炼焦化学产品的回收

发布时间:2018-11-15 07:03        

煤气的初冷和焦油的回收

荒煤气的主要成分有净焦炉煤气、水蒸气、煤焦油气、苯族烃、氨、萘、硫化氢、其他硫化物、氰化氢等氰化物、吡啶盐等。

回收炼焦化学产品具有重要的意义。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品及煤气。来自焦炉的荒煤气,经冷却和用各种吸收剂处理后,可以提取出煤焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢及粗苯等化学产品,并得到净焦炉煤气,氨可以用于制取硫酸铵和无水氨;煤气中所含的氢可用于制造合成氨、合成甲醇、双氧水、环己烷等,合成氨可进一步制成硫酸铵等化肥;所含的乙烯可用于制取乙醇和三氯乙烷的原料,硫化氢是生产单质硫和元素硫的原料,氰化氢可用于制取黄血盐钠或黄血盐钾;粗苯和煤焦油都是很复杂的半成品,经精制加工后,可得到的产品有:二硫化碳、苯、甲苯、三甲苯、古马隆、酚、甲酚和吡啶盐及沥青等,这些产品有广泛的用途,是合成纤维、塑料、染料、合成橡胶、医药、农药、耐辐射材料、耐高温材料以及国防工业的重要原料。

回收工艺的组成为:焦炉炭化室生成的荒煤气在化学产品回收车间进行冷却、输送、回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品,同时净化煤气。化产回收车间一般由冷凝鼓风工段、HPF脱硫工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段等工段组成。

冷凝工段

1、煤气的初冷和焦油氨水的分离

2、煤气初冷的目的一是冷却煤气,二是使焦油和氨水分离,并脱除焦油渣。

在炼焦过程中,从焦炉碳化室经上升管逸出的粗煤气温度为650~750℃,首先经过初冷,将煤气温度降至25~35℃,粗煤气中所含的大部分水汽、焦油气、萘及固体微粒被分离出来,部分硫化氢和氰化氢等腐蚀性物质溶于冷凝液中,从而可减少回收设备及管道的堵塞和腐蚀;煤气经初冷后,体积变小,从而使鼓风机以较小的动力消耗将煤气送往后续的净化工序;煤气经出冷后,温度降低,是保证炼焦化学产品回收率和质量的先决条件。

煤气的初冷分为集气管冷却和初冷器冷却两个步骤。

1.1煤气在集气管内的冷却

煤气在集气管内冷却机理

煤气在桥管和集气管内的冷却,是用表压为147~196Kpa,温度为70~75℃的循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的。当细雾状的氨水与煤气充分接触时,由于煤气温度很高而湿度又很低,故煤气放出大量的显热,氨水大量蒸发,快速进行着传热和传质过程。传热过程取决于煤气与氨水的温度差,所传递的热量为显热,约占煤气冷却所放出总热量的10%~15%。传质过程的推动力是循环氨水液面上的蒸汽分压与煤气中蒸汽分压之差,氨水部分蒸发,煤气温度急剧降低,以供给氨水蒸发所需的潜热,此部分热量约占煤气冷却所放出热量的75%~80%。另有约占所放出总热量10%的热量由集气管表面散失。

通过上述冷却过程,煤气温度由800℃左右降至82~86℃,同时由60%左右的焦油气冷凝下来,这是重质焦油部分。在实际生产过程中,煤气温度可冷却至25℃。(高于其最后达到的露点温度1~3℃)

1.2 煤气在初冷器内的冷却

焦炉煤气由集气管沿吸煤气主管流向煤气初冷器。吸煤气主管除将煤气由焦炉引向化产回收装置外,还起着空气冷却器的作用,煤气可降温1~3℃。

煤气进入初冷器的温度仍然很高,达82℃左右,而且含有大量蒸汽和焦油气,须在初冷器中冷却到25~35℃,并将大部分焦油气和蒸汽冷凝下来。

根据采用的初冷主体设备型式的不同,初冷的方法有间接初冷法、直接初冷法和间接直接初冷法之分。

煤气初冷工艺控制的关键操作指标,就是初冷后煤气的出口温度。

(1)煤气中蒸汽含量增多,体积变大,致使鼓风机能力不足,影响煤气正常输送。

(2)焦油气凝结率低,初冷后煤气中焦油含量增多,影响以后的工序操作。

(3)当出口温度高时,煤气中萘含量将更显著增大。这会造成煤气管道和设备堵塞,增加以后洗萘系统负荷,给洗氨、洗苯带来困难。

因此,在煤气初冷器中,必须保证初冷后集合温度不高于规定值,并尽可能低脱除煤气中的萘。

1.3 煤气的初冷流程

焦油煤气与喷洒氨水、冷凝焦油等沿吸煤气主管首先进入气液分离器,煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此分离。分离出来的焦油、氨水和焦油渣一起进入焦油氨水分离槽,经过澄清分成三层:上层为氨水;中层为焦油;下层为焦油渣。沉淀下来的焦油渣由刮板输送机连续刮送至漏斗处排出槽外,有小车定期送往煤场。焦油则通过液面调节器流至氨水中间槽,由此泵往油库工段焦油贮槽。氨水由分离槽上部流至氨水中间槽,再用循环氨水泵送回焦炉集气管以冷却粗煤气,这部分氨水称之为循环氨水。

