關于焦化產品的回收與精制的研究

侯冠秋

摘要：焦化產品包括煤氣、焦炭、硫酸銨、粗苯和煤焦油等，這些焦化產品主要用于工業深加工，焦化產品作為深加工的原料得到了廣泛的應用。本文分析了焦化產品的回收與精制。

關鍵詞：焦化產品;回收;精制

一、焦化產品回收的重要性

目前，我國焦化行業的發展呈現出企業數量多、企業規模普遍小、整體機械設備和技術水平相對落后的現狀。這種情況導致了最直接的后果，即產品回收率無法達標、利用率無法提升，而且會對自然環境造成極大污染破壞，影響焦化行業市場的未來發展。在新時期，環保已成為國家級的一項重要工作，所以焦化行業需圍繞這一核心開展工作，注重未來焦化產品的回收，只有這樣才能為其未來的發展打下良好基礎。因此，焦化產品回收能在一定程度上促進產業、企業發展，為環保提供助力。此外，目前我國經濟處于穩定增長狀態，房地產業的快速發展促進了國內焦炭需求的明顯增長，這無疑為焦化企業的發展創造了良好的市場環境。另外，應注意的是，在回收焦化產品后，可通過精煉提取其它物質。

二、煤氣脫焦油霧

煤氣在初冷器中冷卻后，每立方米中殘留2～5g焦油，充分利用鼓風機的離心力作用能除去部分焦油，但不能完全除去煤氣中的焦油。在回收車間的后續工序中，這些焦油會析出，污染硫銨工序中的設備及溶液，導致產品質量出現酸性。清除煤氣中焦油霧的方法很多，電捕焦油器在我國得到了廣泛的應用。大多數焦化企業使用多管電捕焦油器，該種電捕焦油器管子中心導線是負極，沿管壁是正極，煤氣中的焦油霧滴在管道中通過電廠時會轉化為帶負電的質點，然后沉積在管壁，最后被捕集后從下部導出。由于鹽及水增加了焦油的帶電性能，因而電捕焦油器在除塵干燥煤氣方面的工作效率低。此外，電捕焦油器一般設置在鼓風機前后，由于鼓風機前的煤氣溫度低，有利于去除煤氣中的禁品粒和焦油霧，但鼓風機正面為負壓，極易在絕緣子處著火，因此，在鼓風機后面較安全可靠。鼓風機后煤氣中的焦油含量明顯低于鼓風機前含量，而鼓風機后焦油霧滴超過機前。一些焦化企業在鼓風機后正壓段設置電捕焦油器，通過改進電暈極端結構，防止煤氣進入絕緣箱等，以確保電捕焦油器的安全運行。

三、焦油和氨水分離

集氣管來的氯水、熱油、焦油渣在澄清槽中實現分離，應分離上述混合物。由于焦油本身的性質，很難除去水分及焦油渣，焦油粘度大，沉淀分離困難。部分焦油溶于水，由于焦油中含有極性化合物，因此多環芳香化合物與水和含于水中的鹽類均質性能提高，焦油和水形成穩定的乳化液。焦油中含有的固體顆粒加劇了乳化液的形成。焦油中固體粒子較小，約小于0.1mm，焦油密度為1180～1220kg/m3。焦油渣密度為1250kg/m3，差異小，焦油渣很難從焦油中沉淀出來。氨、焦油、焦油渣的分離溫度為80～85℃，可降低焦油粘度，提高沉降分離性能。

為滿足分離質量要求，采用加壓沉降分離，離心分離后用氨水洗滌方法。沉降分離溫度可提高到120℃～140℃。蒸發水分，降低焦油粘度，提高沉降分離效率。它可提高焦油和焦油渣的分離，用氨水多次洗滌焦油還能改善焦油和焦油渣的分離。用低沸點油（如粗苯）稀釋焦油，然后將溶液與水和焦油渣分離。分離后焦油含水率可降至約0.3%，焦油渣沉淀出，高凝結組分也可分出。

四、煤氣初步冷卻

為回收煤化學產品，凈化煤氣，有利于加工利用，需進行粗煤氣分離。焦爐粗煤氣中含有水汽及焦油蒸氣等，應進行初步冷卻，分離焦油及水，煤氣應輸送至回收車間后續工藝及再利用。冷凝焦油與水需分離，焦油中的灰層應脫除。

