炼焦行业焦炉煤气净化工艺

（1）炼焦化学产品的产率
炼焦化学产品的数量和组成随炼焦过程（主要是 炼焦温度）和原料煤的质量不同而波动。在正常 生产条件下，各种产品的产率为 （对干煤的重量 百分数% 百分数%）： 焦 炭 75~78 回炉煤气 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
然后随着温度的升高，煤开始分解。 由于大分子芳香族稠环化合物（两个或
两个以上碳环或杂环以共有环边而形成的多环有 机化合物。如萘、蒽醌 等）侧链的断裂和
分解，产生出气体和液体，煤质发生 软化和熔融。
★约在600 ℃以前，从胶质层析出的和 约在600
部分地从半焦中析出的蒸汽和煤气叫 做初次分解产物，主要含有甲烷、二 初次分解产物，主要含有甲烷、二 氧化碳、一氧化碳、化合水及初次焦 油气，而氢的含量很低，以后温度继 续升高，析出的气体主要为氢及少量 苯和焦油气。
一些重要化工原料，主要来自焦化行 业，如全世界萘的需求量的90%来自煤 业，如全世界萘的需求量的90%来自煤 焦油，作为染料原料的精蒽也几乎全 部来自煤焦油，生产炭素电极的电极 沥青绝大部分来自煤焦油沥青。我国 已从焦炉煤气、粗苯、煤焦油中提取 出百余中产品，见表。
4、炼焦化产品的组成和产率
初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、 甲基联苯、菲、蒽及其甲基同系物，酸性 化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三 甲酚和甲基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C 甲酚和甲基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C5~C32 的化合物，盐基类主要是二甲基吡啶、甲 苯胺、甲基喹啉等。
④苯族烃
苯族烃其产率随着煤料中碳氢比（C/H）的 苯族烃其产率随着煤料中碳氢比（C/H）的 增加而增加。煤的变质年代越老，生产中 所得的粗苯中甲苯的含量就越高。配煤的 挥发份增大时，粗苯的产率增加，而其中 甲苯的含量则减少。
⑤化合水 化合水的产率与配煤中的含氧量有关。配 煤中的氧约有55~60%在干馏时转变为水， 煤中的氧约有55~60%在干馏时转变为水， 且此数值随配煤挥发份的减少而增加。经 过氧化的煤料能生成较大量的化合水。由 于配煤中的氢与氧化合生成水，将使化学 产品产率减少。
★由上述可见，从碳化室逸出的煤气组
成是随碳化时间而变的。但由于炼焦 操作是连续的，所以整个炉组发生的 焦炉煤气的组成是相对均一而稳定的。
煤在高温下裂解转入荒煤气中的物质有上 万余种，目前有些国家生产的炼焦化学产 品品种已达500多种。我国目前经过生产试 品品种已达500多种。我国目前经过生产试 制，包括小批量生产的大约为150余种，正 制，包括小批量生产的大约为150余种，正 式生产的有70多个品种。这70多个品种的含 式生产的有70多个品种。这70多个品种的含 量约占煤中所含化学产品的95%，搞好这些 量约占煤中所含化学产品的95%，搞好这些 炼焦化学产品的回收与精制，对经济建设 将起到重大作用。
硫化物一般包括：二硫化碳、噻Baidu Nhomakorabea等。 硫化物一般包括：二硫化碳、噻吩等。
（3）经回收化学产品和净化后的煤气，称为净焦炉 经回收化学产品和净化后的煤气， 煤气，也称回炉煤气。其组成为% 体积） 煤气，也称回炉煤气。其组成为%（体积） H2 CH4 CO N2 CO2 CmHn O2 热值 密度 54~59 2~3 5.5~7 3~5 1.5~2.5 2~3 0.3~0.7 4200~4400 K卡/标米3 K卡 17556~18392 K焦耳/标米3 焦耳/ 0.48~0.52 Kg /标米3 /标米
其中化合水是指煤中的有机质分解生 成的产物。但从碳化室逸出的荒煤气 中，所含的水蒸气大部分则来自煤的 表面水分。
（2）荒煤气的组成
荒煤气的组成如下（克/ 荒煤气的组成如下（克/标米3）
