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1、 辽宁科技学院2012届本科生毕业设计 第 54 页第 一 章 绪 论1.1、焦炉煤气净化及苯族回收的意义：煤在炼焦时一般72%-78%转化为焦炭，其中22%-28%转化为荒煤气，苯族烃是煤干馏过程中产生的芳香烃化合物中分子较低的部分，其产率占炼焦干煤脏入量的0.8%-1.4%产率的波动主要受炼焦煤料的性质炼焦温度的影响，近年来，由于石油化学工业的迅速发展，可以提供苯类，苯酚类等产品，对煤炼焦化学工业产生了巨大的影响，但是焦化工业提供的许多种芳香族化合物和杂环化合物是石油化学工业所不能代替的，它们不可能或者不能经济的从石油加工过程中获得，今后这类产品主要依赖炼焦化学产品的吸收与加工，因此这些化
2、学产品对综合利用煤炭资源和我国社会主义经济建设有着重要意义。 荒煤气必须经过净化后成为洁净燃气，才能通过煤气管道外送及供用户使用。在焦炉煤气净化过程中，经过冷却、吸收、解析、化学转化、蒸馏分离等化工单元操作，可以分离出交友、氨水、粗苯（或轻苯、重苯），并将煤气和氨水中的氨、硫化氢、氰化氢等有害物质去除且制成有用的化学产品。苯族烃回收精制加工后，可得到的轻苯，重苯，精苯，甲苯，二甲苯，溶剂油等产品。甲苯，二甲苯，三甲苯，乙基甲苯，古马隆，茚，噻吩，酚。这些产品具有极为广泛的用途，是塑料合成纤维，合成橡胶，染料，涂料，医药，耐高温材料及国防工业极为宝贵的原料，对于我国的社会主义建设具有十分重大的政
3、治意义和经济意义。1.2粗苯的性质：粗苯在常态下为淡黄色透明溶体，此水轻，不溶于水，在贮存时，由于其中的戊烯类，环戊二烯等不合和化合物的氧化合聚合而形成树脂状物质，故使粗苯差色变暗，粗苯易燃易爆，闪点为12摄氏度，粗苯苯气在空气中的浓度在1.4%-7.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物。粗苯的各主要成分皆在180摄氏度前馏出，180摄氏度以后馏出的是粗苯中所含的洗油轻质馏分，称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算其加工过程中的产量时，通常将180摄氏度前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180摄氏度前的馏出量取决于粗苯的工艺流程和操作制度。180摄氏度前的馏出量越多，粗苯的质
4、量就越好，一般要求粗苯在180摄氏度前馏出量达93%-95%，粗苯中除了主要的苯类物质之外，还有饱和化合物和硫化物，这是由于从煤气中回收粗苯的同时，煤气中的烯烃，一氧化碳等等的胶质生成物及有机硫化合物也一同进入了粗苯中。粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度。粗苯各组成的平均含量如表11。此外，粗苯中酚类的含量通常在0.11.0%之间，吡啶碱类的含量不超过0.5%。当硫铵工段从煤气回收吡啶碱类时，则粗苯中的吡啶碱类含量不超过0.01%。各产品的质量指标见表11、12、13。粗苯中各组分的含量 表1-1 组 分分 子 式含量 %苯甲苯二甲苯三甲苯不饱和化合物其中：环戊二烯苯
5、乙烯苯并呋喃及同系物茚及同系物硫化物（按硫计）其中：二硫化碳噻吩C6H6C6H5（CH2）3C6H4（CH2）2C6H3（CH2）3C5H6C6H5CHCH2C8H6OC9H5CS2C4H4S557012222.062.057120.61.20.51.01.02.01.52.50.31.50.31.50.21.2由于粗苯是易燃的物质，粗苯蒸汽在空气中的浓度在1.47.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物，因此该工段要严禁烟火，电机防爆。重苯和重质苯的质量指标 表1-2 指标名称重 苯（参考指标）重质苯（YB 30364）一级二级馏程：初馏点，139160160150前馏出量，Wt%1020
6、0前馏出量，Wt%508580水分，Wt%0.50.5粗苯和轻苯的质量指标 表1-3指标名称加工用粗苯溶剂用粗苯轻 苯外观黄色透明液体比重，d40.8710.900.9000.880馏程：75前馏出量，V%3180前馏出量，wt%9391馏出96%（V%）的温度，150水分室温（1825）下目测无可见不溶解的水第 二 章 操 作 及 设 计 参 数2.1设计任务：本次设计的主要任务是根据国内外冶金焦化行业的基本情况,进行年产焦炭80万吨焦化厂回收车间粗苯工段工艺初步设计, 初选主机设备；进行粗苯工段工艺流程选择设备的选型计算及相关非工艺设计。2.2设计参数：（1）要求工段年平均工作日360天，
7、煤气及粗苯组成见下表，其余参数结合实习企业的实际生产技术参数。焦炉煤气的组成表指标名称NH3H2SHCN萘粗苯焦油指标(g/Nm3)7.56.31.60.25350.01净化煤气的质量指标表指标名称NH3H2SHCN萘粗苯焦油指标(g/Nm3)0.050.10.30.25 30.01粗苯的组成表指标名称苯甲苯二甲苯溶剂油指标（质量%）732463本设计采用焦油洗油吸收煤气中的苯族烃，对焦油洗油的质量要求见下表焦油洗油质量标准(YB 297-64)名 称指 标比重()馏程:230前馏出量(容),%300前馏出量(重量),%酚含量(容),%萘含量(重量),%黏度(E25)水分,%15结晶物1.04
