煉焦化產(chǎn)品ppt課件

1、煉焦化產(chǎn)品第一章 .化 產(chǎn)第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程.第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述 一、煉焦化學(xué)煉焦化學(xué)是研討以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和荒煤氣，并用經(jīng)濟(jì)合理的方法將荒煤氣分別和精制成化學(xué)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝原理的學(xué)科。以煤為原料，經(jīng)過高溫干餾消費(fèi)焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油、并回收其他化工產(chǎn)品的工業(yè)是煉焦化學(xué)工業(yè)。消費(fèi)和運(yùn)營煉焦化學(xué)產(chǎn)品的單位是煉焦化學(xué)工廠。在中國鋼鐵結(jié)合企業(yè)能耗中，焦炭和焦?fàn)t煤氣提供的能源占60%以上，所以大部分焦化廠設(shè)在鋼鐵結(jié)合企業(yè)中，是鋼鐵結(jié)合企業(yè)的重要組成部分，另有一部分是設(shè)在民用煤氣或化工部門

2、。 .第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述 二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品煤是一種構(gòu)造復(fù)雜的由很多苯環(huán)縮合起來的多環(huán)構(gòu)造物質(zhì)，煤中的價(jià)鍵以碳原子結(jié)合為主，氫、氧、氮、硫等原子鑲嵌在苯環(huán)之間。在加熱時能黏結(jié)成塊的煤種，通常稱之為煉焦煤。煉焦煤于煉焦?fàn)t內(nèi)在隔絕空氣高溫加熱條件下，煤質(zhì)發(fā)生一系列的變化，除生成固態(tài)焦炭外，還裂解生成揮發(fā)性產(chǎn)物簡稱為荒煤氣?；拿簹庵泻性S多各種化合物，包括常溫下的氣態(tài)物質(zhì)如氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；C1C 6直鏈烴類和氫等裂解成焦?fàn)t煤氣的主要成分。三、回收煉焦化學(xué)產(chǎn)品的目的和意義.第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述表1-1 國內(nèi)消費(fèi)的主要煉焦化學(xué)產(chǎn)品. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率煤料在焦

3、爐炭化室內(nèi)進(jìn)展高溫干餾時，煤質(zhì)發(fā)生了一系列的物理化學(xué)變化。裝入煤在200以下蒸出外表水分，同時析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等氣體；隨溫度升高至250300，煤的大分子端部含氧化合物開場分解，生成二氧化碳、水和酚類，這些酚主要是高級酚；至約500時，煤的大分子芳香族稠環(huán)化合物側(cè)鏈斷裂和分解，產(chǎn)生氣體和液體，煤質(zhì)軟化熔融，構(gòu)成氣、固、液三相共存黏稠狀的膠質(zhì)體、并生成脂肪烴，同時釋放出氫。 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率在600前從膠質(zhì)層析出的和部分從半焦中析出的蒸汽和氣體稱為初次分解產(chǎn)物，主 要含有甲烷，二氧化碳、氧化碳、化合水及初焦油，氫含量很低。初焦油主要的族組成大致如下，%鏈烷

4、烴(脂肪烴) 烯烴 芳烴 酸性物質(zhì) 鹽基類 樹脂狀物質(zhì) 其他 8.0 2.8 58.9 12.1 1.8 14.4 2初焦油中芳烴主要有甲苯、二甲苯，甲基萘、甲基聯(lián)苯、菲、蒽及其甲基同系物，酸性化合物多為甲酚和二甲酚，還有少量的三甲酚和甲基吲哚；鏈烷烴和烯烴皆為C5至C32的化合物，鹽基類主要是二甲基吡啶、甲苯胺等。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率煉焦過程析出的初次分解產(chǎn)物，在炭化室內(nèi)的流動途徑如右圖1所示，約85%的產(chǎn)物是經(jīng)過赤熱的半焦及焦炭層和沿溫度為1000左右的爐墻到達(dá)炭化室頂部空間的，其他約25的產(chǎn)物那么經(jīng)過溫度普通不超越400，處在兩側(cè)膠質(zhì)層之間的煤料層逸出。. 第二節(jié)

5、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率經(jīng)過赤熱焦炭和沿炭化室爐墻向上流動的氣體和蒸汽，因受高溫而發(fā)生環(huán)烷烴和烷烴的芳構(gòu)化過程(生成芳香烴)并析出氫氣，從而生成二次熱裂解產(chǎn)物。這是一個不可逆反響過程，由此生成的化合物在炭化室頂部空間就不再發(fā)生變化,與此相反，由煤餅中心經(jīng)過的揮發(fā)性產(chǎn)物，在炭化室頂部空間才因受高溫發(fā)生芳構(gòu)化過程，因此,炭化室頂部空間溫度具有特殊意義。此溫度在炭化過程的大部分時間里800左右。大量的芳烴是在700800的范圍內(nèi)生成的。使初次分解產(chǎn)物受高溫作用，進(jìn)一步熱分解，稱為二次裂解。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率當(dāng)發(fā)生二次熱裂解時，碳?xì)浠衔锓肿訕?gòu)造會發(fā)生以下幾種變化：(a)

