1基本组分

焦炭78%、焦炉煤气15~18%、煤焦油2.5~4.5%。

1.2焦炉煤气

氨0.25~0.4%（生产硫铵，我国为0.25%）；

粗苯0.8~1%（苯、甲苯、二甲苯）；

硫化物0.2~1.5%（可生产硫磺和吡啶）

1.3煤焦油精制

轻馏分：苯、甲苯、二甲苯、重苯；

酚馏分：酚、甲酚、二甲酚；

萘组分：萘、精萘、工业喹啉；

洗油组分：苯类吸收剂；

蒽油组分：提取蒽、菲、咔唑；

沥青：铺路、生产沥青油和电极沥青

2选煤的必要性

煤中的硫包括无机硫（选煤可以部分去掉）、有机硫（物理选煤不能去掉，用浮选法）

煤中还有内在矿物，成矿时混入的粘土（二氧化铝）、沙粒（二氧化硅）、硫铁矿。其中前两种可以通过粉碎、洗选除去。

外在矿物，采煤时混入的矸石。比重大，直接燃烧时为灰分，炼焦时全部留在焦炭中。选煤时除去。

水分，内在水和成矿有关，在配煤时考虑，外在水影响焦炉的操作稳定性。炼焦前需要干燥处理。

3炼焦参数

3.1炼焦阶段

干燥预热：350℃，失去水分。

焦体形成阶段：350~480℃，交连、缩聚、重排，气、固、液共熔体。有膨胀压

半焦形成阶段：480~650℃，增加了气、固相的生成，胶质固化。

焦炭形成阶段：650~1000℃，半焦不稳定的有机物分解或缩聚，产物为气体。750℃后主要是氢气。体积收缩。

3.2炼焦煤

气煤：挥发性大，收缩大，膨胀压小，2~14kPa；胶质体少，粘性差。热解350~440℃（90℃），加入便于推焦，保护炉体。

肥煤：挥发度低于气煤，收缩大，膨胀压小4.9~19.6kPa，胶质体最多，粘性最好。热解320~460℃（140℃）。

焦煤：挥发性适中，收缩量低；成焦强度大，热解390~465℃（75℃）。膨胀压很大14.7~34.3kPa。对焦炉的墙体不利。

瘦煤：挥发度最低，热解450~490℃（40℃），结焦块大，液体少，收缩量最低，粘结性差，膨胀压答19.6~78.4kPa。

3.3配煤指标

水分：8~10%。内在水和外部水总和。

灰分：10.5~11.2%（混入杂质部分），保证成焦率76%，满足高炉需要。

挥发分：18~30%

硫分：80%进入焦炭（1~1.2%），要求控制1%以下。

黏结性：胶质层最大厚度Y=16~18mm。黏结指数65~78%。

膨胀压：安全10~15kPa，选择8~15kPa。

粒度：3mm以下占90%。

4炼焦炉

4.1焦炉的结构

4.1.2炭化室

煤隔绝空气干馏的地方，炉顶上有装煤车（其实可用给矿器），装煤车上面有煤仓。炭化室两侧有炉门，炼好焦进入推焦车，沿导焦车进入熄焦车（干法，用惰性气体冷却，回收热能）。平均温度为1100℃4.1.2燃烧室

