煤化工工藝學(xué)第4章第三節(jié)

1、4.3 4.3 焦油的回收焦油的回收 從焦?fàn)t炭化室生成的荒煤氣在化產(chǎn)回收車間進(jìn)行冷卻、輸送，回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)凈化煤氣。這一方面是為得到有用的化學(xué)產(chǎn)品，另一方面是為了便于煤氣順利地輸送、儲存和用戶的使用。煤氣中的焦油霧是在煤氣冷卻過程中形成的，焦化廠一般采用冷卻、冷凝的方法除去煤氣中的焦油和水；用電捕方法除少量的焦油霧。荒煤氣中所含焦油蒸氣80120g/m3，在初冷過程中，除有絕大部分冷凝下來形成焦油液體外，還會形成焦油霧，以內(nèi)充煤氣的焦油氣泡或極細(xì)的焦油滴(117m)存在于煤氣中。由于焦油霧滴又輕又小，其沉降速度小于煤氣運(yùn)行速度，因而懸浮于煤氣中并被煤氣帶初冷器后煤氣中

2、焦油霧的含量一般為25g/m3（立管初冷器后）或1.02.5g/m3（橫管冷卻器后或直接冷卻塔后）。煤氣中焦油霧需較徹底地清除，否則對化產(chǎn)回收操作產(chǎn)生嚴(yán)重影響。焦油霧在飽和器凝結(jié)下來，會使硫銨質(zhì)量變壞，酸焦油增多，并可能使母液起泡沫，降低母液密度，而使煤氣有從飽和器滿流槽中沖出的危險(xiǎn)；焦油霧進(jìn)入洗苯塔內(nèi)，會使洗油質(zhì)量變壞，影響粗苯的回收；當(dāng)煤氣進(jìn)行脫除硫化氫時(shí)，焦油霧會使脫硫塔脫硫效率降低，對水洗氨系統(tǒng)，焦油霧會造成煤氣脫萘效果差和洗氨塔的堵塞。因此，必須采用專門的設(shè)備予以清除，化產(chǎn)回收工藝要求煤氣中所含焦油量最好低于0.02g/m3。從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來看，采用電捕焦油器最為

3、經(jīng)濟(jì)可靠。 4.3.1 4.3.1焦油氨水分離焦油氨水分離初冷器的煤氣冷凝液由初冷器上段和下段分別流出，分別進(jìn)入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤氣冷凝液分別溢流至上、下段冷凝液循環(huán)槽，分別由上、下段冷凝液循環(huán)泵送至初冷器上下段噴淋洗滌除萘及焦油，如此循環(huán)使用，下段冷凝液循環(huán)槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循環(huán)槽，上段冷凝液循環(huán)槽多余部分由泵抽送至機(jī)械化氨水澄清槽。從氣液分離器分離的焦油、氨水與焦油渣并聯(lián)進(jìn)入三臺機(jī)械化氨水澄清槽。澄清后分離成三層，上層為氨水，中層為焦油，下層為焦油渣。分離的氨水并聯(lián)進(jìn)兩臺循環(huán)氨水槽，然后用循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t冷卻荒煤氣及初冷器上段和電捕焦油器間斷吹掃噴淋使用。多

4、余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送 至脫硫工段進(jìn)行蒸氨。分離的焦油靠靜壓流入機(jī)械化焦油澄清槽，進(jìn)一步進(jìn)行焦油與焦油渣的沉降分離，焦油用焦油泵送至酸堿油品庫區(qū)焦油槽。分離的焦油渣定期送往煤場摻混煉焦。機(jī)械化氨水澄清槽和離心分離相結(jié)合的方法應(yīng)用較為廣泛，其工藝流程如圖4-11由集氣管來的液體混合物先進(jìn)入機(jī)械化氨水澄清槽，分離了氨水的焦油由此進(jìn)入焦油脫水澄清槽，然后泵送連續(xù)式離心沉降分離機(jī)除渣，分離出的焦油渣放入收集槽，凈化的焦油放入焦油中間槽，再送入貯槽。 圖4-11 重力沉降和離心分離結(jié)合的焦油氨水分離工藝1 1氨水澄清槽；氨水澄清槽；2 2焦油脫水澄清槽；焦油脫水澄清槽；3 3臥式離心沉降分

5、離機(jī)；臥式離心沉降分離機(jī)；4 4焦油焦油渣收集槽；渣收集槽；5 5焦油中間槽；焦油中間槽；6 6焦油貯槽；焦油貯槽；7 7氨水中間槽；氨水中間槽；8 8氨水槽氨水槽焦油中水分、灰分、甲苯不溶物是焦油質(zhì)量的重要指標(biāo)，它主要取決于冷凝工序的生產(chǎn)操作。操作中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）焦油氨水澄清槽內(nèi)應(yīng)保持一定的焦油層厚度，般為1.52m，排出焦油時(shí)應(yīng)連續(xù)均勻，不宜過快，要求夾帶的氨水和焦油渣盡可能少，最好應(yīng)裝有自動(dòng)控制裝置。（2）嚴(yán)禁在焦油澄清槽內(nèi)隨意排入生產(chǎn)中的雜油、雜水，以利于焦油、氨水、焦油渣分層，便于分離。（3）靜置脫水的焦油儲槽，嚴(yán)格控制溫度在8090，保證靜置時(shí)間在兩晝夜以上。同時(shí)應(yīng)按時(shí)放水