经气液分离后的煤气进入横管式初冷器,横管式初冷器煤气通道,一般上段用循环氨水喷洒,下段用冷凝液喷洒。上段冷凝液从隔断板经水封自流至氨水分离器,下段冷凝液经水封自流至冷凝液槽。下段冷凝液主要是轻质焦油,作为下段喷洒液有利于洗萘。突出特点是横管式初冷器的热负荷显著降低,冷却水用量大为减少。

随着煤气的冷却,煤气中剩余的绝大部分的焦油气、蒸汽和萘在初冷器中被冷却下来,萘溶解于焦油中。煤气中一定数量的氨、二氧化碳、硫化氢、氰化氢和其他组分溶解于冷凝水中,形成了冷凝氨水。焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。冷凝氨水中含有较多的挥发铵盐,固定铵盐的含量较少。循环氨水中则主要含有固定铵盐,在单独循环使用时,固定铵盐含量可高达30~40g/L。为了降低循环氨水中固定铵盐的含量,以减轻对焦油蒸馏设备的腐蚀和改善焦油的脱水、脱盐操作,大多采用两种氨水混合的流程,混合氨水固定铵盐的含量可降至1.3~3.5 g/L。冷凝液自流入冷凝液槽,再用泵送入机械化刮渣槽,与澄清氨水混合液澄清分离。分离后所得剩余氨水送去脱酚和蒸氨。

由横管式初冷器出来的煤气尚含有1.5~2g/m3的雾状焦油,被鼓风机抽送至电捕焦油器除去绝大部分焦油雾后,送往下一道工序。

1.4 焦油氨水的分离

用循环氨水在集气管内喷洒粗煤气时,约60%的焦油冷凝下来,这种焦油是重质焦油,黏度较大,其中混有一定数量的焦油渣。焦油渣内含有煤尘、焦粉、炭化室顶部热解产生的游离炭及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质,其量约占焦油渣的30%,其余约70%为焦油。焦油渣量一般为焦油质量的0.15%~0.3%。

焦油渣内固定碳含量约为60%,因其与集气管焦油的密度差小,密度小,易于焦油黏附在一起,所以难分离。

在两种氨水混合分离流程中,初冷器轻质焦油和上述重质焦油混合后,20℃,密度可降至1.15~1.19Kg/L,黏度比重质焦油减少20%~45%,焦油渣易于沉淀下来,混合焦油质量明显改善。但在焦油中仍存在一些浮焦油渣,给焦油分离带来困难。

经澄清分离后的循环氨水中,焦油物质含量越低越好,最好不超过100mg/L.

1.5 煤气中焦油雾的清除

焦油雾是在煤气冷却过程中形成的,它以内充煤气的焦油气泡状态或极细小的焦油滴存在于煤气中。由于焦油雾又轻又小,其沉降速度小于煤气流速,因而悬浮于煤气中并被煤气带走。

初冷器后煤气中焦油雾的含量一般为2~5 g/m3。鼓风机后煤气中焦油雾的含量一般为0.3~0.5 g/m3。化产回收工艺要求煤气中焦油雾的含量低于0.02 g/m3,否则对化产回收操作将有严重影响。

2、冷凝鼓风工段工艺流程

炼焦过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间,经上升管、桥管进入集气管。约800℃左右的荒煤气在桥管内被循环氨水喷洒冷却到85℃左右。荒煤气中的焦油等同时被冷却下来,焦油和氨水一起沿吸煤气管道至气液分离器,气液分离后荒煤气由上部出来,进入横管初冷器。在此分循环水段、低温水段两段冷却。循环水段用32°C循环水与煤气换热,低温水段用16°C低温水将煤气冷却至25°C。由横管初冷器下部排出的煤气,进入电捕焦油器,除掉煤气中夹带的焦油,经脱硫装置脱硫后,再由鼓风机压送至硫铵装置。

为了保证初冷器冷却及除萘效果,在循环水段采用乳化液泵喷洒焦油、氨水的乳化液、在低温水段连续喷洒焦油、氨水混合液,在其顶部用热氨水定期冲洗,以清除管壁上的焦油、萘等杂质。

初冷器循环水段的冷凝液排入机械刮渣槽。

初冷器低温水段排出的冷凝液经水封槽流入冷凝液槽,加兑一定量焦油、氨水乳化液后,用泵将其送入初冷器低温水段循环喷洒。

由气液分离器分离下来的焦油、氨水进入机械刮渣槽,在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离,氨水和焦油自流入焦油氨水分离槽,焦油渣排入焦油渣小车,定期送往煤场。

焦油氨水分离槽上部的氨水自流入下部槽内,再由循环氨水泵送至焦炉集气管喷洒冷却煤气,剩余氨水自流入剩余氨水槽,经气浮除焦油器脱除焦油后,送至蒸氨装置处理。焦油氨水分离槽下部的焦油通过溢流瓶自流入焦油中间槽,用焦油泵送油库。焦油氨水分离槽底部的焦油渣用焦油渣泵送机械刮渣槽。

