文档介绍：煤气净化工艺与技术
煤气净化在炼焦生产中的意义与作用
煤是人类最早利用,而且目前仍然得到最广泛利用的能源之一。人类利用煤炭资源主要有以下方法:
⑴燃烧:将煤直接燃烧以获得热能,如用煤加热食物、加热锅炉生产蒸汽发电等。
⑵气化:将煤控制在一定条件不完全燃烧以生产煤气,如发生炉煤气、水煤气等。
⑶液化:将煤在高温高压的条件下进行裂解和精制制取液体燃料,如汽油等。
⑷干馏:将煤在隔绝空气条件下加热使其分解,生产焦炭、煤气和各种化工产品。
焦炭和煤气是钢铁生产、机械制造和化工合成工业的重要原料和燃料。从煤气中回收的化合物主要有氨、粗苯、硫磺和焦油等。
炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业,在煤的各种利用方法中,炼焦工艺对煤的利用程度最高。煤在炼焦时,约有75%左右变成焦炭,另外25%左右则变成煤气和化工产品。
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炼焦生产基本工艺
焦化生产一般由备煤、炼焦、煤气净化和生产辅助设施组成。
备煤车间的任务是为焦炉制备符合炼焦用煤质量要求的煤料。备煤车间一般由卸煤、贮煤、配煤、粉碎等工段及带式输送机等组成。有的焦化厂还有洗煤工段。
炼焦车间是将煤加热炼制成焦炭和煤气。炼焦车间一般由炼焦、熄焦和筛焦(焦处理)工段组成。有的大型焦化厂还建有干熄焦装置。
煤气净化车间是将焦炉生产的粗煤气进行净化并回收化工产品。煤气净化车间一般由冷鼓、脱硫、脱氨、脱苯和污水处理等工段组成。
生产辅助设施包括供水、供电、供汽及产品的检化验等。
焦化产品生成过程
将煤装入焦炉炭化室后,在隔绝空气的条件下对其进行加热,在高温作用下,煤质逐步发生一系列的物理和化学变化。
装入煤在200℃以下蒸出表面水分,同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体。随着温度的升高,煤开始软化和熔融形成胶体状物质(称为胶质层),并分解产生气体和液体。在600℃以前,从胶质层中析出的蒸汽和气体叫做初次分解产物,主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、化合水及初次焦油气等,含氢量很低。
温度继续升高,胶质层开始固化形成半焦。挥发物从半焦中逸出,进一步分解形成新的产物,如氮与氢生成氨,硫与氢生成硫化氢,碳与氢则生成一系列的碳氢化合物及高温焦油等。
温度继续升高,随着半焦中的挥发物不断逸出,半焦则收缩并变成焦炭。通常情况下,炭化室中焦炭成熟的最终温度为950~1050℃,焦炭中残余的挥发分含量为1%~2%。
焦化产品的产率
炼焦生产过程中,焦炭与各种化学产品的产率是随炼焦用煤的质量和炼焦时各种工艺制度的变化而变化的,焦炭与化学产品的产率如下:%(对干煤)
焦炭 75~78
净煤气 15~19
焦油 ~
化合水 2~4
粗苯 ~
氨 ~
硫化氢 ~
***化氢 ~
吡啶类 ~
影响焦化产品产率和质量的因素
影响炼焦化学产品产率和质量的因素主要是炼焦煤的质量和焦炉操作的各项工艺制度。
装入炭化室的炼焦煤的质量是决定各种产品产率和质量的主要因素,其中煤料中挥发分含量及煤料中的氧、氮、硫等元素对化学产品的产率和质量的影响最大。
配煤的挥发分高,焦油、粗苯以及煤气的产率就高。煤料中含氧量高,炼焦过程中产生的化合水量就多,炼焦煤的含氮量一般在2%左右。在炼焦过程中,60%左右的氮残存于焦炭中,15%~20%的氮与氢反应生成氨,其余部分则生成***化氢、吡啶和其他含氮化合物。煤中硫的含量决定了煤气和焦油中硫化物的含量,%~%,其中20%~45%转入煤气中,配合煤的挥发分越高,炼焦炉温越高,转入煤气中的硫就越多。炼焦煤气的产率主要取决于炼焦煤料的挥发分,挥发分越高,煤气产率就越大。
煤气的组成
粗煤气经回收化学产品和净化后即为净煤气,其组成如下(体积%):
氢气(H2) 54~59
甲烷(CH4) 24~28
一氧化碳(CO) 5~7
氮气(N2) 3~5
二氧化碳(CO2) 1~3
Hm) 2~3
氧气(O2) ~
净焦炉煤气的热值为17580~18420kJ/m3,~,
爆炸极限6—30%
煤气净化与化工产品回收
粗煤气含有各种杂质,必须经过净化以后才可利用。根据煤气用户不同,煤气净化的程度也有一定的差异。一般来说,工业用煤气的净化程度要差一些,民用煤气的净化程度则要求较高。
煤气净化的任务是冷却煤气,并回收煤气中的焦油、氨、硫、苯等化工产品。煤气净化的过程一般包括冷却、输送、焦油分离、脱硫、脱氨、洗苯几个工序,民用煤气还要增加精脱萘和精脱硫。
根据煤气净化工艺流程不同,煤气净化车间一般有:
冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵(或水洗氨)工段、粗苯工段、污水处