)晶。溶液，然后在結(jié)晶槽中結(jié)晶。 無飽和器法可用無飽和器法可用磷酸磷酸(磷酸二氫銨溶液磷酸二氫銨溶液)代替硫酸并獲得磷酸氫二銨。代替硫酸并獲得磷酸

32、氫二銨。 弗薩姆弗薩姆(Phosam)法法 用用磷銨溶液磷銨溶液吸收焦?fàn)t煤氣中的氨，吸收后的富液解吸，解吸吸收焦?fàn)t煤氣中的氨，吸收后的富液解吸，解吸 所得的氨氣冷凝液蒸餾，得到無水氨。所得的氨氣冷凝液蒸餾，得到無水氨。 生產(chǎn)原理：利用磷酸銨的生產(chǎn)原理：利用磷酸銨的選擇吸收選擇吸收的特點(diǎn)只吸收氨而不吸收煤的特點(diǎn)只吸收氨而不吸收煤 氣中酸性組分，因此就可很簡(jiǎn)單地得到極純的產(chǎn)品。氣中酸性組分，因此就可很簡(jiǎn)單地得到極純的產(chǎn)品。 磷酸的銨鹽磷酸的銨鹽 磷酸一銨鹽磷酸一銨鹽NH4H2PO4：130才能分解才能分解 磷酸二銨鹽磷酸二銨鹽(NH4)2HPO4：70才能分解才能分解 磷酸三銨鹽磷酸三銨鹽(NH4

33、)3PO4：室溫下分解：室溫下分解 弗薩姆法磷銨溶液主要由磷酸一銨和磷酸二銨組成。弗薩姆法磷銨溶液主要由磷酸一銨和磷酸二銨組成。 4060 342444 2190 NH + NH H PO NHHPO 吸收 解吸 貧氨溶液富氨溶液 粗苯回收粗苯回收 鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程 煤氣經(jīng)過飽和器回收氨后，溫度為煤氣經(jīng)過飽和器回收氨后，溫度為 5560，但是用洗油吸收煤氣中，但是用洗油吸收煤氣中 的粗苯的適宜溫度應(yīng)為的粗苯的適宜溫度應(yīng)為2530 ， 所以，從煤氣中回收粗苯之前，需所以，從煤氣中回收粗苯之前，需 要進(jìn)行冷卻。要進(jìn)行冷卻。 富油富油 含苯含苯22.5% 2530

34、 煤氣粗苯：煤氣粗苯： 3045g/m3 粗苯吸收過程粗苯吸收過程 粗苯吸收過程：粗苯吸收過程： 洗油吸收煤氣中的苯族烴洗油吸收煤氣中的苯族烴 富油脫苯和洗油再生富油脫苯和洗油再生 脫氨后焦?fàn)t煤氣中含有的苯系化合物，稱為粗苯。粗苯產(chǎn)率是煉焦脫氨后焦?fàn)t煤氣中含有的苯系化合物，稱為粗苯。粗苯產(chǎn)率是煉焦 煤的煤的0.91.1%，在焦?fàn)t煤氣中含粗苯，在焦?fàn)t煤氣中含粗苯3045 g/m3。 粗苯組成粗苯組成 % 苯苯甲苯甲苯 二甲苯二甲苯 (含乙基含乙基 苯苯) 三甲苯和三甲苯和 乙基甲苯乙基甲苯 不飽和化合物不飽和化合物 (環(huán)戊二烯、苯環(huán)戊二烯、苯 乙烯、苯并呋乙烯、苯并呋 喃、茚喃、茚) 硫化物硫化

35、物 (CS2、噻、噻 吩、飽和吩、飽和 化合物化合物) 555711222.56127120.31.8 各主要組分在各主要組分在180前餾出，約占粗苯總量的前餾出，約占粗苯總量的9395% 高于高于180的餾出物稱為溶劑油的餾出物稱為溶劑油 粗苯加工粗苯加工 鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程 粗苯精制粗苯精制目的目的： 獲得苯、甲苯、獲得苯、甲苯、 二甲苯等純品二甲苯等純品 苯：80.1 （ 噻吩84.1等） 甲苯：110.6 二甲苯:140左右（苯乙烯146等 ） 初餾分：（環(huán)戊二烯46.5 、二硫化碳42.5 等） BTX餾分 重苯：（茚181.5 、古馬隆173.5等