3 、工艺特点

1) 初冷器采用高效横管冷却器,将煤气冷却到~25°C,使煤气中的大部分萘通过冷却脱除,确保后序设备无堵塞之患。

2) 横管冷却器中间带断塔盘结构,节约了低温水用量,降低了操作费用。

3) 采用新型高效的蜂窝式电捕焦油器,处理后煤气中焦油可控制在50mg/m3以下,有利于后序设备的正常操作。

4) 采用串联剩余氨水槽静止沉淀和氨水气浮除焦油器除渣除油,降低剩余氨水含油量,有利于蒸氨正常操作。

5) 高压氨水泵采用变频调速。

6) 电捕焦油器蜂窝管为不锈钢材质。

7) 煤气鼓风机采用带液力偶合器的高效低耗的电动煤气鼓风机,使煤气鼓风机可根据煤气量实现无级调速,适合焦化厂煤气量周期性波动的特点,并可实现鼓风机前吸煤气管道压力自动调节。同时操作调节灵活,高效节能。

4、 主要技术操作指标

初冷器后煤气温度~25℃

初冷器循环水入口温度32℃

初冷器循环水出口温度45℃

初冷器低温水入口温度16℃

初冷器低温水出口温度23℃

电捕焦油器绝缘箱温度80~100℃

初冷器阻力1.5kPa

电捕焦油器阻力0.5kPa

5、主要环保措施

1) 焦油渣回兑炼焦煤中,废渣不外排。

2) 贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤气管道,废气不外排。

3) 设备放空液、泵漏液经地下放空槽送回吸煤气管道,废水不外排。

6、主要设备的工作原理

离心式鼓风机

离心式鼓风机又称涡轮式鼓风机,由汽轮机或电动机驱动。

离心式鼓风机由导叶轮、外壳和安装在轴上的工作叶轮所组成。煤气由鼓风机吸入后做高速旋转于转子的第一个工作叶轮中心,煤气在离心力的作用下被甩到壳体的环形空隙中心处即产生减压,煤气就不断的被吸入,离开叶轮时煤气速度很高,当进入环形空隙中,其动压头一部分转变为静压头,煤气的运动速度减小,并通过导管进入第二个叶轮,产生与第一叶轮相同的作用,煤气的静压头再次被提高。从最后一个叶轮出来的煤气由壳体的环形空隙流入出口连接管被送入压出管路中。

煤气输送借助鼓风机将煤气由焦炉吸出,现代使用的鼓风机总压头为30~36KPa,经鼓风机增压后,由于绝热压缩煤气升温10~15℃。煤气鼓风机正常操作是焦化厂生产的关键,它既要输送煤气,又要保持炭化室和集气管的压力稳定,所以必须精心操作和养护。机体下部凝结的焦油和水要及时排出。

为什么要在焦化厂煤气流程内设置鼓风机?

从炼焦炉出来的焦炉煤气,经集气管、吸气管、初冷器、捕焦油器、回收氨和苯的系统等一系列的设备,然后才能变成净煤气送给不同的用户,或送至贮罐。在这一过程中煤气要克服许多阻力才能达用户的地点,为此煤气应具有足够的剩余压力。另外,为了使焦炉内的荒煤气按规定的压力制度抽出,要使煤气管线中具有一定的吸力。因此,必须在焦化工艺的流程中,选择合理的位置设置鼓风机,使地级前为负压,机后为正压,一般焦化厂鼓风机的位置选择在初冷器之后和电捕焦油器之前,这是因为此时鼓风机的负荷较小,电捕焦油器处于正压状态下操作,比较安全。

横管式初冷器

焦化系统生产中煤气横管式初冷器主要结构是包括初冷器壳体、冷却管管束。横管式初冷器壳体是由钢板焊制而成的直立的长方形器体,壳体的前后两侧是初冷器的管板,管板外装有封头。在壳体侧面上、中部有喷洒液接管,顶部为煤气入口,底部有煤气出口。在横管式初冷器的操作中,除了冷却焦炉煤气外,在冷却器顶部及中部喷洒冷凝液,来吸收焦炉煤气中的萘,并冲刷掉冷却管上沉积的萘,从而有效的提高了传热效率。初冷器后的煤气含焦油和水的雾滴,在鼓风机的离心力作用下大部分以液态析出,余下部分在电捕焦油器的电场作用下沉淀下来。

初冷器后的粗煤气质量减少了2/3,而容积减少了3/5,从而减少了继续输送的电能消耗。

电捕焦油器

电捕焦油器的沉淀管为沉淀极,与电流正极相接,电晕导线为电晕极,与电源负极相接,当导入高压直流电流后,两极之间形成非均匀电场,电晕极周围成为电晕区产生电晕现象,电晕极附近气体发生撞击电离现象,电晕区内煤气分子变策划能够带阳电离子和带阴电离子,电晕区外充满带负电荷的离子,它附与煤气中的焦油雾滴上,使焦油雾粒向沉淀管内壁上移动,沉淀壁面上,沿壁以重力下降到电捕焦油器底部,由于沉淀极是接地的,把电子导入地下,煤气离子重新变成中性分子,从器顶离开电捕焦油器。

脱硫工段(HPF脱硫法)

为什么要脱除煤气中的硫?