为炭化室提供热量的地方，和炭化室交错排列，燃烧室的墙面温度为1300℃，在炭化室锥体用隔墙分成若干个立火道（22~32）。

双联式：每一组为2个，其中一个用上升煤气，煤气燃烧；另一个通过隔墙跨孔让燃烧后的废气下降，为了加热均匀，20~30min换向一次。

两分式：炭化室下面设立蓄热室。单侧进空气，双侧进煤气（或相反），燃烧后废气汇于水平集合烟道，有另一侧下降。

跨顶式：每个燃烧室两个蓄热室。一个预热煤气，另一个预热空气。已经淘汰。

4.1.3蓄热室

上部经过斜道和燃烧式相连，下部经过废气盘分别与分烟道、贫煤气管和大气相通。

4.1.4斜道区

是蓄热室的顶部，在炭化室和燃烧室下面。倾角大于300。

4.1.5炉顶区

有装煤孔、上升管孔、拉条沟等。

4.1.6焦炉基础平台、烟道和烟囱

焦炉下面的分烟道通过废气盘汇成总烟道，再连接烟囱。

4.2焦炉选择

4.2.1炭化室

长度、高度、宽度。

4.2.2炉型选择

煤焦炉的计算设计，炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、烟囱等。

总体物料、能量衡算，偏重煤焦炉设计。

炼焦化学品的回收和精制

1炼焦化学品的产生、组成和产率

1.1炼焦化学品的产生

粗煤气产生于两个阶段。一是在胶质体形成阶段，透气性差，主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、水和初次焦油气，氢气含量较低，称为里行气。二是在半焦形成和收缩阶段，产生大量气态物质，在炉顶区会发生二次分解。称为外行气。量大，占90%。

1.2焦化产品的化学组成

以干配煤为基准。焦炭（75~78%），净煤气（15~19%），焦油（2.5~4.5），化合水（2~4%），粗苯（0.8~1.4%），氨（0.25~0.35%），其他（0.9~1.1%）。

粗煤气是炭化室溢出的气体部分（g/m3）。水蒸气（250~450），焦油气（80~120），粗苯（30~45），氨（8~16），硫化氢（6~30），氰化物（1~2.5），轻吡啶碱（0.4~0.6），萘（10），氮（2~2.5）。

回收化学品和净化后的煤气是净煤气（回炉煤气）。密度（0.48~0.52Kg/m3），低热值（1.76~1.84KJ/m3）。

体积分数组成：氢气（54~59），甲烷（23~28），轻烃（2~3），一氧化碳（5.5~7），二氧化碳（0.5~2.5），氧气（0.3~0.7），氮气（3~5）。

1.3化学产品的回收方法

荒煤气冷凝析出煤焦油和水。再加压输送煤气，后多用吸收法。

1.3.1配煤影响

配合煤影响挥发分、氧、氮、硫的组成。

焦油：受到原料煤的挥发分和煤的变质程度影响。煤的挥发分高，软化温度低，形成胶质体温度区间大，则焦油产率大。

粗苯：碳氢比增大，粗苯产量增加。

氨：来源于煤中的氨，一般煤含氨2%，60%转入焦炭中，15%~20%形成氨，其余形成氰化物和吡啶。

硫化物：干煤含硫0.5~1.2%，其中20~45%转入煤气中。

煤气成分：变质年轻的煤，煤气含一氧化碳、甲烷和重氢多，氢含量低。

1.3.2炼焦温度影响

炉墙温度增加：焦油密度增加，芳烃增加，最易温度700~800℃。

炉顶温度：温度高，热分解加剧，焦油和粗苯下降，化合水增加，氮氢结合氰化氢增加，避免甲苯热分解，炉顶空间温度控制在750℃。

1.4处理过程

700℃左右的粗煤气首先冷却，水蒸气和大部分焦油冷凝，部分硫化氢和氰化氢溶于冷凝液。

煤气再经过捕焦油雾、脱萘、脱硫、洗氨、终冷、洗苯得到净煤气。脱硫可生产硫黄；洗氨可生产硫胺；洗苯得到粗苯，经过精制可得到苯、甲苯、二甲苯。

初冷器得到液体部分经过氨水澄清槽得到焦油，焦油经过精制可得到酚类、吡啶碱、洗油、萘、蒽、沥青等。

2煤气初冷

650~800℃粗煤气经过上升管、桥管进入集气管，用70~75℃的氨水喷洒，煤气被冷却到80~85℃，60%的煤焦油被冷凝。进入气液分离器，气体部分进入初冷器，使残存的焦油和93%得水冷凝，煤气冷凝到25~35℃。气体质量减少了三分之二，体积降低了五分之二，且被水蒸气饱和。送入鼓风机进行绝热压缩，焦油和水离心作用大部分以液态析出。经过电捕收，去掉剩余的焦油雾滴。

集气管和汽水分离器冷凝下来的液体进入油水澄清槽，分成三部分。最上面是氨水，用泵打到桥管和集气管；最下面是煤尘和焦油渣，送到配煤工序；中间的煤焦油用泵送到焦油的精制车间。