水蒸气 煤焦油气 苯族烃 氨 萘 250~450 80~120 30~45 8~16 10 硫化氢 6~10 硫化物（ CS2、噻吩） 2~2.5 噻吩） 硫化物（ 氰化物 吡啶盐基 1.0~2.5 0.4~0.6
由回炉煤气的组成可见，煤气的成 分是最简单的碳氢化合物以及游离 氢、氧、氮及一氧化碳等，这说明 煤气是由复杂的煤质分解的最终产 品。
5、影响化学产品产率和组成的因素
炼焦化学产品的产率、 炼焦化学产品的产率、质量与组成 产品的产率 取决于炼焦配煤的性质和炼焦过程 的技术操作条件。 的技术操作条件。一般情况，炼焦 煤的性质和组成对初次分解产物组 成影响较大，而炼焦的操作条件对 最终分解产物组成影响较大。
焦炭 75%
三、焦炉操作与化产品的关系
1、炼焦化学 炼焦化学是研究以煤为原料，经高温干 炼焦化学是研究以煤为原料，经高温干 馏获得焦炭和荒煤气(或称粗煤气) 馏获得焦炭和荒煤气(或称粗煤气)，并用经 济合理的方法将荒煤气分离和精制成化学 产品的技术和工艺原理的学科。 以煤为原料，经过高温干馏生产焦炭， 同时获得煤气、煤焦油、并回收其他化工 产品的工业是炼焦化学工业。 产品的工业是炼焦化学工业。
⑥煤气 煤气的成分同干馏煤的变质程度有关，变 质年代轻的煤在干馏时所产生的煤气中CO、 质年代轻的煤在干馏时所产生的煤气中CO、 CmHn及CH4的含量高，而氢的含量低。随 着变质年代的增加，前三者的含量越来越 少，而氢的含量则越来越多。因此，配煤 成份对煤气的组成由着很大的影响。
此外，配煤的水分对化产品的产率和 质量的影响是通过配煤的堆积重度 （即影响装入煤量）和炉顶空间温度 而反应出来的。随堆积重度的增加， 可减少分解，增加产量、改善质量， 所以，在可能的条件下，应适当控制 配合煤的水分。
（1）配煤性质和组成的影响 ①煤焦油 煤焦油产率取决于配煤的挥发分和煤的变 质程度。焦油汽是在煤开始软化后逸出的， 质程度。焦油汽是在煤开始软化后逸出的， 软化开始温度越低，煤的胶质状态温度间 软化开始温度越低， 隔越长，焦油产率就越大，所以煤料的生 隔越长，焦油产率就越大， 成年代越轻，焦油产率就越大。 成年代越轻，焦油产率就越大。
③硫化物
对于硫化物，煤气中所含的硫化物大部分为 硫化氢，其产率主要取决于煤中的硫含量。 一般干煤含全硫约0.5~1.2%，其中70%的残 一般干煤含全硫约0.5~1.2%，其中70%的残 留在焦炭中，20~30%转入焦油及煤气中。 留在焦炭中，20~30%转入焦油及煤气中。 配煤挥发分和炉温愈高，则转入煤气中的 配煤挥发分和炉温愈高， 硫就愈多。 硫就愈多。
4.炼焦煤经过高温干馏---炼焦的主要产物 炼焦煤经过高温干馏---炼焦的主要产物
炼焦主要产物的产率％ 炼焦主要产物的产率 ％
苯 氨 煤气 18% 焦炭 煤气 氨 苯 焦油 其它 1% 0% 4% 2% 焦油 其它
固体---焦炭 用于高炉炼铁等 固体 焦炭; 焦炭 气体---焦炉煤气 高级燃料与合成气 气体 焦炉煤气;--高级燃料与合成气 焦炉煤气 液体—苯类与煤焦油—特有的重要化工原料
3.煤炼焦:对煤资源的再加工 3.煤炼焦 煤炼焦: 工艺---高温常压 工艺简捷安全; 高温常压, （1）工艺---高温常压,工艺简捷安全; 资源转化率最高----达到 达到98%以上 以上; （2）资源转化率最高----达到98%以上; 能源消耗较低---吨焦耗能源 （3）能源消耗较低---吨焦耗能源 170kg/t; 从资源转化意义上讲， 从资源转化意义上讲，每炼得一吨焦炭 只需消耗：1.35吨洗精煤 自身50%煤气 吨洗精煤、 煤气、 只需消耗：1.35吨洗精煤、自身50%煤气、 40kwh电能和 吨水 40kwh电能和3.5吨水。 电能和3.5吨水。
在我国钢铁联合企业的能耗中，焦炭 和焦炉煤气提供的能源占60%以上，所 和焦炉煤气提供的能源占60%以上，所 以大部分焦化厂一般设在钢铁联合企 业中，是钢铁联合企业的重要组成部 分，另有一部分是设在民用煤气或化 工部门。