煤气中硫的含量一般随炼焦煤中的含硫量而变,煤气中90%的硫以H2S形式存在,一般波动在4~10g/m3(煤气)。炼焦煤中含硫质量含量达1%,相当于煤气中H2S含量为10g/m3。HCN含量取决于煤中氮含量和炭化温度,一般为1~2.5g/m3(煤气)。H2S和HCN都是有毒化合物,H2S吸入人体后,轻则中毒,重则致人死亡。生产车间允许的H2S含量小于10g/m3。HCN毒性更大,人吸入50mg即可死亡。生产车间允许的HCN含量小于0.3mg/m3。H2S和HCN的水溶液也具有强烈的毒性,水中含HCN达0.04~0.1mg/kg可致鱼死亡。工厂排污水要求H2S和HCN的含量小于0.05mg/L。在煤气输送过程中会腐蚀设备和管道;作燃料燃烧时,生成SOx和NOx严重污染大气,甚至形成酸雨。焦炉煤气用在冶炼优质钢和供化学合成工业时,对H2S含量的要求更加严格,有的甚至要求小于1mg/m3

综上所述,焦炉煤气必须脱除H2S和HCN。另外还可以变废为宝,生产硫磺和硫酸等化工产品。

1. 工艺流程

脱硫装置是以煤气中的氨为碱源,HPF为催化剂的湿式氧化法脱硫工艺,再生为喷射再生方式。喷射再生槽设在脱硫塔上部。使用负压脱硫工艺。

为保证脱硫后煤气含H2S≤20mg/m3,脱硫装置采用HPF为催化剂的三塔串联设计。

由鼓冷装置电捕来的煤气依次进入三个脱硫再生塔脱硫段。脱硫段顶喷淋下来的脱硫液逆流接触煤气以吸收煤气中的硫化氢(同时吸收煤气中的氨,以补充脱硫液中的碱源)。脱硫后煤气含硫化氢约20mg/m3,送入鼓风机室升压。

在脱硫再生塔脱硫段内吸收了H2S、HCN的脱硫液汇聚到塔底,然后用脱硫液泵送入脱硫再生塔顶部的再生段,通过再生段喷射器吸入空气使溶液在塔内得以氧化再生。再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫再生塔脱硫段,吸收煤气中的H2S、HCN。

浮于脱硫再生塔顶部的硫磺泡沫,利用位差自流入泡沫槽,经硫泡沫泵送入超级离心机,超级离心机为逆流卧式螺旋卸料沉降离心机,转鼓转速3000rpm。分离出的硫饼含水≤35%,集于硫池中,定期收集外卖。滤液收入滤液槽,大部分滤液经滤液泵返回脱硫系统,为防止HPF脱硫装置NH4SCN、(NH4)2S2O3盐类积累,一部分滤液送往提盐单元提取盐类。

提盐单元为间歇操作,操作一釜为8小时。滤液由滤液原料槽抽入硫代硫酸氨蒸发器,用蒸汽加热浓缩。为防止温度过高,盐类分解,蒸发需在真空条件下进行,控制蒸发温度为90℃。待蒸发结束后,通过可旋转的溜槽将料液放至真空过滤器,热过滤出去(NH4)2CO3等杂质。滤渣在容渣槽内用滤液溶解后回脱硫系统。滤液至硫代硫酸氨结晶槽用夹套冷却水(低温水)冷至20℃左右,加入同种晶种使其结晶,最后在离心机中分离得到粗制硫代硫酸氨,用人工铲出,装入塑料袋作为产品出厂。

离心硫代硫酸氨后的滤液经中间槽压入硫氰酸氨原料槽,由此抽入硫氰酸氨蒸发器,用蒸汽加热浓缩,待蒸发结束后,通过可旋转的溜槽将料液放至真空过滤器,进一步除去(NH4)2CO3等杂质。滤渣在容渣槽内用滤液溶解后回脱硫系统。滤液至硫氰酸氨结晶槽用夹套冷却水(低温水)冷至30℃左右,加入同种晶种使其结晶,最后在离心机中分离得到粗制硫氰酸氨,用人工铲出,装入塑料袋作为产品出厂。离心滤液可回蒸发器循环套用。多次套用后,由于杂质逐渐积累,需定期送回脱硫液系统。

从蒸发器蒸出的水汽进入蒸汽冷凝器,除水后,进入排气洗净塔与来自蒸氨装置的蒸氨废水逆流接触净化,不凝性气体经真空泵直排大气。

经蒸汽冷凝器冷凝后的废水满流至液封槽,送回脱硫液系统。

2. 工艺特点

1) 采用以氨为碱源,HPF为催化剂的焦炉煤气脱硫脱氰新工艺,此法不但具有较高的脱硫脱氰效率,而且流程短,不需外加碱,催化剂用量少,操作费用低,一次性投资省。

2) 提盐工艺成熟可靠,技术先进,生产操作稳定,减少废液排放量,实现了变废为宝。

3. 主要技术操作指标

脱硫塔前煤气温度25~30℃

脱硫塔后煤气温度30~35℃

脱硫再生塔底部脱硫液温度~35℃

主要技术操作指标泡沫槽温度~35℃

蒸发器温度~90℃

硫代硫酸氨结晶槽温度~20℃

硫氰酸氨结晶槽温度~30℃

单台脱硫塔阻力1.5kPa

真空泵前压力-30kPa

脱硫液组成:

H.P.F含量0.1~0.2g/l

游离氨含量4~5g/l

PH值8.3~8.5 g/l

悬浮硫含量1~1.2g/l

脱硫后煤气含H2S≤20mg/m3

4. 主要设备的工作原理

脱硫塔

自电捕焦油器出来的焦炉煤气进入第一级脱硫再生塔的脱硫段下部,并沿脱硫段自下而上与顶部喷洒的脱硫液逆流接触,将煤气中的大部分H2S吸收在脱硫液中。吸收了H2S后的脱硫液通过塔底由脱硫液循环泵泵至脱硫再生塔顶,通过喷射器与空气接触,进行氧化再生,再生的溶液经液位调节器自流到脱硫段顶部与煤气逆流接触,循环使用。从一级脱硫系统净化后的焦炉煤气依次进入第二级、第三级脱硫再生塔,其过程与一级脱硫相同。经过三级脱硫,煤气中的H2S含量可达到20mg/m3以下。

为了保持一定的催化剂浓度并尽量减少其耗量,采用了连续补加少量催化剂的设施。

为了保证脱硫效果,采用向脱硫塔连续补充浓氨水。采用引射自吸式再生,硫泡沫自流入硫泡沫槽然后硫泡沫加工成硫磺或硫膏,再生后的脱硫液经液位调节器后自动流入脱硫段进行煤气脱硫生产,经自吸喷射器空气与脱硫液充分混合,发生氧化、再生反应.

5. 主要环保措施

1) 各贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤气管道,废气不外排。

2) 放空液进入地下放空槽,然后返回系统,不外排。

3) 利用提盐工艺减少废液排放量,实现了变废为宝。

6、主要影响因素

脱硫塔的操作温度和压力:温度过高或压力过大会加速副反应的进行。

脱硫液的pH值:脱硫液的pH值应维持在8.1~8.7之间,小于8.1反应慢,大于8.7副反应加剧。

还有,再生时间和脱硫剂用量等因素。

硫铵工段(喷淋式饱和器生产硫铵

为什么要对煤气进行脱氨?

煤热解温度高于500℃时形成氨,高温炼焦煤气中的氮约有20~25%转化为氨,粗煤气中氨含量为8~11g/m3(体积百分数1.0~1.5%)煤气中氨含量的8~16%在煤气冷却中溶于凝缩液中。残留于煤气中的氨大部分被终冷水吸收,在凉水塔喷洒冷却时又都解吸进入到大气,造成污染;由于煤气中的氨与氰化氢化合,形成溶解度高的复合物,从而加剧了腐蚀作用。

此外,煤气中的氨在燃烧时会生成有毒的、有腐蚀性的氧化氮;氨在粗苯回收中能使油和水形成稳定的乳化液,妨碍油水分离。上述这些都使现代化焦化生产遇到困难,为此,煤气中氨含量不允许超过0.03g/m3

因此必须对煤气中的氨加以回收,目前中国大部分焦化厂采用硫酸自煤气中吸收氨,生产硫酸铵,作为化学肥料加以利用。

1. 工艺流程

由煤气鼓风机送来的煤气经煤气预热器进入饱和器。煤气在饱和器的上段分两股入环形室经循环母液喷洒,其中的氨被母液中的硫酸吸收,然后煤气合并成一股进入后室经母液最后一次喷淋进饱和器内旋风式除酸器,以便分离煤气所夹带的酸雾,最后送至终冷洗苯装置。

饱和器下段上部的母液经母液循环泵连续抽出送至环形室喷洒,吸收了氨的循环母液由中心下降管流至饱和器下段的底部,在此晶核通过饱和介质向上运动,使晶体长大,并引起颗粒分级。用结晶泵将其底部的浆液送至结晶槽。饱和器满流口溢出的母液经满流槽流至母液贮槽,满流槽内含液封槽,满流槽底部的母液用小母液泵送入饱和器的后室喷淋。母液贮槽的母液用小母液泵送至满流槽。此外,母液贮槽还可供饱和器检修时贮存母液之用。

结晶槽的浆液排放到离心机,经分离的硫铵由输送机送至振动流化床干燥机,并用被热风器加热的空气干燥,再经冷风冷却后进入硫铵贮斗,然后称量、包装送入成品库。

滤出的母液与结晶槽满流出来的母液一同自流回饱和器的下段。

干燥硫铵后的尾气在排入大气前设有两级除尘。首先经两组干式旋风除尘器除去尾气中夹带的大部分粉尘,再由尾气引风机抽送至尾气洗净塔,用尾气洗净塔泵对尾气进行连续循环喷洒,以进一步除去尾气中夹带的残留粉尘,最后经捕雾器除去尾气中夹带的液滴后排入大气。

油库来的硫酸送至硫酸高置槽,然后自流到满流槽。

2. 工艺特点

1) 采用喷淋式饱和器,集酸洗、除酸、结晶为一体,设备体积小,脱氨效率高,硫铵颗粒大,流程简单,工艺先进,技术可靠。

2) 喷淋饱和器系统阻力小,鼓风机能耗低。

3) 硫铵母液系统设备及管道均采用超低碳不锈钢材质,使用寿命长,可保证装置长期连续稳定操作,减少维护费用。

4) 硫铵干燥采用振动流化床,干燥效果好,易于操作维护。

5) 干燥尾气采用干式及湿式两级除尘,除尘效率高,尾气中无粉尘夹带。

3. 主要技术操作指标

饱和器后煤气含氨≤0.05g/m3

饱和器后煤气温度~55℃

干燥后硫铵含水≤0.3%

饱和器的阻力≤2kPa

4. 主要环保措施

1) 放空母液进入地下放空槽,然后返回系统,不外排。

2) 硫铵干燥尾气采用干式及湿式两级除尘,无粉尘夹带。

5.主要设备的工作原理

喷淋式饱和器

煤气经电捕焦油、脱硫并经鼓风机增压后进入煤气预热器,预热到60~70℃,目的是蒸出饱和器中水分,防止母液稀释。煤气由饱和器的中央气管经泡沸伞穿过母液层鼓泡而出,其中的氨被硫酸吸收,形成硫酸铵。在出酸器中分离出携带的液滴后,去粗苯回收工段。饱和器后煤气含氨量一般要求小于0.03g/m3

