化工工藝學-第五章-煤的高溫干餾

1、聊城大學2013級講義煤在焦爐內(nèi)煤在焦爐內(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煉焦，工業(yè)或高溫煉焦，工業(yè)上一般簡稱上一般簡稱煉焦煉焦。（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。用于化學肥料、農(nóng)藥、合成纖維的原料、塑料等。瀝青等。用于化學肥料、農(nóng)藥、合成纖維的原

2、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，其余用于機械工業(yè)、鑄造、電用于高爐煉鐵，其余用于機械工業(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)化學肥料或用做加熱燃料。：可用來合成氨、生產(chǎn)化學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)代焦爐現(xiàn)代焦爐5焦爐熱工基礎(chǔ)焦爐熱工基礎(chǔ)6高溫煉焦的發(fā)展高溫煉焦的發(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焦油焦炭的用途焦炭的用途冶金焦冶金焦作為骨架，

3、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能力強，使生成大量反應能力強，使生成大量CO和和H2電石焦電石焦對焦炭的質(zhì)量要求不高對焦炭的質(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)量由由化學化學、物理化學物理化學和和物理特性物理特性所決定所決定化化 學學 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。，否則引起爐溫波動。 灰分灰分(主要成分是主要成分是SiO2和和Al2O3)p不利，會降低熱值，且增加爐渣數(shù)量，灰分越低越好不

4、利，會降低熱值，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。鑒別焦炭成熟度的重要指標。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 學學 性性 質(zhì)質(zhì)反應性反應性在嚴格規(guī)定條件下在嚴格規(guī)定條件下( (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

5、) )與選定的與選定的氧化劑氧化劑反應的能力。反應的能力。( (CO2) )CO2+C2COBoudouard反應反應氣化反應，消耗碳，使焦炭氣孔壁變薄，促使焦炭強度下氣化反應，消耗碳，使焦炭氣孔壁變薄，促使焦炭強度下降，粒度減小。降，粒度減小。影響焦炭反應性的三大因素：影響焦炭反應性的三大因素：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)焦時間、煉焦方式等）：煉焦工藝因素（焦餅中心溫度、結(jié)焦時間、煉焦方式等）c：高爐冶煉條件（溫度、時間等）：高爐冶煉條件（溫度、時間等）焦炭反應性（焦炭反應性（CRI % ）的測定

6、：）的測定：塊度為塊度為201mm的焦炭在的焦炭在11005時與時與CO2反應反應2 h后焦炭質(zhì)量損失的百分數(shù)。后焦炭質(zhì)量損失的百分數(shù)。 物物 理理 性性 質(zhì)質(zhì) 焦炭的機械強度焦炭的機械強度包括耐磨強度和抗碎強度。包括耐磨強度和抗碎強度。米貢米貢(Micum)轉(zhuǎn)鼓試驗方法轉(zhuǎn)鼓試驗方法在轉(zhuǎn)鼓在轉(zhuǎn)鼓(直徑直徑1000mm，長度，長度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)動轉(zhuǎn)動4min。鼓內(nèi)鼓內(nèi)40mm的焦塊百分數(shù)作為抗的焦塊百分數(shù)作為抗碎強度碎強度M40，鼓外鼓外10mm的焦粉百分數(shù)作的焦粉百分數(shù)作為耐磨強度為耐磨強度M10。 焦炭的塊度焦炭的塊度

7、足夠的塊度尺寸：適當?shù)脑剂６取Ｗ銐虻膲K度尺寸：適當?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)勢合理配煤的優(yōu)勢p 提高焦炭質(zhì)量提高焦

8、炭質(zhì)量p 擴大煉焦煤源，合理利用煤炭資源擴大煉焦煤源，合理利用煤炭資源p 增加煉焦化學產(chǎn)品產(chǎn)率等增加煉焦化學產(chǎn)品產(chǎn)率等強粘結(jié)性煤形成的焦炭氣孔均勻致強粘結(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)，較堅固。密呈網(wǎng)狀或纖維狀結(jié)構(gòu)，較堅固。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)煤的干燥預熱階段煤的干燥預熱階段(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

9、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、脫氣反應脫水、脫氣反應分解反應分解反應裂化反應裂化反應煙煤煉焦時隨溫度的變化狀況煙煤煉焦時隨溫度的變化狀況干燥預熱干燥預熱階段階段膠質(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二次脫氣反應煤的黏結(jié)和半焦收縮煤的黏結(jié)和半焦收縮黏結(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，而當溫度超過膠質(zhì)體的固化溫度時，則固體形膠質(zhì)體透氣性差，發(fā)生膨脹，而當溫度超過膠質(zhì)體的固化溫度時，則固體形成半焦，這一過程稱為煤的黏結(jié)。黏結(jié)