6、C-C鍵斷裂引起構(gòu)造減少反響。C-C鍵斷裂所需的能量較低，先于C-H鍵的斷裂。烷烴的C-C鍵在焦炭的催化作用下，約在350時斷裂。在此反響中，較高分子的碳?xì)浠衔锪呀鉃榈头肿赢a(chǎn)物和構(gòu)成較小的自在基。例如 CH3CH2CH=CH2CH3CH2CH2CH2CH2 (CH2)9CH3 CH3CH2(CH2)8CH3 烷烴裂解時，除可生成分子較小的烷烴外，還可生成二烯烴或兩個烯烴分子。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率(b)C-H鍵裂解引起脫氫反響。CH鍵發(fā)生裂解的溫度在400550之間。飽和碳?xì)浠衔锪呀馍上N，同時析出氫氣，例如 CH3CH2CH2CH3 CH2=CHCH2CH3+H2

7、CH2=CHCH=CH2+2H2在500時開場產(chǎn)生脫氫景象，至650時氫的生成量已很多，在高于800時，烯烴產(chǎn)生二次裂解，例如部分乙烯將裂解為甲烷、氫和碳。(c)按異構(gòu)化進(jìn)展的重排反響。在此反響中，碳?xì)浠衔锪呀鈺r產(chǎn)生的是復(fù)合異構(gòu)化，即裂解的原始物質(zhì)要遭到異構(gòu)作用、環(huán)化作用及脫氫作用，而不是單純的異構(gòu)化(即氫一烴基團(tuán)的互換)。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率(d) 聚合、歧化、縮合引起的構(gòu)造增大反響。高分子烷烴進(jìn)展裂解所生成的烯烴和二烯烴及原科中的烯烴之間易進(jìn)展反響，從而經(jīng)過聚合或環(huán)化生成環(huán)烯烴類化合物脫氫而得到芳香族化合物，例如CH2 = CH2 + CH2 = CH-CH = C

8、H2 C6H8 + H2 環(huán)六二烯 C6H8 C6H6 + H2 苯 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率經(jīng)過上述許多復(fù)雜反響和其他反響，煤氣中的甲烷和重?zé)N(主要為乙烯)的含量降低，氫的含量增高，煤氣的密度變小，并構(gòu)成一定量的氨，苯族烴、萘和蒽等，在炭化室頂部空間最終構(gòu)成一定組成的焦?fàn)t煤氣。二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的組成煉焦配煤在炭化室內(nèi)經(jīng)過一系列的物理變化和化學(xué)變化最終構(gòu)成焦炭，排放出一定組成的荒煤氣。從每個炭化室逸出的荒煤氣組成隨各自炭化室不同的炭化時間而變化。由于煉焦?fàn)t操作是延續(xù)的，所以整個煉焦?fàn)t組產(chǎn)生的煤氣組成根本是均一穩(wěn)定的。 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率荒煤氣中除凈焦?fàn)t

9、煤氣外的主要組成g/m3： 水蒸氣 250450 硫化氫 630 焦油氣 80120 其他硫化物 22.5苯族烴 3045 氰化氫等氰化物 1.02.5 氨 816 吡啶鹽基 0.40.6 萘 812 經(jīng)回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化后的煤氣，稱為凈焦?fàn)t煤氣，也稱回爐煤氣。 其組成如表1-1所示。 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率由表1-1可見，凈煤氣的組分有最簡單的碳?xì)浠衔铩⒂坞x氫、氧、氮及一氧化碳等，這闡明煤氣是分子構(gòu)造復(fù)雜的煤質(zhì)分解的最終產(chǎn)品。煤氣中氫、甲烷、一氧化碳、不飽和烴是可燃成分，氮、二氧化碳、氧是惰性組分。凈焦?fàn)t煤氣的低熱值為1758018420kJ/m3,密度為0.450.4