饱和器中母液经水封管进入满流槽,由此用泵打回到饱和器的底部,这样构成母液循环系统,并在器内形成上升的母液流。硫酸铵结晶沉于饱和器的锥底部,用泵把浆液送回到结晶槽,在此从浆液中沉淀出硫酸铵结晶,结晶槽满流液又回到饱和器。

硫酸铵结晶浆液在离心机分出结晶,结晶含水分1%~2%,在干燥器中脱水后送去仓库。

6.主要影响因素

母液酸度

氨吸收设备内母液的酸度,主要影响硫酸铵结晶的粒度。随着母液酸度的提高,结晶平均粒度下降,另外,随着酸度的提高,母液黏度增大,增加了硫酸铵分子的扩散阻力,阻碍了晶体正常的成长。

母液温度

母液温度影响晶体的生长速度。通常晶体的生长速度随母液温度的升高而增大,且由于晶体各棱面对平均生成速度比晶体沿长向生长速度增长较快,故提高温度有助于降低长宽比而形成较好的晶体。但温度也不宜过高,过高想成局部过饱和现象,促使大量晶核形成。一般母液温度控制在50~55℃。

母液循环

母液循环循环的目的是使器内的母液得到充分的搅拌,以提高传质速率。同时尽量使器内的母液酸度和温度均匀有利于晶核长大。

另外,还有晶比和杂质的影响:晶比是指悬浮于母液中硫酸铵结晶的体积对母液总体积的百分比。母液中的杂质对晶体生长有抑制作用。

终冷洗苯工段

煤气进入吸苯塔前为什么要进行最终冷却?

粗苯回收主要影响因素之一就是回收温度。煤气中苯属烃的含量一定时,如果洗油吸收苯的吸收温度较低,吸收推动力增大,苯回收率增加。实践证明,最适宜的温度是20~28℃。但煤气经过饱和器后,温度一般为50~65℃。为了有效地利用洗油吸收煤气中的粗苯,必须进行煤气的最终冷却。

1、工艺流程

从硫铵装置来的约55℃的煤气,首先进入终冷塔,煤气分2段冷却。下段用约37℃循环冷却水,上段用约24℃循环冷却水将煤气冷到~25℃后进入洗苯塔,煤气经贫油洗涤脱除粗苯并经捕雾后,送往用户。

终冷塔下段的循环冷却水从塔中部进入终冷塔下段,与煤气逆向接触冷却煤气后用泵抽出,经下段循环喷洒液冷却器,用循环水冷却到37℃进入终冷塔中部循环使用。终冷塔上段的循环冷却水从塔顶部进入终冷塔上段冷却煤气后用泵抽出,经上段循环喷洒液冷却器,用低温水冷却到24℃进入终冷塔顶部循环使用。同时,在终冷塔上段加入一定量的碱液,进一步脱除煤气中的H2S,保证煤气中的H2S含量≤20mg/m3。下段排出的冷凝液送至酚氰废水处理,上段排出的含碱冷凝液送至蒸氨装置蒸氨塔顶,分解剩余氨水中的固定铵。

由粗苯蒸馏装置送来的贫油从洗苯塔的顶部喷洒,与煤气逆向接触吸收煤气中的苯,塔底富油经富油泵送至粗苯蒸馏工段脱苯后循环使用。系统消耗的洗油,定期从洗油槽经富油泵入口补入系统。

2、工艺特点

1) 终冷采用直冷空喷形式,基建投资少。

2) 煤气终冷采用闭路循环连续排污工艺,既减少污水排放量,又达到保护大气环境的目的。

3、主要技术操作指标

出终冷塔的煤气温度25~27℃

进洗苯塔的贫油温度27~29℃

终冷塔阻力<1.5kPa

洗苯塔阻力<1.5kPa

洗苯塔后煤气含苯量~4g/m3

4、主要环保措施

1) 系统内的放空水、放空油集中回收进入地下放空槽,然后返回系统,不外排。

5、主要设备的工作原理

终冷塔

终冷塔为隔板式塔分两段,下段用从凉水塔来的循环水喷淋,将煤气冷却至40℃左右,上段用温度为20~23℃的低温循环水喷淋,将煤气再冷却至25℃左右。热水丛终冷塔底部经水封管流到热水池,然后用泵送至凉水塔,经制冷机冷却后自流入冷水池,再用泵送到终冷塔下段。