10、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( (一定的強度、耐磨性、反應性和塊度一定的強度、耐磨性、反應性和塊度) )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)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：收縮應力導致

11、產(chǎn)生裂紋（裂成焦塊，裂紋多則焦炭細）：收縮應力導致產(chǎn)生裂紋（裂成焦塊，裂紋多則焦炭細）不同結(jié)焦時刻炭化室內(nèi)爐料和溫度關(guān)系圖不同結(jié)焦時刻炭化室內(nèi)爐料和溫度關(guān)系圖炭化室內(nèi)成焦特點：炭化室內(nèi)成焦特點：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。當炭。當炭化室中心最終成化室中心最終成焦并達到結(jié)焦溫焦并達到結(jié)焦溫度時，炭化室結(jié)度時，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( (9501

12、050) )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）炭化室同時進行著成焦的各）炭化室同時進行著成焦的各個階段，因此半焦收縮時相鄰兩個階段，因此半焦收縮時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，故存在收縮應力，出現(xiàn)裂紋故存在收縮應力，出現(xiàn)裂紋。 2）由于各部位半焦收縮時的加）由于各部位半焦收縮時的加熱速率不相同，故產(chǎn)生的收縮應熱速率不相同，故產(chǎn)生的收縮應力也不同，力也不同，在靠近爐墻處，加熱在靠近爐墻處，加熱速率快，收縮應力大，裂紋網(wǎng)多。速率快，收縮應力大，裂紋網(wǎng)多。中心裂紋中

13、心裂紋縱裂紋縱裂紋橫裂紋橫裂紋燃燒室燃燒室導焦車導焦車 三室三室四車四車焦爐及附屬機械圖焦爐及附屬機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煉焦高溫煉焦推焦車推焦車焦炭焦炭產(chǎn)品產(chǎn)品導焦車導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爐焦爐其他附屬機械：其他附屬機械： 加煤車、推焦車、導焦車、加煤車、推焦車、導焦車、熄焦車等。熄焦車等。“三室三室”“四車四車”現(xiàn)代焦爐由現(xiàn)代焦爐由炭化室、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)平臺基礎(chǔ)平臺和和分煙道分煙道。焦爐

14、爐體結(jié)構(gòu)模型圖焦爐爐體結(jié)構(gòu)模型圖 煉焦爐斷面示意圖煉焦爐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，并對其炭化室是接受煤料，并對其隔絕空氣進行干餾的爐室。隔絕空氣進行干餾的爐室。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個加煤孔，并有個加煤孔，并有12個導出干餾煤氣的上升個導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)寬度大于機側(cè)，兩側(cè)寬焦側(cè)寬度大于機側(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

15、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，對其進行高溫化室中煤料，對其進行高溫干餾。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，長度與炭化室相等，多一個，長度與炭化室相等，燃燒室的錐度與炭化室相等燃燒室的錐度與炭化室相等但方向相反，以保證焦爐炭但方向相反，以保證焦爐炭化室中心距相等?；抑行木嘞嗟?。（1300）蓄熱室蓄熱室蓖子磚和磚煤氣道蓖子磚和磚煤氣道1-擴散型蓖子磚；擴散型蓖子磚；2-直立磚煤氣道直立磚煤氣道焦爐蓄熱室結(jié)構(gòu)焦爐蓄熱室結(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

16、熱磚 從燃燒室排出的廢氣溫度常高達從燃燒室排出的廢氣溫度常高達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熱燃燒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

17、室的通道。每個立火道下面有兩每個立火道下面有兩個斜道，連接兩個蓄個斜道，連接兩個蓄熱室，斜道區(qū)的溫度熱室，斜道區(qū)的溫度為為10001200。JN型焦爐斜道區(qū)構(gòu)造圖型焦爐斜道區(qū)構(gòu)造圖爐頂區(qū)爐頂區(qū)JN型焦爐爐頂區(qū)構(gòu)造圖型焦爐爐頂區(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入后由此引出進入后續(xù)化回收系統(tǒng)。續(xù)化回收系統(tǒng)?；A(chǔ)平臺基礎(chǔ)平臺下噴式焦爐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下噴式焦爐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 側(cè)噴式焦爐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)側(cè)噴式焦爐基礎(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-