氨水要求：压力为0.17Mpa；喷洒量5m3/t。

冷却设备：管壳式冷却器，管间走煤气，管内走冷却水。管间可用热煤气清洗焦油、萘的结垢物。管内可用酸洗。

焦油和氨水的分离：可采用离心分离，氨水多次洗涤焦油；也可用粗苯稀释焦油。

3煤气的净化

3.1煤气脱焦油雾

初冷煤气含焦油2~5g/m3，经过鼓风下降为0.4g/m3，进入洗苯塔，影响洗油的质量。可用电捕焦油器。圆筒状，内部用管子，管子中心导线为负极，管壁为正极，焦油雾在电场中带负电，能吸向在管壁上。冬天需要蒸汽夹套加热。鼓风机前后多可以安装，我国常安装在鼓风机后面，焦油含量低。

3.2煤气除萘

焦炉煤气中含萘8~12g/m3。经初冷降为1.1~1.25g/m3；鼓风后变为1.3~2.8g/m3。容易堵塞管道。可用洗油、轻柴油等物理吸收，所用设备为吸收塔，萘可降至0.5g/m3。吸收温度为30~40℃，循环洗油含萘7~10%。

3.3煤气脱硫

煤气中的硫来自配煤中的35%，无机硫为硫化氢，有机硫90%转化成硫化氢，煤气炼钢降低钢的质量；脱出硫化氢成为必要。可生产硫黄和硫酸。脱硫有干法和湿法两类。干法能脱出无机硫和有机硫，工艺简单，脱硫剂再生困难，一般小厂使用；湿法脱硫脱硫剂容易再生。

3.2.1干法脱硫

用氢氧化铁和硫化氢反应生成三硫化二铁；在水和氧气下回到氢氧化铁和单质硫。但是，硫容易吸附在氢氧化铁上脱硫能力下降，需要再生。

注意：补加水，脱硫剂含水30%；温度为29℃。

装置：箱式、塔式两种。

3.2.2改良A.D.A法脱硫

2,6~蒽醌二磺酸钠和2,7~蒽醌二磺酸钠；0.12~0.28%的偏钒酸钠；少量酒石酸钾钠，防止钒沉淀；碳酸钠，调整pH值8.5~9.1。

物质能够全部再生。

装置：脱硫塔（逆向，采用填料塔），下面液体进入再生塔（内装三块筛板）。

3.2.3萘醌法脱硫

用氨水和硫化氢反应成硫氢化氨，氰化氢成氰化氨。硫氢化氨和1,4-萘醌-2-磺酸形成硫单质；再生塔中氧气存在氧化成1,4-萘醌-2-磺酸和单质硫。

3.2.4低温甲醇洗涤法脱硫

硫化氢和二氧化碳容易溶解在1MPa的高压、低温甲醇中，减压后容易析出。

流程：吸收塔（高压）下部排除硫化氢的甲醇溶液，降压到1大气压进入第一再生塔（-20℃）上段，冷至（-29℃）进入第一再生塔下端，脱出硫化氢和部分二氧化碳。底部液体进入第二再生塔，加热，酸性气气从上面逸出，加压冷却液体-60℃回到吸收塔。

4煤气中氨和吡啶的回收

配煤含氮2%，其中20%转化为氨，对煤的产率为0.3%；吡啶可以计算（见上面）。

4.1氨的回收

4.1.1饱和法生产硫酸铵

煤气中的氨和1~2%的硫酸反应，生成硫酸铵。饱和器中析出硫酸铵晶体。经过煤气预热器（60~70℃）除去水分；进入饱和器（硫酸也进入）形成硫酸氢氨（40~45%）和硫酸铵（6~8%），吡啶也被吸收；进入除酸器，煤气进入粗苯工段。

饱和器中的母液经过水封槽，蒸发剩余氨水，氨水再和煤气进入饱和器；饱和器底锥部的硫酸氨结晶浆液经过结晶泵到结晶槽；晶体离心分离、干燥等生产硫酸铵。

饱和器：吸收氨和吡啶，容易结晶在壁表面，定期用热水或酸洗。煤气管要求加衬，经常受到酸的侵蚀，外壳内部也要有衬体；煤气管下部有煤气分配伞，28个，弯成弧度导向叶片，在母液下0.2~0.3m。

