炼焦工艺理论

炼焦工艺技术课程内容：1、焦化厂工艺装备及生产工艺流程简介2、焦化主要产品品种、产品质量要求3、焦副产品回收的影响因素4、焦化能源介质消耗情况及各介质对焦化生产的作用、影响5、干熄焦发电的基本原理及主要消耗6、焦炭转运流程一、焦化厂工艺装备及生产工艺流程简介一）焦化厂工艺装备简介焦化现有3座焦炉，两座JN60型焦炉共115孔，一座JN43-804型焦炉58孔（其中2#焦炉为55孔6米焦炉，投产于2003年6月，1#焦炉为60孔6米焦炉，投产于2005年6月，3#焦炉为58孔4.3米焦炉，投产于20140年12月），年产焦能力为150万吨，配套的煤场贮煤能力为8万吨，煤气回收系统处理能力为90000m3/h，干熄焦对应两座6米焦炉，系统处理能力为150t/h。

在整个工艺装备中除煤场略小以外，目前的生产装备基本配套。

（煤场设计贮煤能力为6万吨，根据理论要求，一般煤场贮煤要求为15~20天用量，正常贮煤应达到8.5~11万吨能力，目前煤场小对焦炭质量稳定有较大的制约）。

二）焦化生产工艺流程注：流程中黑框部分为我厂重要工序控制点二、我厂主要产品及产品质量要求1、主要产品：焦炭（冶金焦、焦丁、焦粉）；2、副产品：煤气、焦油、粗苯、浓氨水、硫磺、电、蒸汽、除尘粉等焦炭经过熄焦、筛焦后，按不同的粒级进行分类，目前筛分组成工业上一般为≥80mm，60~80mm，40~60mm，25~40mm，10~25mm，＜10mm(目前生产筛分为二级筛，焦炭粒级分三级：即≥25mm ，10~25mm，＜10mm）冶金焦——粒度大于25mm以上的焦炭焦丁——粒度大于10mm，小于25mm的焦炭焦粉——粒度小于10mm的焦炭1.1 冶金焦:1.1.1质量指标参照国家技术标准：GB/T1996—2003)公司内部标准：1.1.2各种指标的含义：水分（Mt%）——指焦炭的含水量，在200℃温度下，干燥2h，损失的重量百分数。

焦炭的挥发分（Vdaf%）——表征焦炭成熟得好坏的指标。

是指焦炭在900±10℃隔绝空气的条件下加热7min，焦炭中有机物分解出来的气体和液体（呈蒸汽状态）的产物，即焦炭逸出物减总重量减去水分/原焦炭质量的百分数。

灰分（Ad%）——即焦炭在一定温度下隔绝空气加热(850℃,加热15min)，剩下的残渣叫占原焦炭质量百分数。

硫份（St,d%）——包括元素硫和化合硫，占焦炭的质量百分数。

抗碎强度（M25,% /M40%）、耐磨强度（M10%）：焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。

裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。

衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。

不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在40～45%，铸造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。

焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。

焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。

焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生碎屑或粉末的能力，用M10值表示。

焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。

M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。

焦炭转鼓实验方法其影响因素：配合煤煤种、质量；炼焦温度及结焦时间；熄焦工艺焦炭的反应性（CRI,%）,焦炭的反应后强度（CSR,%）：焦炭在高炉中的作用是：渗碳、骨架和还原剂、燃料，尤其作为高炉冶炼中的料柱骨架，焦炭具有不可替代的作用，而高炉冶炼是一个氧化还原化学反应过程，同时还伴有其他一系列的化学反应发生，冷强度仅仅反应抗焦炭抗摔打的能力，但不能反应焦炭在高炉中的行为，而采用焦炭热强度，是模拟焦炭在高炉中的条件进行强度检测。

所以，目前，尤其随着高炉大型化，对焦炭的热强度提出了更高的要求。

试验方法如下：称取一定质量的焦炭试样，置于反应器中，在1100+5℃时与CO2反应2h后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭反应性（CRI）。

反应后的焦炭，经Ⅰ型转鼓试验后，大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的质量百分数，表示反应后强度（CSR）。

其影响因素：配合煤煤种、质量；炼焦温度及结焦时间；熄焦工艺1.2焦丁主要质量指标——Mt%。

1.3焦粉主要质量指标——Mt%。

2.1煤气2.1.1焦炉煤气的主要成分：荒煤气成分净焦炉煤气的主要组成（体积％）2.1.2厂内质量标准：在以上质量指标中除热值按质论价外，其他都在质量管理专业办法进行考核管理。

煤气热值的影响因素：包括配合煤、炼焦集气管压力制度，焦炉操作，炉体状况，及回收操作状况。

一般焦炉煤气热值在17000-18000 kJ／Nm3，目前公司财务预算价格为：回收价格34元/GJ（相当于0.578元/m3），华菱涟钢：38元/GJ涟钢集团：24元/GJ。

2.2焦油：煤焦油的性质标准（YB5075－93）目前我厂焦油基本上能达到一级品的标准。

水分——压油、脱水有关粘度、甲苯不容物、灰分——主要与配合煤细度、焦炉操作、鼓风操作有关。

2.3粗苯1.4、粗苯：执行标准：GB/3069-82 （溶剂用）主要指标是馏出量，与塔顶的操作温度有关。

2.4浓氨水——主要控制浓度2.5硫磺——控制单质硫的含量，只要受熔硫及预冷温度影响。

电、蒸汽、除尘粉一般不考虑质量。

三、焦副产品回收流程及影响因素一）焦油焦油的生产工艺流程焦油生产的原理：简单的物理过程。

1、静止分离；2、冷却降低煤气中焦油的饱和度。

焦油产量的影响因素：1、配合煤的挥发份（-18.35+1.53Vdaf-0.026Vdaf2）*（100-Ad/100）（26.5——3.29%；28.5——3.60%）湘钢煤耗1389*3.6%=50.4 涟钢1378*3.29%=45.332、焦炉的加热制度（炉顶空间温度、加热煤气种类，标准温度）3、氨水喷洒效果4、初冷器换热效果5、电捕效果（通过变压器产生电磁场对焦油雾进行电离，电子中和的去油，与电压有关）6、焦油氨水分离时间及压油操作等。