18、隔熱層；隔熱層；2-基礎(chǔ)；基礎(chǔ)；3-煙道煙道 基礎(chǔ)平臺位于爐體的底部，它支撐整個爐體、爐體設(shè)施和機械的重量。基礎(chǔ)平臺位于爐體的底部，它支撐整個爐體、爐體設(shè)施和機械的重量。焦爐基礎(chǔ)有下噴式和側(cè)噴式焦爐。下噴式焦爐基礎(chǔ)是一個地下室，由底板、焦爐基礎(chǔ)有下噴式和側(cè)噴式焦爐。下噴式焦爐基礎(chǔ)是一個地下室，由底板、頂板和支柱組成。側(cè)噴式焦爐基礎(chǔ)是無地下室的整片基礎(chǔ)。頂板和支柱組成。側(cè)噴式焦爐基礎(chǔ)是無地下室的整片基礎(chǔ)。分煙道分煙道58-焦爐氣體流動途徑示意圖焦爐氣體流動途徑示意圖 擴大焦爐組的生產(chǎn)能力擴大焦爐組的生產(chǎn)能力 原料基地向廉價的弱結(jié)焦性煤擴大原料基地向廉價的弱結(jié)焦性煤擴大 煉焦過程能源利用合理化煉焦

19、過程能源利用合理化 煉焦過程環(huán)境保護煉焦過程環(huán)境保護 煉焦揮發(fā)產(chǎn)品更有效的利用煉焦揮發(fā)產(chǎn)品更有效的利用燃氣燃氣氧氣氧氣燃氣燃氣氧氣氧氣燃氣燃氣氧氣氧氣炭炭化化室室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%占干煤的百分數(shù)占干煤的百分數(shù)H2:5459%CH4:2428%CO:5.57.0%N2:3.05.0%重烴：重烴：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爐煤氣凈化

20、流程鋼鐵廠自用焦爐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，然后用卻析出焦油和水，然后用鼓風機抽吸和加壓以輸送鼓風機抽吸和加壓以輸送煤氣，再進一步逐一回收煤氣，再進一步逐一回收化學產(chǎn)品?；瘜W產(chǎn)品。煤化學產(chǎn)品回收流程煤化學產(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

21、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，在鼓被冷凝焦油溶解分離，在鼓風機后煤氣含萘量為風機后煤氣含萘量為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機。一般采用離心式鼓風機。焦油和氨焦油和氨水的分離水的分離25g/m3焦爐煤氣脫硫焦爐煤氣脫硫鋼鐵廠自用焦爐煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦爐煤氣凈化流程H2S的危害？的危害？我國城市煤氣的我國城市煤氣的H2S含量含量20mg/m3焦爐煤氣的脫硫方法焦爐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(O

22、H)2。原理是通過化學吸附脫除煤氣中的。原理是通過化學吸附脫除煤氣中的H2S。我。我國許多焦化廠采用此法。國許多焦化廠采用此法。p脫硫反應脫硫反應 2Fe(OH)3 + 3H2S Fe2S3 + 6H2OFe2S3 2FeS + SFe(OH)2 + H2S FeS + 2H2Op再生反應再生反應 2Fe2S3+3O2+6H2O 4Fe(OH)3 +6S4FeS+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

23、性（劑呈堿性（ pH = 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當硫磺在脫硫劑中的含量當硫磺在脫硫劑中的含量約為約為35%時，即需要更換時，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過程：兩個過程： 3322NaHCONaHSCONaSH SNaOHOVNaO HNaVONaHS244294223 O(H)2492322=42Na V OADANaOH H O NaVO ADA吸收脫

24、硫塔中：吸收脫硫塔中： (H)(O)22222ADAOADAH O 氧化再生塔中：氧化再生塔中： 吸收脫硫的總反應式：吸收脫硫的總反應式：(O)(H)2H SADASADA 萘醌萘醌(Takahax)法脫硫法脫硫脫硫劑：氨脫硫劑：氨(來自焦爐煤氣來自焦爐煤氣)+催化劑催化劑NQ(1，4-萘醌萘醌-2-磺酸銨磺酸銨) 脫硫塔中的反應脫硫塔中的反應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，同時吹入空氣，在催化劑再生：吸收富液被送入再生塔，同時吹入空氣，在催化劑NQ的作用下的作用下進行氧化再生。反應為：進行氧化再生

25、。反應為：再生塔中的反應再生塔中的反應主反應主反應副反應副反應 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，另一部分進入再生塔溶液部分流入至脫硫塔循環(huán)使用，另一部分進入Hirohax工序工序進行廢液處理，使脫硫液中的進行廢液處理，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?；槲絼┒餐?。Hirohax反應反應鋼鐵廠自用焦爐煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦爐煤氣凈化流程氨與吡啶的回收氨與吡啶的回收What？

26、煉焦配煤的含氮量約為煉焦配煤的含氮量約為2%，在高溫煉焦過程中，其中的氮有，在高溫煉焦過程中，其中的氮有2025%轉(zhuǎn)化為氨，故氨對煉焦煤的產(chǎn)率約為轉(zhuǎn)化為氨，故氨對煉焦煤的產(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。沸點較低的輕吡啶鹽基（包括吡沸點較低的輕吡啶鹽基（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，焦爐煤氣中含有吡啶堿量為，焦爐煤氣中含有吡啶堿量為0.350.6g/m3。Why？煤氣中氨含量應低于煤氣中氨含量應低于0.03 g/m3，否則：，否則：L 雖然煤氣中的氨大部分被