36、 ） 粗 苯 產(chǎn) 品 沸 點(diǎn) 粗苯精制流程包括： ： ： ：得到合乎標(biāo)準(zhǔn)的純產(chǎn)品。 初餾塔：初餾塔： 塔頂塔頂初餾分；初餾分； 混合餾分（混合餾分（BTX）塔：）塔： 塔頂塔頂BTX餾分；餾分； 塔底塔底重苯。重苯。 初步精餾初步精餾 化學(xué)精制化學(xué)精制硫酸法精制硫酸法精制和和催化加氫法精制催化加氫法精制 不飽和物聚合反應(yīng)不飽和物聚合反應(yīng)： 烯烴在硫酸的作用下生成二聚物和三聚物，其沸點(diǎn)比苯的高，可用烯烴在硫酸的作用下生成二聚物和三聚物，其沸點(diǎn)比苯的高，可用除去。除去。 磺化脫噻吩反應(yīng)磺化脫噻吩反應(yīng)： 噻吩與硫酸反應(yīng)生成噻吩磺酸，溶于硫酸和水中，可用噻吩與硫酸反應(yīng)生成噻吩磺酸，溶于硫酸和水中，可用

37、除去。除去。 烷基化脫噻吩烷基化脫噻吩： 噻吩與不飽和化合物在硫酸催化作用下生成共聚物，其沸點(diǎn)比苯高，可用噻吩與不飽和化合物在硫酸催化作用下生成共聚物，其沸點(diǎn)比苯高，可用除去。除去。 硫酸法精制工藝流程硫酸法精制工藝流程 將輕苯或?qū)⑤p苯或BTX混合餾分進(jìn)行混合餾分進(jìn)行催化加氫催化加氫凈化，然后對(duì)加氫油進(jìn)行精制得凈化，然后對(duì)加氫油進(jìn)行精制得 到高純度苯類產(chǎn)品。到高純度苯類產(chǎn)品。 優(yōu)點(diǎn)：苯產(chǎn)品純度高。噻吩少（小于優(yōu)點(diǎn)：苯產(chǎn)品純度高。噻吩少（小于1mg/kg），結(jié)晶點(diǎn)高（），結(jié)晶點(diǎn)高（ 5.4），）， 苯的收率高，對(duì)環(huán)境的污染和設(shè)備的腐蝕程度小。苯的收率高，對(duì)環(huán)境的污染和設(shè)備的腐蝕程度小。 項(xiàng)目項(xiàng)目

38、魯奇法魯奇法萊托法萊托法(Litol) 催化劑催化劑Co-Mo催化劑催化劑Cr2O3 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度/360380600650 操作壓力操作壓力/Mpa456.0 加氫氫源加氫氫源焦?fàn)t煤氣或純氫焦?fàn)t煤氣或純氫預(yù)處理后的焦?fàn)t煤氣預(yù)處理后的焦?fàn)t煤氣 苯收率苯收率/%9799114 輕苯加氫精制主要方法的比較輕苯加氫精制主要方法的比較 萊托法加氫主要反應(yīng)：萊托法加氫主要反應(yīng)： a.脫硫反應(yīng)脫硫反應(yīng) b.脫烷基反應(yīng)脫烷基反應(yīng) C6H5R+H2C6H6+RH c.飽和烴加氫裂解飽和烴加氫裂解 C7H16+2H2 2C2H6+C3H8 d.環(huán)烷烴脫氫環(huán)烷烴脫氫 e.不飽和烴加氫不飽和烴加氫 f.脫氧和脫

39、氮脫氧和脫氮 C6H5OH+H2C6H6+H2O C5H5N+5H2C5H12+NH3 混合餾分連續(xù)精餾流程混合餾分連續(xù)精餾流程 最終精餾最終精餾 鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦?fàn)t煤氣凈化流程 焦油是煤在煉焦過程中所得的黑褐色、黏稠性的油狀液體。焦油又焦油是煤在煉焦過程中所得的黑褐色、黏稠性的油狀液體。焦油又 分為低溫焦油和分為低溫焦油和高溫焦油高溫焦油。 項(xiàng)目項(xiàng)目低溫干餾煤焦油低溫干餾煤焦油高溫干餾煤焦油高溫干餾煤焦油 產(chǎn)率產(chǎn)率/%干煤干煤10.03.0 組分含量組分含量/%： 飽和碳?xì)浠衔镲柡吞細(xì)浠衔?0.0 酚類酚類25.01.5 萘萘3.010.0 菲和蒽菲和蒽1.06.0 瀝青瀝青35.050.0 煤焦油組成煤焦油組成 煤焦油主要產(chǎn)品及用途煤焦油主要產(chǎn)品及用途 焦油加工焦油加工 煤焦油加工步驟：煤焦油加工步驟： 焦油脫水、脫鹽焦油脫水、脫鹽 焦油蒸餾焦油蒸餾 焦油餾分加工焦油餾分加工 v 脫水必要性：脫水必要性： 蒸餾操作不利蒸餾操作不利 增加耗熱量增加耗