10、8kg/m3。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 三、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率煉焦化學(xué)產(chǎn)品的數(shù)量和組成隨煉焦溫度和原料煤質(zhì)量的不同而動搖。在工業(yè)消費(fèi)條件下，煤料高溫干餾時各種產(chǎn)物的產(chǎn)率，% (對干煤的質(zhì)量)： 焦炭 7078； 凈焦?fàn)t煤氣 1519； 焦油 34.5； 化合水： 24； 苯族烴 0.81.4； 氨 0.250.35 其他 0.91.1。其中化合水是指煤中有機(jī)質(zhì)分解生成的水分。從炭化室逸出的荒煤氣也稱出爐煤氣所含的水蒸氣，除少量化合水外，大部分來自煤的外表水分。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率四、影響化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率和組成的要素?zé)捊够瘜W(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率取決于煉焦配煤的性質(zhì)和煉焦

11、過程的技術(shù)操作條件。1配煤性質(zhì)和組成的影響焦油產(chǎn)率取決于配煤的揮發(fā)分和煤的蛻變程度。在配煤的枯燥無灰基daf揮發(fā)分Vdaf=20%30%的范圍內(nèi)，可依下式求得焦油產(chǎn)率X(%)； X=18.361.53Vdaf0.026 Vdaf 1-1. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 苯族烴的產(chǎn)率隨配煤中的C/H的添加而添加。且配煤揮發(fā)分含量越高，所得粗苯中甲苯的含量就越少。在上述配煤的枯燥無灰基揮發(fā)分范圍內(nèi)，可由下式求得苯族烴的產(chǎn)率Y(%)： Y=1.60.144 Vdaf0.0016Vdaf 1-2 氨來源于煤中的氮。普通配煤約含氮2%左右，其中約60%存在于焦炭中，15%20%的氮與氫化合生成

12、氨，其他生成氰化氫，吡啶鹽基或其他含氮化合物。這些產(chǎn)物分別存在于煤氣和焦油中。 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 煤氣中硫化物的產(chǎn)率主要取決于煤中的硫含量。普通干煤含全硫0.5%1.2%，其中20%45%轉(zhuǎn)入荒煤氣中。配煤揮發(fā)分和爐溫愈高，那么轉(zhuǎn)入煤氣中的硫就愈多。化合水的產(chǎn)率同配煤的含氧量有關(guān)。配煤中的氧有55% 60%在干餾時轉(zhuǎn)變?yōu)樗?且此值隨配煤揮發(fā)分的減少而添加。經(jīng)過氧化的煤料能生成較大量的化合水。由于配煤中的氫與氧化合生成水,將使化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率減少。煤氣的成分同干餾煤的蛻變程度有關(guān)。蛻變年代輕的煤干餾時產(chǎn)生的煤氣中，CO、CnHm及CH4的含量高，氫的含量低。隨著蛻變年代的添

13、加，前三者的含量越來越少，而氫的含量越來越多。因此，配煤成分對煤氣的組成有很大的影響。 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率煤氣的產(chǎn)率Q()同配煤揮發(fā)分有關(guān)，可依下式求得： 1-3式中系數(shù)(對氣煤氣a=3，對焦煤a=3.3) Vdaf 配煤的枯燥無灰基揮發(fā)分，。由于濕煤的含水量不穩(wěn)定，不易作基準(zhǔn)，所以上述產(chǎn)率均是對干煤的質(zhì)量%。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 2焦?fàn)t操作條件的影響 煉焦溫度、操作壓力、揮發(fā)物在爐頂空間停留時間、焦?fàn)t內(nèi)生成的石墨、焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化作用都影響煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率及組成，最主要的影響要素是爐墻溫度(與結(jié)焦時間相關(guān))和炭化室頂部空間溫度也稱

14、爐頂空間溫度。 炭化室頂部空間溫度在煉焦過程中是有變化的。為了防止苯族烴產(chǎn)率降低，特別是防止甲苯分解，爐頂部空間溫度不宜超越800。假設(shè)過高，那么由于熱解作用焦油和粗苯的產(chǎn)率均將降低，化合水產(chǎn)率將添加，氨在高溫作用下，由于進(jìn)展逆反響而部分分解，并在赤熱焦炭作用下生成氰化氫，氨的產(chǎn)率降低。. 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 高溫會使煤氣中甲烷及不飽和碳?xì)浠衔锖繙p少，氫含量添加，因此煤氣體積產(chǎn)量添加， 熱值降低。爐溫、結(jié)焦時間對煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率及組成的影響，可由圖1-2及圖1-3所示曲線闡明。化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率和組成還受焦?fàn)t操作壓力的影響，炭化室內(nèi)壓力高時，煤氣會漏入熄滅系統(tǒng)而損失；當(dāng)炭化