洗苯塔

填料洗苯塔:填料分布在塔板上形成了煤气的曲折通道,增加了煤气的停留时间,同时增加了苯的吸收率。为了保证洗油在塔内的截面上均匀分布,在塔内每隔一定距离安装一块带有煤气涡流罩的液体再分布板。煤气涡流罩按同心圆排列在液体再分布板上,弯管出口方向与圆周相切,在同一圆周上的出口方向一致,相邻两圆周上的方向相反。由于弯管的导向作用,煤气流出涡流罩时,形成多股上升的旋风气流,因而使煤气得到混合,以均一的浓度进入上段填料。汇集在液体再分布板上的洗油,经升气管内的弯管流到设于升气管中心的圆棒表面,再流到下端的齿形圆板上,借重力喷溅成液滴而淋洒到下段填料上。从而可消除洗油沿塔壁下流及分布不均的现象。

6、洗苯的主要影响因素

吸收温度

当煤气中苯族烃的含量一定时,温度愈低,洗油中与其平衡的粗苯含量愈高。

洗油的吸收能力及循环油量

在其他条件一定时,洗油的相对分子质量减小将使洗油中粗苯含量增大,即吸收能力提高。增加洗油循环量可降低洗油中粗苯的含量,增加吸收推动力,从而可提高粗苯回收率。

贫油含苯量

贫油含苯量是决定塔后煤气含苯族烃量的主要因素之一。此外还有,如吸收表面积、煤气压力和流速等影响因素。

7、洗油的质量要求

为满足从煤气中回收和制取粗苯的要求,洗油应具备如下性能:

1)常温下对苯族烃有良好的吸收能力,在加热时又能使苯族烃很好地分离出来;

2)具有化学稳定性,记在长期使用中吸收能力基本稳定;

3)在吸收操作温度下不应析出固体沉淀物;

4)易与水分离,且不生成乳化物;

5)有较好的流动性,已于用泵抽送并能在填料上均匀分布。

焦化厂用于吸苯的主要焦油洗油和石油洗油。

焦油洗油是高温煤焦油中230~300℃的馏分,要求萘含量小于13%,焦油中含有一定数量的萘,有助于降低从洗油中析出沉淀物的温度。

石油洗油系指轻柴油,为石油精馏时,在馏出汽油和煤油后所切取的馏分。(270~350℃的馏分,C9~C14)生产实践表明:用石油洗油苯,具有洗油耗量低、油水分离容易记忆操作等优点。石油洗油脱萘能力强,洗苯能力弱,故循环量大,蒸汽耗量也大。

蒸氨装置

1、工艺流程

剩余氨水处理量按30 m3/h设计。

剩余氨水与蒸氨塔底排出的蒸氨废水换热后进入蒸氨塔,蒸氨塔底的一部分蒸氨废水经蒸汽再沸器用蒸汽加热后流回蒸氨塔并闪蒸产生蒸汽。塔顶同时加入从终冷塔上段排出的含碱冷凝液以分解剩余氨水中固定氨。蒸氨塔顶部的氨汽经分缩器和氨汽冷凝冷却器冷凝冷却后变成浓氨水,进入脱硫装置脱硫再生塔。换热后的蒸氨废水进入废水冷却器冷却后送至酚氰废水处理站。

2、工艺特点

1) 蒸氨塔采用不锈钢浮阀塔,操作稳定,蒸馏效率高,使用年限长。

2) 蒸氨塔分缩器采用钛材质,耐腐蚀。

3、主要技术操作指标

蒸氨塔顶温度96℃

蒸氨塔底压力0.03~0.04MPa

废水冷却器后蒸氨废水的温度40℃

4、主要设备的工作原理

蒸氨塔:

剩余氨水由塔上部第三板加入,沿各层塔板流下来的氨水与从塔底层送入的直接汽相接触。水蒸气经泡罩齿隙沸腾穿越塔板上的氨水层,形成鼓泡现象。在塔板上氨水与蒸汽相遇被加热至沸点,水中的氨、二氧化碳、硫化氢等随气体上升逐步转入气体中,这样的过程一直进行到塔底为止,最后由塔底排出的废水含氨量小于0.1g/L时,。当剩余氨水为混合氨水,入塔温度为60~70℃时,则每立方米氨水的直接蒸汽耗量为200Kg左右。

氨分缩器

由蒸氨塔逸出的气体混合物中的硫化氢、氰化物等对普通钢管具有强烈的腐蚀作用,故目前多采用铸铁管埋入式分缩器。在分缩器中氨气走管内,冷却水走管外。此种分缩器耐酸性较好,使用寿命较长,但较笨重

5、主要环保措施

放空液进入地下放空槽,然后返回系统,不外排。

粗苯蒸馏工段

为什么要对粗苯进行回收?

粗苯是多种碳氢化合物组成的复杂混合物。粗苯本身用途不大。但由粗苯精制出的苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等组分,是生产黄色炸药、塑料等的重要原料。此外还含有不饱和化合物、硫化物、饱和烃、酚类和砒啶碱类。粗苯的产率一般为干基配合煤料的0.75%~1.1%,因此从炭化室逸出的煤气含粗苯为28~35g/m3

粗苯的各主要组分均在180℃前馏出,180℃后的馏出物成为溶剂油。在测定粗苯中的各组分的含量和计算产量时,通常将180℃前馏出馏出量当作100%来计算,故以其180℃前馏出馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180℃前馏出馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180℃前馏出馏出量愈多,粗苯质量愈好。一般要求粗苯在180℃前馏出馏出量为93%~95%。