2、炼焦化学产品的产生过程 炼焦煤在焦炉碳化室内进行高温干馏时， 在高温作用下，煤质发生了一系列的物理 化学变化： ★装入煤在200℃以前，蒸出表面水分，同 装入煤在200℃以前，蒸出表面水分，同 时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气 体。
的作用进一步热分解，产生有氢气析出和 侧链断裂的芳构化过程（生成芳香烃）， 生成了二次分解产物，使煤气中甲烷和重 烃（乙烯是主要成分，含量约占重烃的80%）的 乙烯是主要成分，含量约占重烃的80% 含量降低，氢的含量增高，煤气的密度变 小，焦油的密度变大和甲苯不容物的含量 增多，在炉顶空间形成了平均组成的煤气， 其基本成分也确定下来。
煤焦油的各项指标为： 煤焦油的各项指标为： 密度： 密度： 灰分% 灰分%： 游离碳% 游离碳%： 水分% 水分%： 粘度E 粘度E80不大于 一级 1.12~1.2 0.15 6.0 4.0 5.0 二级 1.13~1.22 0.15 9.0 4.0 5.0
在日常的生产中，如果配合煤的可燃基挥 发份在V =20~30%范围内，我们就可以用配 发份在Vr=20~30%范围内，我们就可以用配 煤的挥发份并利用下式来计算煤焦油的实 际收率： X=-18.36＋1.53VX=-18.36＋1.53V-0.026V2 如：配煤的干基挥发份V =27%,灰份 如：配煤的干基挥发份Vg=27%,灰份 Ag=12% 换算成可燃基挥发份后： Vr=Vg×100/100-Ag % =30.68% 100/100X=4.11%
★在炼焦期间，煤气在碳化室内大部分 产物是通过赤热的半焦和焦炭层，和 沿温度约为950℃ 沿温度约为950℃左右的炉墙到达碳化 室顶部的，其余部分产物则通过温度 低得多的处在两侧胶质层之间的煤料 而逸到碳化室顶部空间。炉顶空间温 度在碳化过程的大部分的时间里约为 800℃ 800℃左右。
★上述两部分初次分解产物均由于受高温
二、煤炼焦
1.煤化工定义： 1.煤化工定义： 煤化工定义 煤化工产业包括煤焦化、煤气化、煤 液化和电石等行业，是技术、资金、 水资源、能源密集型产业，对资源、 生态、环境和社会配套条件要求较高。
2.煤炼焦是: 2.煤炼焦是 煤炼焦是: （1）工艺技术最为成熟; ）工艺技术最为成熟; （2）资源利用最为充分合理; ）资源利用最为充分合理; （3）经济效益相对较高的清洁加工工艺! ）经济效益相对较高的清洁加工工艺! 在钢铁长流程中依然有巨大发展空间的 中国, 中国,焦炭的需求完全决定于炼铁的发展！ 焦炭生产的定位是满足钢铁的发展! 焦炭生产的定位是满足钢铁的发展!没 有钢铁的发展需求与强力拉动, 有钢铁的发展需求与强力拉动,就没有中国 炼焦业的大发展! 炼焦业的大发展!
煤气净化工艺基础
2011年 22日于金能 2011年2月22日于金能
目录
一、前言 二、煤炼焦 三、焦炉操作与化产品的关系
四、煤气的冷却 五、回收化产品及加工的方法及典型流程
一、前言
今天， 今天，讲课的内容主要是针对前一段 时间在生产中所出现的几点异常及特 殊情况， 殊情况，重点讲述一下炼焦的生产对 化产品的回收及化产品的收率、组成、 化产品的回收及化产品的收率、组成、 质量的影响， 质量的影响，便于将来生产中出现异 常进行分析，做到有的放矢。 常进行分析，做到有的放矢。
3、回收炼焦化学产品的重要意义
炼焦化学产品在国民经济中占有重要 的地位，炼焦化学工业是国民经济的 的地位， 一个重要部门，是钢铁联合企业的主 一个重要部门， 要组成部分之一， 要组成部分之一，是煤炭的综合利用 工业。煤在炼焦时，除有75%左右变成 工业。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 焦炭外，还有25%左右生成多种化学产 品及煤气。 品及煤气。
②氨 氨来源于煤中的氮，一般配煤中含氮约2% 氨来源于煤中的氮，一般配煤中含氮约2% 左右，其中约60%存在于焦炭中，约 左右，其中约60%存在于焦炭中，约 15~20%的氮与氢化合而生产氨，其余部分 15~20%的氮与氢化合而生产氨，其余部分 生成氰化氢、吡啶盐基或其它含氮化合物。 这些产物分别存在于煤气和煤焦油中。