煤化工工艺学第4章 第一节.ppt

4.1.2 炼焦化学产品的回收工艺 炼焦化学产品的回收工艺的目的和任务在于回收荒煤气中的氨、苯族烃、硫化物和煤焦油等化学产品，并将焦炉煤气净化达到用户要求。自焦炉导出的荒煤气温度为650～800℃，通过冷却、吸收等方式按一定顺序进行荒煤气处理，回收和精制焦油、粗苯、氨和硫等化学产品，并得到净化的焦炉煤气。 荒煤气中含有少量杂质，对煤气输送和利用有害。煤气中含有萘，能以固态析出，堵塞管道；煤气中含有焦油蒸气，有害于回收氨和粗苯操作；煤气中含有硫化物，能腐蚀设备，并不利于煤气加工利用；氨能腐蚀设备，燃烧时生成氧化氮，污染大气；不饱和烃类能形成聚合物，导致管道和设备故障的发生。对上述有害物质，根据煤气的不同用途要求指标，有不同的回收工艺流程。 目前炼焦化学产品的回收工艺流程有正压工艺流程和负压工艺流程，正压工艺流程主要有硫酸铵工艺和氨水工艺两种基本流程。 4.1.2.1 正压工艺流程 （1） 硫酸铵工艺 自焦炉出来的荒煤气，相继经过冷凝鼓风工段、硫铵工段、粗苯工段和脱硫工段，分别回收和生产焦油、硫酸铵、粗苯、硫磺（或硫酸）等化学产品，进而净化了焦炉煤气。 图4-2 炼焦化学产品回收工艺流程的硫酸铵工艺 a—后脱硫工艺；b—先脱硫工艺 （2） 氨水工艺 自焦炉出来的荒煤气，相继经过冷凝鼓风工段、氨水工段、粗苯工段和脱硫工段，分别回收和生产焦油、浓氨水、粗苯、硫磺（或硫酸）等化学产品，进而净化了焦炉煤气。图4-3为工艺流程示意图。 图4-3 炼焦化学产品回收工艺流程的氨水工艺 a-后脱硫工艺；b—先脱硫工艺 由于氨的回收方式不同，出现了不同的工艺流程，并且各个工段的操作条件也有差异。例如，在氨水工艺流程中洗涤设备的堵塞与腐蚀是一个关键问题，堵塞的原因主要是由于煤气中的萘和焦油在洗涤设备中被冷凝，粘附在木格、喷头或管道造成堵塞。解决方法是降低入洗氨塔的含萘量，一般通过控制初冷器后煤气的温度、增设洗萘工段等措施。在硫酸铵工艺流程中，生产硫铵需要消耗大量的硫酸，当采用脱硫脱氰新工艺时，则可以将煤气中的硫化氢氧化成硫酸，从而降低硫酸铵工段的耗酸量。另外，煤气中含的硫化氢对工艺设备及回收产品的纯度也有影响，根据不同的要求条件，在每种工艺中同时又有后脱硫工艺和先脱硫工艺。 上述两种工艺流程各有利弊，比较理想的优化工艺还没有，所以选用工艺要与实际生产和地域环境相结合来综合考虑。 通过回收工艺流程后在煤气中的各种物质含量都下降明显，表4-5中列出了回收前后的物质含量 与图4-2和图4-3对比，负压工艺流程的优点是： ①流程变短，煤气系统阴力损失小。 ②在鼓风机内产生的压缩热留在煤气中，可以弥补煤气输送时的热损失。远距离输送时，冷凝液甚少，减少了对管道的腐蚀。 ③鼓风机置于流程后，机前处于负压，避免了冷却后又加热，加热后又冷却造成的温度起伏。减少低温水用量，总能耗亦有所降低。 缺点是： ①负压状态下煤气体积增大，有关设备及煤气管道尺寸均相应增大。 ②负压状态下对设备及管道的密封性要求高。 ③在较大的负压下，煤气中硫化氢、氨和苯族烃的分压也随之降低，减少了吸收推动力。 ④负压状态下，对煤气吸气机的调节要求较高。 4.1.3 炼焦化学产品回收利用进展 炼焦化学产品的回收指焦炉炭化室生成的荒煤气在化学产品回收车间进行冷却、输送、回收煤焦油、氨、苯族烃、硫等化学产品，同时净化了焦炉煤气。 煤在炼焦时，除有75%左右变成焦炭外，还有25%左右生成多种化学产品及煤气。来自焦炉的荒煤气，经冷却和用各种吸收剂处理后，可以提取出煤焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢及粗苯等化学产品，并得到净煤气。氨可以用于制取硫酸铵和无水氨；煤气中所含的氢可用于制造合成氨、合成甲醇、双氧水、环己烷等，合成氨可进一步制成尿素、硝酸铵和碳酸氢铵等化肥；所含的乙烯可用于制取乙醇和三氯乙烷的原料，硫化氢是生产单斜硫和元素硫的原料，氰化氢可用于制取黄血盐钠或黄血盐钾；以及国防工业的重要原料。 粗苯和煤焦油都是很复杂的半成品，经精制加工后，可得到的产品有：二硫化碳、苯、甲苯、三甲苯、古马隆、酚、甲酚和吡啶盐及沥青等，这些产品有广泛的用途，是合成纤维、塑料、染料、合成橡胶、医药、农药、耐辐射材料、耐高温材料以及国防工业的重要原料。 在20世纪70年代，法国、德国、苏联等国家都重视炼焦化学产品的回收，改进工艺增加产品种类，降低生产成本和减少单位投资。20世纪末已经能从焦化产物中分离提炼出500种以上的产品。我国的焦化工业也同时得到了不断发展，能从焦炉煤气、煤焦油和粗苯中提炼出百余种化学产品，这大大促进了我国的经济建设和发展。到2005年，我国每年产煤气约为800×108 m3，焦油量为900×104 t（含中温焦油，低温焦