操作条件：煤气流速12~15m/s，母液中空速0.7~0.9 m/s；饱和器温度50~55℃；最佳母液含游离酸4~6%；搅拌循环。

4.1.2无饱和器法

用喷洒式酸洗塔，不饱和吸收。

含氨6g/m3的煤气进入酸洗塔，和母液循环槽构成循环。两段喷洒。酸度为2.5%和3%，硫酸铵达到不饱和状态。

母液循环槽，硫酸氨浓度达到40~42%进入蒸发器，浓缩结晶。

4.1.3无水氨的生产磷酸二氢铵吸收成磷酸氢氨。

煤气进入两段空喷吸收塔。99%的氨被吸收。剩余浓度为0.08~0.1g/m3的煤气。

塔底富液大部分打回吸收塔回流，少部分富液进入除焦油器，在空气鼓泡下进入液换热器，118℃进入蒸脱器，脱出酸性气体；加压进入冷凝器进入解析塔上部，被加热至180~187℃，部分解吸，下降为贫液（198℃），贫液经过换热器、冷却器和吸收塔的上端循环液合并作为吸收剂。

解析塔上面出来的氨蒸汽到冷凝器和富液换热，冷却到130℃，泵加压到1.7MPa进入精馏塔，塔底用1.8MPa过热蒸汽加热，塔顶得到99.8%纯氨气。回流比2。

4.2粗吡啶的回收

粗吡啶是有特殊气味的油状液体，沸点范围115~116℃，容易溶于水。

饱和器母液中提取吡啶碱，用蒸馏剩余氨水在中和器和吡啶硫酸盐反应，制备吡啶。反应完全。

工艺：上面介绍饱和器法制硫酸铵过程中蒸发剩余氨气（11%）进入中和器的底部，母液温度为100~105℃。从中和器底部出来硫酸铵母液，返回饱和器或无饱和器发酸洗塔的下段。

中和器顶部的吡啶碱和蒸汽进入冷凝器，再到分离器，得到粗轻吡啶馏分。含吡啶75~80%，含水15%，含酚7%，可精制；分离器中分出的含盐水溶液，用泵打入蒸氨塔。

5.粗苯的回收

脱氨后的焦炉煤气含苯系化合物，产律是炼焦煤的0.9~1.1%，粗苯中组成为：苯（55~75%），甲苯（11~22%），二甲苯（2.5~6），不饱和化合物（7~12%），其他。180℃之前，是粗苯的主要成分。

5.1粗苯的回收方法

洗油吸收法。洗油专门洗苯塔，脱苯后洗油返回到洗苯塔。

吸附法。用活性炭或硅胶等固体吸附剂，效果好。多用于粗苯的定量分析。

加压冷冻法。在0.8MPa下冷冻到-45℃，使粗苯冷凝下来。

5.2煤气的最终冷却和除萘

经过隔板喷淋下来的冷却水逆流而被冷却。

含萘冷却水经液封管到煤气终冷塔的焦油洗萘器底部，向上流动，和热焦油逆流。相当于萃取吸收。

或热焦油到焦油洗萘器，萃取冷水中的萘，含萘焦油从洗萘器下部排除。

设备：带洗萘的终冷塔的上部为多层带孔的弓形筛板隔板（19层），水经孔喷淋而下；塔的下部是洗萘器，一般8层筛板。

5.3粗苯的吸收

温度：一般选择25℃。

洗油：石油洗油（分子量230~240）或焦油洗油（分子量170~180）。效果相当，石油洗油的用量是焦油洗油的1.3倍。用量是最小用量1.5倍。要求230℃前的溜出物小于3%；300℃前的溜出量大于90%。

贫油粗苯含量：0.4~0.6%。

吸收面积：用填料塔，增大吸收面积。

压力：压力是吸收的推动力，增加压力有利于苯的吸收。

5.4洗苯塔

用填料塔、板式塔和空喷塔。填料塔效果好。

5.5富油脱苯

5.5.1生产一种苯

设计为脱苯塔。压力为7~8MPa间接加热为140~150℃，从第三层板进入，大多数粗苯和萘在塔顶蒸出；塔底贫油和富油换热冷却到115℃，而富油加热到90~100℃；贫油冷却到30℃进入洗苯塔喷洒。

用再生器（管式炉加热再生法）去掉水汽等。

5.5.2生产两种苯

两苯塔的精馏段是8层罩泡塔，塔顶逸出73~78℃的轻苯蒸汽，冷凝25~35℃，部分回流，部分为产品。

提馏段是3层罩泡塔，设有间接加热，加热底部液体混合物，约150℃，提取低沸点组分。塔底为重苯，冷却到45~50℃。

5.5.3设备

脱苯塔：外壳钢板8mm，塔径2.2~2.3mm；塔高13.5mm，4层塔板，塔板间距600~750mm，加料在上数第三层。

两苯塔：板间距300~600mm。精馏段8~12层；提馏段3~6层，回流比为3.