焦爐粗煤氣溫度為650℃～800℃，通過上升管到達橋管，然后到達集氣管，此處噴70～75℃循環氨水，冷卻至80～85℃，大約60%的焦油蒸汽冷凝下來，這是重焦油部分。焦油及氨水混合物從集氣管及氣液分離器進入澄清槽。

煤氣由分離器去初冷器冷卻，殘余焦油及大部分水汽冷凝。煤氣冷卻至25～35℃，由鼓風機加壓，由于絕熱壓縮溫度上升10～l5℃。初冷器后煤氣含有焦油及水霧滴，它們在鼓風機離心力下大部分以液態析出，其它在電捕焦油器電場作用下沉降。

由于比重不同，焦油及氨水在澄清槽中分離，氨水高于焦油，底部沉積物是焦油渣。它由煤塵與焦粉組成，用刮板從槽底取出，送回配煤機。氯水用泵送至橋管及集氣管進行噴灑冷卻和再循環。焦油用泵送到焦油精煉車間。為避免焦渣沉積在焦油槽底，可采用泵攪拌人工除渣。

氨水是集氣管噴灑用循環氨水和初冷器冷凝氨水。氨水含錢鹽，氯含量4～5g/m3;氨水也含有酚類。在循環氮水中，70～80%的氯化銨不易水解，加熱后難以分解，即固定銨。初冷器的冷凝氟水為80～90%的水解碳酸氫銨、硫化銨、氰化氨，受熱后可分解，即揮發性氯。為避免循環氯水中的氯化銨積累，外排部分循環氯水，并在剩余氯水中補充部分冷凝氨水入循環氨水。

大量的冷卻噴氨水是由于從加熱爐排出的粗煤氣溫過高造成的，煤氣和噴灑氨水間的蒸發換熱在生成的水滴表面進行。橋管與集氣管噴頭所處空間小，水滴與粗煤氣接觸時間短，所以熱換表面積小，冷卻效率低。同時，噴灑氨水中含有煤及焦塵粒、焦油和腐蝕性鹽類，這限制了噴嘴采用小孔徑結構，因小孔徑易堵塞，需經常清掃。噴吹嘴孔徑為2～3mm，可用于噴灑，但水滴大，下落路徑短，使換熱條件惡化。蒸發水分置只占水滴量的一小部分，因此，采用熱水噴灑來提高水滴蒸發蒸汽壓，加快蒸發速度，改善煤氣冷卻。由于水蒸發潛熱大，水溫上升顯熱小，冷水噴灑不可行。否則，噴灑量會增大幾倍。若氨水噴灑過多，集氣管中的重焦油會與氨氮水一起流動，有利于送至回收車間。

初冷器入口處的粗煤氣含有約50%或65%的水汽量，這些水來自煤帶入水分約60～80kg/t。煤熱解生成水約為20～30kg/t，集氣管蒸發水汽約為180～200kg/t。初冷器中的冷卻冷凝水量可達到92～95%，初冷器后的煤氣被水汽飽和，其水汽含量為10～15kg/t（根據裝煤量）。初冷器中90%的交換熱量由煤氣中的水汽冷凝釋放的熱量。初冷器后煤氣質量降低約65%，容積小于60%，還能降低輸送功耗。

在初冷器中，焦油冷凝，尤其是其中所含的奈。奈的沸點低于焦油中其他組分，可升華形成霧狀及塵粒，懸浮在氣體中的奈品粒。因此，煤氣在冷卻管表面有奈結品析出，導致傳熱系數降低。同時，導管中可能會形成堵塞物。為避免奈于管道及設備中的凝結，應脫除焦油與奈。初冷器的運行將影響煤氣輸送及回收車間的后續工藝系統，尤其是氰回收部分。

煤氣冷卻用于管殼式冷卻器，包括立管、橫管式。管間走煤氣，管內走冷卻水，冷卻水出口溫度為40～45℃，送至水冷塔。

管式冷卻器的缺點是消耗大量金屬。因此，為了清除管內水垢，重新采用直接冷卻器，煤氣與冷卻水直接接觸。金屬耗材少，節省投資。除冷卻外，直接冷卻水還起到洗滌煤氣的作用。煤氣可先用于間接管式冷卻，溫度降至55℃，進入直接冷卻器，將煤氣溫度降至30℃以下，減少了所需傳熱面積，節省了投資。

燃氣初冷用冷卻水消耗量大，每1000m3煤氣耗水量約為20m3，通過空氣冷卻及水冷卻兩段方法可降低耗水量。焦爐煤氣從焦爐中攜帶大量熱量，有利于回收利用。

參考文獻：

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