1、 工艺流程

从终冷洗苯装置送来的富油依次送经油汽换热器、贫富油换热器,再经管式炉加热至190℃后进入脱苯塔,在此用再生器来的直接蒸汽进行汽提和蒸馏。塔顶逸出的粗苯蒸汽经油汽换热器、粗苯冷凝冷却器后,进入油水分离器。分出的粗苯送入粗苯回流槽,部分用粗苯回流泵送至塔顶作为回流,其余进入粗苯中间槽,再用粗苯产品泵送至油库。

脱苯塔底贫油槽排出的贫油,用热贫油泵经贫富油换热器和一、二段贫油冷却器冷却至27~29℃后去终冷洗苯装置。

在脱苯塔的顶部设有断塔盘及塔外油水分离器,以引出塔顶积水,稳定操作。

在脱苯塔侧线引出萘油馏份,以降低贫油含萘。引出的萘油馏份进入残渣槽。

为保证洗油质量,从热贫油泵来的贫油引出1~1.5%的富油,送入再生塔内,用经管式炉过热的蒸汽蒸吹再生。再生残渣排入残渣槽,用泵送至油库装置。

各油水分离器排出的分离水,经控制分离器排入分离水槽,用泵送往冷凝鼓风装置剩余氨水槽。

各贮槽的不凝气集中引至吸煤气管道。

2、 工艺特点

1) 脱苯塔上段设有断塔板,防止塔板积水,利于脱苯塔的操作。

2) 管式炉炉管采用不锈钢材质。

3) 贫富油换热器和油汽换热器采用不锈钢材质。

4) 各贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤气管道,废气不外排。

3、 主要技术操作指标

管式加热炉后富油温度190℃

脱苯塔顶部温度92℃

脱苯塔底部贫油温度185℃

入再生器过热蒸气温度400℃

二段贫油冷却器后贫油温度27~29℃

脱苯塔底部压力0.04MPa

再生塔顶部压力0.05MPa

4、 主要环保措施

1) 各贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤气管道,废气不外排。

2) 系统内的放空水、放空油和漏液集中回收进入地下放空槽,然后返回系统,不外排

5、主要设备的工作原理

管式炉

管式炉有圆筒体的辐射室、长方体的对流室和烟囱三大部分组成。沿炉管的长度方向,热强度的分布是不均匀的。一般小的圆筒炉,在辐射室上方设有一个由高铬镍合金钢制成的辐射锥,它的辐射作用,可使炉管上部的热强度提高,从而使炉管沿长度方向的受热比较均匀。

对流室置于辐射室之上,对流管水平放。其中紧靠辐射段的两排横管为过热蒸汽管,用于将脱苯用的直接蒸汽过热至400℃以上。其余各排管用于富油的初步加热。

温度为130℃左右的富油分两程先进入对流段,加热到180~200℃后再去脱苯塔。

再生器

洗油再生器中部设有带分布装置的进料管,下部设有残渣排出管。为了降低洗油的蒸出温度,再生器底部设有直接蒸汽管,通入脱苯蒸馏所需的绝大部分或全部蒸汽。

在富油入口管下面舍两块弓形隔板,以提高再生器内洗油的蒸汽程度。在富油入口管的上面设三块形隔板,以捕集油滴。

富油再生的油气和过热水蒸气从再生器顶部进入脱苯塔底部,作为富油脱苯蒸汽。该蒸汽中粗苯蒸汽分压与脱苯塔热贫油液面上粗苯蒸汽压接近,很难使脱苯贫油含苯量再进一步降低,贫油含苯质量含量一般在0.4%左右。

脱苯塔

管式炉加热的泡罩脱苯塔,分两段,上段精馏段,下段提馏段。精馏段设有8块塔板,每块塔板上有若干个圆形泡罩,板间距为600mm。精馏段的第二层塔板及最下一层塔板为断塔板,以便将塔板上混有冷凝水的液体引至油水分离器,将水分离后再回到塔内下层塔板,以免塔内因冷凝水聚集而破坏精馏塔的正常操作。

提馏段设有3块塔板,板间距为1000mm。每块塔板上有若干个圆形高泡罩及蛇管加热器,在塔板上保持较高的液面,使之能淹没加热器。重苯由提馏段底部排出。

6、影响粗苯回收的主要因素

影响回收率的因素有煤气和洗油中粗苯含量、煤气流速及压力、洗油循环量及分子量、吸收操作温度、吸苯塔构造

油库工段

1、工艺说明

本工段设置4个焦油贮槽(每个700m3, 存20天的焦油产量),接受冷凝鼓风装置送来的焦油,并装火车/汽车槽车外运;设置2个粗苯贮槽(每个400m3, 存20天的粗苯产量),接受粗苯蒸馏装置送来的粗苯,并装火车/汽车槽车外运;设置2个洗油贮槽(每个100m3, 存50天的用量),用于接受外来的洗油,并定期用泵送往终冷洗苯装置;设置2个(NaOH)碱贮槽(每台100m3, 存20天的用量)和2个硫酸槽(每个200m3),并用泵定期送至终冷洗苯装置和硫铵装置。当采用火车卸车时,利用火车卸车装置;当采用汽车装卸车时,利用汽车装卸车装置。

2、主要环保措施

1) 各贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤气管道,废气不外排。

2) 焦油贮槽分离水送吸煤气管道,不外排。

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