6粗苯的精制

粗苯站干煤的1%，90%为苯、甲苯、二甲苯（BTX）。

6.1初步精馏

粗苯初馏塔分出出溜分（不饱和化合物），第二各塔的塔顶分出苯、甲苯、二甲苯。塔底为重苯。

粗苯的精制方法有硫酸洗和加氢法。

6.2硫酸精制

硫酸洗BTX，形成无机酸酯或共聚反应；噻吩发生磺化反应；噻吩也能和不饱和烃发生共聚反应。6.2.1酸洗条件

温度：35~45℃；硫酸浓度：93~95%；反应时间：10min；强烈搅拌。

6.2.2工艺流程

硫酸、BTX、添加剂进入球形混合器，停留1min；进入反应器，停留10min，完成酸洗。BTX的3~4%的水稀释了硫酸，硫酸再生，进入第二球型混合器，在澄清槽停留1h。分成两部分，底部沉积出酸焦油和再生酸，在澄清槽中分离；上部加入12~16%的碱中和进入第三球形混合器，BTX呈弱碱性，进入澄清槽，1h。上部油送入已洗混合分中间槽，静置分离碱液，成为吹苯塔原料；下部用来中和酸焦油。

6.2.3吹苯最终精馏

吹苯原料加热至105~110℃（气体）进入吹苯塔，塔顶逸出100~105℃蒸汽进入中和器；器顶喷淋14%的NaOH溶液；中和后进入冷凝器，冷至25~30℃；进入油水分离器，得到吹苯；底部经过处理得到重苯。