一般焦油产率为 2.8—3%左右，目前与湘钢对比吨焦产率不合理。

受挥发份及煤耗的影响，差异太大。

介质消耗：老系统/低温水1000m3/h）循环水（3000m3/h。

新系统为老系统的一半。

N2:180~200m3/h二）脱硫湿式氧化法（DKT-6催化剂）脱硫的基本原理焦炉煤气湿式氧化氨法脱硫脱氰是根据煤气中同时存在氨、硫化氢、氰化氢，使这三种组分在液相中相互作用，在DKT-6催化剂作用下，用NH3吸收煤气中H2S和HCN，使吸收溶液再生的湿式氧化脱硫法。

吸收过程中不外加纯碱，依靠煤气中自身氨为碱源的氨水溶液对H2S、HCN的吸收过程。

吸收液的再生是在DKT-6催化剂的作用下，以空气中的氧将脱硫液中的NH4HS等转化为单质硫，使脱硫吸收液得以再生。

DKT-6是脱硫催化剂的商品名称，它是酞菁钴磺酸盐系化合物加其他改性剂的复合物，它的主要成分是双核酞菁钴磺酸盐及其活性剂。

（1）吸收反应氨水溶液吸收H2S ：NH4OH+H2S ===== NH4HS+ H2O+45.98KJCOS + 2NH4OH =====（NH4）2CO2S + H2OCS2 + 2NH4OH =====（NH4）2COS2 + H2O(2)再生反应2NH4HS + O2 =====2S ↓+ 2NH4OH NH4HS + H2O ===== NH4OH + H2SH2S + Q ===== H2Q + S ↓ （催化析硫反应）2H2Q + O2=====2H2O+2Q （催化还原态氧化）(3)副反应当被处理焦炉气中有CO2和HCN 时产生如下副反应：NH4OH+ CO2 ===== NH4-+HCO3-NH4OH+HCN===== NH4CN+H2ONH4CN + S ===== NH4CNSNH4CNS+ 2O2 =====（NH4）2S2O3 + H2O2NH4CNS + 5O2 =====（NH4）2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2DKT-6 DKT-6DKT-6NH4HS + 2O2 =====（NH4）2S2O3 + H2O二）焦炉煤气脱硫气体流程1、煤气流程：自焦炉煤气鼓风机送来的焦炉焦炉煤气温度约70℃（～90000Nm3/h），先进入预冷塔（T43304），由塔顶喷淋下的循环稀氨水对焦炉气进行洗涤降温至～32℃，同时，还兼有对焦炉煤气进行洗涤除去部份焦油、粉尘等杂质。

从预冷塔顶出来的焦炉煤气先进入一级脱硫塔(T43301)底部，与一级脱硫塔顶喷淋下来的再生后贫液（脱硫液）在一级脱硫塔内一、二、三段填料表面逆流接触，发生传质、吸收的脱硫脱氰反应，经脱硫反应吸收焦炉煤气中的H2S、HCN等，然后通过塔顶部除雾段除去焦炉煤气中的雾沫。

经一级脱硫后的焦炉煤气从一级脱硫塔顶部出来，再进入二级脱硫塔(T43302)底部，与二级脱硫塔顶喷淋下来的再生后贫液（脱硫液）在二级脱硫塔内一、二、三段填料表面逆流接触，发生传质、吸收的脱硫脱氰反应，经脱硫反应吸收焦炉煤气中的H2S、HCN等，然后通过塔顶部除雾段除去焦炉煤气中的雾沫后，送至后工序洗氨工段。

2、预冷塔氨水流程自鼓冷工段来的约70℃稀氨水通过稀氨水换热器（E43301）冷却后降至～40℃，补入预冷塔出口循环氨水系统中循环使用。

循环氨水经预冷塔循环后从氨水泵出口抽出部分通过调节阀（LV43301）送至界外。

预冷塔底部的循环氨水由循环氨水泵（P43301A/B）送至循环氨水冷却器（E43302），温度由35℃降至28℃后进入预冷塔（T43304）循环使用。

3、脱硫氨水液流程1）、一级脱硫液循环流程：由一级脱硫塔吸收了H2S、HCN的脱硫液，从塔底进入一级脱硫液循环泵(P43302)，经脱硫液循环泵加压至0.8MPa左右后，送至脱硫液循环冷却器，将脱硫液冷却至30℃左右后，进入一级氧化再生槽顶部喷射器进口的环形管中，利用脱硫液的动能经喷射器吸入空气，气液混合物通过喉管、扩大反应管湍流反应，进入一级氧化再生槽（V43301）底部，然后脱硫液和空气在氧化再生槽内从底部一并上升，经过氧化再生槽内花板分布均匀，使脱硫液在氧化再生槽内得以氧化再生。

再生后的脱硫液从氧化再生槽贫液堰板溢流至液位调节器，经液封自流回脱硫塔上部进入塔内液体分布器，与脱硫塔内焦炉煤气在塔内轻瓷多孔填料中逆流接触，吸收焦炉煤气中的H2S、HCN，脱硫液最后流至二级脱硫塔底循环使用。