15、室內(nèi)構(gòu)成負(fù)壓時，空氣被吸入，部分化學(xué)產(chǎn)品熄滅，氮和二氧化碳含量添加，煤氣熱值降低。因此，規(guī)定焦?fàn)t集氣管必需堅(jiān)持一定壓力 . 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 .第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 從焦?fàn)t炭化室生成的荒煤氣需在化產(chǎn)回收車間進(jìn)展冷卻、保送，回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時凈化煤氣。這一方面是為得到有用的化學(xué)產(chǎn)品，另一方面是為了便于煤氣順利地保送、儲存和用戶的運(yùn)用。 煤氣中除氫、甲烷、乙烷、等成分外，其他成分含量雖少，卻會產(chǎn)生有害的作用。如萘?xí)怨腆w結(jié)晶析出，堵塞設(shè)備及煤氣管道；焦油蒸汽存在有害于氨和苯族烴的回收；氨水溶液會腐蝕設(shè)備和管路，對上述能產(chǎn)生障害的物質(zhì)

16、，根據(jù)煤氣的用途不同而有不同程度的去除要求，在選擇凈化方法時，應(yīng)本著既滿足凈化要求，又符合因地制宜，化害為利的原那么，經(jīng)過綜合評價(jià)確定，因此從煤氣中回收化學(xué)產(chǎn)品及凈制處置的方法和流程也有所不同。 .第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 焦化廠普通采用冷卻、冷凝的方法除去煤氣中的焦油和水；利用鼓風(fēng)機(jī)抽吸和加壓保送煤氣；用電捕方法除少量的焦油霧；煤氣中其他成分的脫除大多采用吸收法；對于凈化程度要求高的場所，可采用吸附法或冷凍法。 一、在正壓下操作的焦?fàn)t煤氣處置系統(tǒng)在鋼鐵結(jié)合企業(yè)中，如焦?fàn)t煤氣只用作本企業(yè)冶金燃料時，除回收焦油、氨、苯族烴和硫等外，其他雜質(zhì)只需去除到煤氣在保送和運(yùn)用中都不發(fā)生困

17、難的程度即可。 比較典型的處置方法和工藝系統(tǒng)有兩大類。根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置位置不同分為正壓和半負(fù)壓工藝系統(tǒng)。1. 正壓操作系統(tǒng)焦?fàn)t煤氣凈化精制處置系統(tǒng)中鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在初冷器的后面。如圖1-4所示:. 圖1-4 正壓下操作的焦?fàn)t煤氣處置系統(tǒng)第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程.第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 2 . 半負(fù)壓操作系統(tǒng)焦?fàn)t煤氣凈化精制處置系統(tǒng)中鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在電捕焦油器的后面。如下頁圖1-5對民用焦?fàn)t煤氣，其中的雜質(zhì)必需去除到較徹底的程度，處置系統(tǒng)與上述根本一樣，另加干法脫硫以到達(dá)深度脫除硫化氫和氰化氫。如需遠(yuǎn)間隔保送，在煤氣貯柜后需加緊縮機(jī)和深冷脫濕。. 圖1-5 半負(fù)壓下操作的

18、焦?fàn)t煤氣處置系統(tǒng)第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程.第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 經(jīng)處置后的煤氣凈制程度可到達(dá)表1-2所列規(guī)范。 .第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 在圖1-4、圖1-5所示處置系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)分別位于初冷器后或電捕焦油器的后面，自風(fēng)機(jī)以后的全系統(tǒng)均處于正壓下操作。這兩種工藝運(yùn)用廣泛，由于鼓風(fēng)機(jī)后煤氣溫升到50左右，對選用半直接飽和器法(需55左右)或冷弗薩姆法(需55)回收氨的系統(tǒng)特別適用。又因在正壓下操作，煤氣體積小，有關(guān)設(shè)備及煤氣管道尺寸相應(yīng)較??；吸收氨、苯族烴等的吸收推進(jìn)力較大，有利于提高吸收速率和回收率。二、在負(fù)壓下操作的焦?fàn)t煤氣處置系統(tǒng)在采用水洗氨的系統(tǒng)中，因洗氨塔操作溫度盡能夠低些2225為宜，故鼓風(fēng)機(jī)可設(shè)在煤氣凈化系統(tǒng)的最后面，這就是全負(fù)壓工藝流程。負(fù)壓下操作的焦?fàn)t煤氣處置系統(tǒng)如圖1-6所示。.第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程圖1-6 負(fù)壓下操作的焦?fàn)t煤氣處置系統(tǒng).第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 全負(fù)壓流程中的設(shè)備均處于負(fù)壓下操作，鼓風(fēng)機(jī)入口壓力為710kpa，機(jī)后壓力為1517kPa。此種系統(tǒng)開展于德、法等國，目前中國也有采用。全負(fù)壓處置系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1不用設(shè)置