5万m3／h焦炉煤气生产车间工艺设计方案.doc

5万m3／h焦炉煤气生产车间工艺设计方案 1 绪论 1.1 概述 随着我国钢铁工业的发展，焦化行业进入到一个大发展时期。大量焦炉煤气的产生，为焦炉煤气的合理开发利用提出了新的课题。焦炉煤气的有效利用可产生巨大的经济效益，并且可避免环境污染和二次能源的浪费。与石油资源相比，我国的煤炭储量十分丰富，结合当前焦炭市场需求旺盛的局面，必将会产生大量的焦炉煤气。因此，我国未来每年焦炉煤气产量将十分可观。 是因为未经净化的煤气中含有大量的煤焦油、粗苯、氨、氮、萘、SO2 等物质以及CO2等温室气体。焦炉煤气的应用开发前景非常广阔，从焦炉煤气可提炼出的数百种化工产品来看，其不但延长了炼焦综合利用的产业但是，焦炉煤气欲得到进一步利用，必须对其进行净化。未经净化的荒煤气不能得到利用，这链条经济道路，还可将低附加值的焦炉煤气转化为高附加值的产品。因此，对它必须进行深度净化综合利用，走可持续发展的循环[1]。 1.2 文献综述 1.2.1 焦炉煤气特点 煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体350℃时， 煤受热分解出水分和部分气态物(CO，CO2)350℃～550℃(甲烷占45%～55%10%～20%) 550℃～700℃700℃，煤气量减少．当温度升到950℃～l050℃700℃以前煤受热分解出的气态物质。煤在干镏中还产生煤焦油．焦炭赴冶金，铸造，化工，电石等部门的燃料或原料。煤焦油中含有多种物质，苯、酚、甲酚等是医药、塑料、合成纤维等部门的重要化工原料， 沥青是建筑行业的防水材料。煤气中古有大量的甲烷和氢气，每干馏一吨煤能产300 m3～350m3m3的煤气的热值相当于2.2kg的煤。煤气中还含有一部分氨气，氨气与硫酸反应能生成硫铵，与水接触可生成氨水。煤气中还含有很多有毒的物质，如硫化物、氰化物、酚类化合物、苯类化合物及萘。这些物质回收起来能成为化工原料，分散在煤气中则产生污染[2]。 1.2.2 焦炉煤气的组成及性质 焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300m3～350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%～60%）和甲烷（23～27%），另外还含有少量的一氧化碳（5～8%）、C2以上不饱和烃（2%～4%）、二氧化碳（1.5%～3%)、氧气(0.3%～0.8%)、氮气(3～7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。 焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米1719MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。 焦炉气为有易爆性气体，空气中的爆炸极限6%～30%；密度为0.4kg/m2～0.5kg/m2，运动粘度25×10-6m2/s。焦炉煤气是无色有臭味的气体；焦炉煤气因含有CO和少量的H2S而有毒；焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短，着火温度为600℃～650℃[3]。[4]。 1.2.4 当前焦炉煤气净化工艺流程 自焦炉导出的粗煤气按一定顺序进行粗煤气处理，以便回收和精制获得焦油、粗苯、氨等化学产品，并得到净化的煤气。净化后的煤气可以用作基本化工原料，也可用作工厂的热源气。 多数焦化厂由粗煤气回收化学产品和进行煤气净化，采用冷凝的方式析出焦油和水。用鼓风机抽吸和加压以便输送煤气。回收氨和吡啶碱，既得到了有用产品，又防止了氨的危害。回收硫化氢和氰化氢变害为宝。回收粗煤气中的粗苯，获得有用产品，同时还避免了环境的污染。目前，国内外的焦炉煤气的净化流程分为正压操作和负压操作两种[5]。 （1）正压操作的焦炉煤气处理系统 鼓风机位于初冷器之后，在风机之后的全系统均处于正压操作，此流程国内应用广泛。煤气经压缩之后温升50℃，故对饱和器生产硫酸铵（需55℃）和弗萨姆法回收氨系统那个特别适用。工艺流程图如图1-1所示。 （2）负压操作的焦炉煤气处理系 该系统把鼓风机化在最后，将焦炉煤气从-7kPa～10kPa升压到kPa～kPa后送到用户[28]。该流程的优点是无煤气终冷系统，减少了低温水用量，总能耗有所降低。鼓风机后煤气升温，成为热煤气远距离输送时冷凝液少了，减轻了管道腐蚀。他的缺点是负压操作时，煤气体积增加，煤气管道和设备容积均相应增加（如洗苯塔直径增加7%～2.4%；负压操作要求所有的设备管道加强密封，一面空气漏入。此外，负压操作系统适合于水洗氨工艺，工艺流程图如图1-2所示。 图1-1 正压操作焦炉煤气处理系统 图1-2 负压操作焦炉煤气处理系统 1.2.5 典型的焦炉煤气净化工艺单元 煤气净化工艺通常由冷凝鼓风、脱硫脱氰、脱氨、终冷洗苯、硫回收和粗苯蒸馏等单元组成，选择不同的脱硫脱氨工艺，煤气净化工艺的组合方式略有不同，以下为几种比较常见