8、1.073900.51321.0无（2）厂址所在地区年平均气温16，最高气温38，最低气温-27；常年主导风向东风、东北风。（3）煤在炼焦时一般75%为焦炭，其中25%为荒煤气。即每年用煤106.7万吨，年生产荒煤气26.7万吨。第三章 焦炉煤气净化回收工艺过程及工艺选择新洗油硫酸硫剂煤气净化过程主要有以下几个工段组成:冷凝鼓风工段、脱硫工段、蒸氨工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段、油库工段、脱水工段、生化工段等组成。洗脱苯硫胺脱硫及硫回收冷鼓电捕荒煤气外管粗苯储槽焦炉循环氨水槽碱液氨水剩余氨水槽熄焦生化蒸氨焦油焦油槽焦油渣机械化澄清器备煤焦油渣槽化产工艺流程一、 冷凝鼓风工段：（一）
9、工艺方法：可分为冷凝和鼓风两部分。其中冷凝又可分为直接冷却、间接冷却和直接间接混合冷却三种。（1）直接冷却：与煤气直接接触，冷却效果好，但产生污水量大。（2）间接冷却：不直接与煤气接触，通过换热设备间接冷却，污染小，蒸氨设备效率高，使用较广泛。（3）混合冷却：可以兼得直接冷却和间接冷却两者的优点。鼓风部分：主要为粗煤气加压，使其能通过后续净化系统的设备和管路，并起到脱除粗煤气中部分焦油雾的作用。电捕焦油器：脱除粗煤气中的焦油（二）工艺流程：来自焦炉80C的荒煤气，与焦油和氨水沿吸煤气管道流至气液分离器，气液分离后的荒煤气由分离器上部出来，进入四台并联操作的横管初冷器上部，在此用32C的循环水将
10、煤气冷却至35C；由横管初冷器下部排出的煤气，进入直冷塔下部，用直冷塔循环水喷洒煤气，将煤气冷却至22C；由直冷塔上部排出的煤气，进入三台并联操作的电捕焦油器，捕集煤气中夹带的焦油，再由煤气鼓风机压送至脱硫工段。为了保证横管初冷器冷却效果，在初冷器上部连续喷洒来自机械化氨水澄清槽中部的焦油、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。初冷器底部排出的冷凝液经水封槽流入冷凝液槽，再送至机械化氨水澄清槽。从直冷塔底部出来的循环液加兑一定量氨水后,用泵经直冷塔循环水冷却器用低温水冷却至21C，送到直冷塔顶部循环喷洒，多余部分送至机械化氨水澄清槽。由气液分离器分离下来的焦油和氨
11、水进入机械化氨水澄清槽，在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离。上部的氨水流入循环氨水中间1槽，再由循环氨水泵送至焦炉冷却煤气；其中一部分氨水定期经高压氨水泵加压送至焦炉，一部分氨水去初冷器、电捕顶部喷洒，以清除管壁积存的萘、焦油等杂物。多余部分作为剩余氨水经过剩余氨水中间槽沉淀澄清、除焦油器除油后送入剩余氨水贮槽，再用剩余氨水泵送至氨水蒸馏装置处理。机械化氨水澄清槽下部的焦油靠静压流入焦油分离器，进一步进行焦油与焦油渣的沉降分离。分离出的焦油自流入焦油中间槽，用焦油泵送至焦油蒸馏油库的焦油贮槽。机械化氨水澄清槽和焦油分离器刮出的焦油渣，排入焦油渣车，定期送往煤场，掺入炼焦煤中。（三）工艺选择：装置
12、采用混合冷却工艺，先间接冷却，后直接冷却，对煤气冷却净化的效果好，有效降低煤气中煤粉、焦油和萘的含量。炼焦荒煤气、氨水焦油中间罐气液分离器机械澄清器煤气焦油储槽循环氨水槽焦油泵循环氨水泵初冷器化工厂剩余槽电捕焦炉剩余氨水泵鼓风机脱硫蒸氨脱 硫 工 段冷鼓工艺流程图二、脱硫工段：（一）工艺方法：其主要任务是脱除硫化氢，可分为干法和湿法两种。干法常用氧化铁或活性炭法，湿法分为溶剂吸收法和氧化法两种。吸收法脱硫是用碱性溶液吸收粗气中的硫化氢，吸收液经解吸放出硫化氢后返回循环吸收硫化氢。常用的氧化法有：蒽醌二磺酸钠法、改良砷碱法、氨水催化法、萘醌法、苦味酸法及栲胶法等。（二）工艺流程：由鼓风机送来的煤
13、气首先进入预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至30；循环冷却水从塔下部用泵抽出送至循环水冷却器，用低温水冷却至28后进入塔顶循环喷洒。采取部分剩余氨水更新循环冷却水，多余的循环水返回冷凝鼓风工段。预冷后的煤气依次进入三台串联的脱硫再生塔，与塔中部喷淋下来的脱硫液逆流接触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）。第三台脱硫再生塔后煤气含硫化氢约20mg/m3，送入硫铵工段。吸收了H2S、HCN的脱硫液由脱硫液循环泵从脱硫再生塔底部抽出送至上部再生段的喷射器，靠喷射器的吸力，脱硫液再生需要的空气同时被吸入再生段，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塔中部循环使用。浮于塔顶部的硫磺泡沫，利用位差自流入泡沫槽，硫泡沫经泡沫泵送入熔硫釜加热熔融，清液流入废液槽，硫磺冷却后装袋外销。为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液送往配煤。（三）工艺选择及特点：1、本设计采用吸收法脱硫，以氨为碱源，HPF为催化剂的焦