27、終冷水吸收，但在涼水塔噴灑冷卻時會解吸，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會解吸，從而污染大氣。從而污染大氣。L 煤氣燃燒時，氨會生成有毒、腐蝕性的氧化氮。煤氣燃燒時，氨會生成有毒、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，生成溶解度高的復合物，加劇腐蝕。L 氨在粗苯回收時，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，能使油水形成穩(wěn)定的乳化液，使油水分離困難。NH3 + H2SO4 NH4HSO4NH4HSO4 + NH3 (NH4)2SO4C5H5N + H2SO4 C5H5NHHSO4C5H5NHH

28、SO4+NH3 (NH4)2SO4+ C5H5NHow？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。中國焦化廠主要通過生產(chǎn)中國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。美國開發(fā)了無水氨的。美國開發(fā)了無水氨的弗弗薩姆（薩姆（Phosam）法）法，中國已引進此技術(shù)。，中國已引進此技術(shù)。飽和器法飽和器法將含氨的焦爐煤氣通入飽和器，與將含氨的焦爐煤氣通入飽和器，與硫酸銨母液硫酸銨母液中的硫酸反應，當母中的硫酸反應，當母液中游離酸的濃度（質(zhì)量分數(shù)）或酸度為液中游離

29、酸的濃度（質(zhì)量分數(shù)）或酸度為12%時，主要生成硫酸銨：時，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，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，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。酸度增加時生成硫酸氫氨的比列增加；酸度增加時生成硫酸氫氨的比列增加；NH3 + H2SO4 NH4HSO4(NH4)2SO4+H2SO4 2NH4HSO42NH3 + 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

30、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爐煤氣中的氨，吸收后的富液解吸，解吸吸收焦爐煤氣中的氨，吸收后的富液解吸，解吸

31、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只吸收氨而不吸收煤的特點只吸收氨而不吸收煤氣中酸性組分，因此就可很簡單地得到極純的產(chǎn)品。氣中酸性組分，因此就可很簡單地得到極純的產(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)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。40603424442190NH +

32、 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爐煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦爐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為的粗苯的適宜溫度應為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，需要進行冷卻。要進行冷卻。富油富油含苯含苯22.5%2530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爐煤氣中含有的苯系

33、化合物，稱為粗苯。粗苯產(chǎn)率是煉焦脫氨后焦爐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%，在焦爐煤氣中含粗苯，在焦爐煤氣中含粗苯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

34、加工粗苯加工鋼鐵廠自用焦爐煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦爐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 ）粗苯產(chǎn)品沸點粗苯精制流程包括：得到合乎標準的純產(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精制化學精制硫酸法精制硫酸法精制和和催化加氫法精制催

35、化加氫法精制不飽和物聚合反應不飽和物聚合反應：烯烴在硫酸的作用下生成二聚物和三聚物，其沸點比苯的高，可用烯烴在硫酸的作用下生成二聚物和三聚物，其沸點比苯的高，可用除去。除去?；腔撪绶苑磻腔撪绶苑磻亨绶耘c硫酸反應生成噻吩磺酸，溶于硫酸和水中，可用噻吩與硫酸反應生成噻吩磺酸，溶于硫酸和水中，可用除去。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混合餾分進行混合餾分進行催化加氫催化加氫凈化，然后對加氫油進行

36、精制得凈化，然后對加氫油進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：苯產(chǎn)品純度高。噻吩少（小于優(yōu)點：苯產(chǎn)品純度高。噻吩少（小于1mg/kg），結(jié)晶點高（），結(jié)晶點高（ 5.4），），苯的收率高，對環(huán)境的污染和設(shè)備的腐蝕程度小。苯的收率高，對環(huán)境的污染和設(shè)備的腐蝕程度小。項目項目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反應溫度反應溫度/360380600650操作壓力操作壓力/Mpa456.0加氫氫源加氫氫源焦爐煤氣或純氫焦爐煤氣或純氫預處理后的焦爐煤氣預處理后的焦爐煤氣苯收率苯收率/%9799114輕苯加氫精制主要方法的比較輕苯加氫精制主要方法

37、的比較萊托法加氫主要反應：萊托法加氫主要反應：a.脫硫反應脫硫反應b.脫烷基反應脫烷基反應 C6H5R+H2C6H6+RHc.飽和烴加氫裂解飽和烴加氫裂解 C7H16+2H2 2C2H6+C3H8d.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爐煤氣凈化流程鋼鐵廠自用焦爐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。項目項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/%：飽和碳氫化合物飽和碳氫化合物10.0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