吹苯塔用21层的筛板塔。

6.2.4吹苯的连续精馏

吹苯进入苯塔，得到苯；残油进入甲苯塔，得到甲苯。塔板数30~35层。

6.3催化加氢

BXT成分气相加氢，不饱和物转化成饱和物除去；苯系加氢脱烷基，得到苯和低分子烃。

6.3.1脱硫

加氢反应噻吩转化成丁烷；二硫化碳转化成甲烷。

6.3.2脱不饱和烃

（1）220~250℃，在钼-钴催化剂预反应加氢，苯乙烯转化成乙苯。

（2）630℃下三氧化铬催化加氢脱氢，环多烯烃转换成饱和芳烃。

6.3.3加氢裂解

非芳烃转化成低分子烷烃，分离除去。

6.3.4加氢脱烷基

最终产品为苯、甲苯、乙烷等。

6.3.5工艺流程

预蒸馏得到轻苯和预加氢；轻苯莱托加氢；苯的精制；制氢系统。

（1）预蒸馏得到轻苯和预加氢

粗苯和焦油轻油混合，90~95℃到两苯塔。塔顶60℃以下轻苯气体；塔底为重苯。

（2）轻苯莱托加氢

轻苯加热到120~150℃进入蒸发器，操作压力6MPa，将470℃的氢气进行蒸吹，器内液体全部蒸发。残液1~2%。

气体和氢气混合进入预反应器（钼-钴催化剂）增加乙苯。

预反应器出来物料进入管式炉，再高压闪蒸，分成加氢后气体（去制氢系统，主要是甲烷）和加氢油（去精制苯）。

6.4初馏分加工

得到环戊二烯，精馏分离，在解聚。

6.5重苯加工

两个精馏塔完成。塔顶温度110℃；塔底163℃。精制可采用连续聚合，再水洗聚合油和闪蒸。

煤焦油的加工

1概述

焦油是煤在炼焦过程中得到的黑褐色、粘稠性的油状液体。分低温和高温焦油。

1.1焦油的产率、质量

产率受到煤性质和炼焦条件的影响。煤挥发分大，焦油产率高。炼焦温度高，焦油产率下降。

回收车间的焦油，比重为1.165~1.185；水分小于4%；灰分小于0.15%；甲苯不溶物小于6%。

1.2焦油的组成

比较重要的有苯、萘、蒽、菲、茚、苊等，其余为酚类；含氮化合物，如吡啶；含硫化合物，如二硫化碳、噻吩等；还有一些不饱和化合物。

1.2焦油的脱水、脱盐

1.2.1脱水

水分不利于蒸馏操作；能形成乳浊液，容易突然沸腾导致冲油现象；增加系统压力，增加危险；溶解铵盐，腐蚀管道和设备。

脱水的方法：首先，加热至80~90℃，静置36h，油水分离，焦油水分降至2~3%；在连续管式炉焦油蒸馏系统中的管式炉对流段及一段蒸发器内进行脱水，出口温度达到120~130℃，焦油水分降至0.5%以下。

1.2.2脱盐

主要是铵盐，焦油温度达到220~250℃时，固定铵分解为氨和酸，对管道有损失；铵盐又能对焦油起乳化作用，对萘油馏分的脱酚不利。

脱出方法：降低循环氨水中固定铵含量；加热静置脱水尽量降低焦油中游离碳和煤粉；向焦油中添加8~12%的碳酸钠溶液，纯碱过量25%，是铵盐转化成钠盐。

2焦油的蒸馏

馏分包括轻馏分（<170℃，产率0.9%，苯族烃）、酚油馏分（170~210℃，产率1%，氛和甲酚占20~30%、吡啶类4~6%其余为酚油）、萘油馏分（210~230℃，产率10~13%，萘占70~80%、酚类4~6%、吡啶3~4%、其余为萘油）、洗油馏分（230~300℃，产率4.5~7%，酚类占3~5%、萘类15%、吡啶4~5%、其余为洗油）、一蒽油馏分（280~360℃，产率4~8%，蒽占16~20%，萘2~4%，其余为蒽油）、二蒽油馏分（310~400℃，产率4~8%，含萘小于3%）、沥青（50~56%）

2.1焦油的一次蒸馏

控制塔顶390℃，下面为沥青。可用一塔和二塔，多个出料口。

2.2分段蒸发流程

间歇操作，控制塔顶不同温度，得到不同馏分的方法。

2.3设备

管式加热炉：有箱式和管式两种；

蒸发器：220℃

馏分塔：41~63层，板间距0.35~0.45mm，空塔速0.4m/s，塔底有直接蒸汽分布器。

3焦油馏分加工

3.1酚的制取

酚占干煤的0.05%，可用氢氧化钠吸收再酸化得到，分别两次。碱洗后酚为23%；油和吡啶占7%；其余是碱和水。脱出用脱油塔。110℃蒸汽吹蒸；塔顶为100℃。塔顶为油；塔底为酚钠。

再分解塔用二氧化碳析出游离酚，得到碳酸氢钠可以制备氢氧化钠。得到粗酚通过脱水精馏得到精酚。

3.2吡啶的精制

用硫酸吸收。

3.3萘的生产

用初馏塔（常压，190℃，63层），萘塔（225kPa，276℃，73层）

压榨法结晶；

硫酸洗涤出不饱和物，再通过减压间歇精馏清除高沸点油；

分步结晶法：在结晶箱中。分三步。

催化加氢生产四氢化萘。

3.4蒽的生产

馏分离心分离后结晶，得到粗蒽。用重苯溶剂洗涤结晶三次，得到纯度90%的精蒽产品；用苯乙酮吸收菲和咔唑，洗涤一次得到95%的精蒽；

3.5沥青的加工

加热炉、焦化塔、分馏塔（27层）。

设计使用参数

煤焦化（占干煤）：焦炭（75%）、净煤气（15%）、焦油（4%）化合水（3.7%）、粗苯（1%）、氨（0.3%）、其他（1%）

粗苯组分：苯（70%）、甲苯（20%）、二甲苯（4%）、不饱和化合物（5%）、硫化物（1%）

煤焦油组分：苯族（0.5%）酚油（2%）；萘油（12%）、洗油（6%）、蒽油（25%）、沥青（54.5%）。下载本文