6、，向精制車間送油時(shí)應(yīng)均勻進(jìn)行，且保持槽內(nèi)有一定的庫存量。（4）嚴(yán)格控制初冷器后的集合溫度符合工藝要求，避免因增大風(fēng)機(jī)吸力而增加煤粉和焦粉的帶入量。另外，焦?fàn)t操作應(yīng)力求穩(wěn)定，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)操作規(guī)定，盡量減少因煤粉、焦粉帶入煤氣而形成焦油渣，防止焦油氨水分離困難。5）機(jī)械化氨水澄清槽氨水滿流情況、焦油壓油情況、油水界面升降，減速機(jī)、刮渣機(jī)運(yùn)行情況保持正常。 圖4-12 機(jī)械化氨水澄清槽1 1入口管；入口管；2 2承受隔室；承受隔室；3 3氨水溢流槽；氨水溢流槽；4 4液面調(diào)節(jié)器；液面調(diào)節(jié)器；5 5浮焦油渣浮焦油渣擋板；擋板；6 6活動(dòng)篩板；活動(dòng)篩板；7 7焦油渣擋板；焦油渣擋板；8 8放渣漏斗放

7、渣漏斗 9 9刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)焦油、氨水和焦油渣組成的液體混合物是一種懸浮液和乳濁液的混合物，焦油和氨水的密度差較大，容易分離。因此所采用的焦油氨水澄清分離設(shè)備多是根據(jù)分離粗懸浮液的沉降原理制作的。主要有臥式機(jī)械化氨水澄清槽、立式焦油氨水分離器、雙錐形氨水分離器等。廣泛應(yīng)用的是臥式機(jī)械化氨水澄清槽，較新的發(fā)展是將氨水的分離和焦油的脫水合為一體的斜板式澄清槽。4.3.1.1 4.3.1.1 臥式機(jī)械化氨水澄清槽臥式機(jī)械化氨水澄清槽臥式機(jī)械化氨水澄清槽的作用是將焦油氨水混合液分離為氨水、焦油和焦油渣。其結(jié)構(gòu)如圖4-12所示機(jī)械化氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長方形的鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向格板

8、分成平行的兩格，每格底部設(shè)有由傳動(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板輸送機(jī)，兩臺刮板輸送機(jī)用一套由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。焦油、氨水和焦油渣由入口管經(jīng)承受隔室進(jìn)入澄清槽，使之均勻分布在焦油層的上部。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉聚于槽下部的焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引出。沉積于槽底的焦油渣由移動(dòng)速度為0.03m3min的刮板刮送至前伸的頭部漏斗內(nèi)排出。4.3.1.24.3.1.2立式焦油氨水分離器立式焦油氨水分離器如圖4-13所示，立式焦油氨水分離器上邊為圓柱形，下邊為圓錐形，底由鋼板制成(有的又稱為錐形底氨水澄清槽)。冷凝液和焦油氨水混合液由中間或上邊進(jìn)入，經(jīng)過一擴(kuò)散管利用靜置分離的辦法，將分離的氨水通過器邊槽子接

9、管流出。上邊接一擋板，以便將輕焦油由上邊排出。焦油渣為混合物中最重部分，沉于器底。立式焦油氨水分離器下部設(shè)有蒸汽夾套，器底設(shè)閘閥，焦油渣間歇地放出至帶蒸汽夾套的管段內(nèi)，并設(shè)有直接蒸汽進(jìn)口管，通入適量蒸汽通過閘閥將焦油渣排出。立式焦油氨水分離器一般有直徑為3.8m和6m兩種。其中直徑為3.8m的分離器的主要技術(shù)特性為：氨水在器內(nèi)停留時(shí)間39min；錐底焦油沉積高度1.2m；截面流速0.0007m/s；工作溫度80；夾套內(nèi)蒸汽壓力40kPa。為了避免火花放電或發(fā)生電弧，應(yīng)采用如圖4-14 (a )、(b)、(c)所示的不均勻電場。圖中(a)為均勻電場；(b)為管式電捕焦油器所采用的不均勻電場，用金

10、屬圓管和沿管中心安裝的拉緊導(dǎo)線作為正、負(fù)電極；(c)為環(huán)板式電捕焦油器采用的不均勻電場，是以同心圓環(huán)形金屬板和設(shè)置其間的金屬導(dǎo)線作為正負(fù)電極。在不均勻電場中，當(dāng)兩極間電位差增高時(shí)，電流強(qiáng)度并不發(fā)生急劇的變化。這是因在導(dǎo)線附近的電場強(qiáng)度很大，導(dǎo)線附近的離子能以較大的速度運(yùn)動(dòng)，使被碰撞的煤氣分子離子化，而離導(dǎo)線中心較遠(yuǎn)處，電場強(qiáng)度小，離子的速度和動(dòng)能不能使相遇的分子離子化，因而絕緣電阻只在導(dǎo)線附近電場強(qiáng)度最大處發(fā)生擊穿，即形成局部電離放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為電暈現(xiàn)象，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生電暈現(xiàn)象的空間稱為電暈區(qū)，導(dǎo)線既成為電暈極。 由于在電暈區(qū)內(nèi)發(fā)生急劇的碰撞電離，形成了大量正、負(fù)離子。負(fù)離子的速度比正離子

11、大（為正離子的1.37倍），所以電暈極常取為負(fù)極，圓管或環(huán)形金屬板則取為正極，因而速度大的負(fù)離子即向管壁或金屬板移動(dòng)，正離子則移向電暈極。在電暈區(qū)內(nèi)存在兩種離子，而電暈區(qū)外只有負(fù)離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內(nèi)，焦油霧滴只能成為帶有負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)而向管壁或板壁移動(dòng)。由于圓管或金屬板是接地的，荷電焦油質(zhì)點(diǎn)到達(dá)管壁或板壁時(shí)，即放電而沉淀于板壁上，故正極也稱為沉淀極。由于存在正離子的電暈區(qū)很小，且電暈區(qū)內(nèi)正負(fù)離子有中和作用，所以電暈極上沉積的焦油量很少，絕大部分焦油霧均在沉淀極沉積下來。煤氣離子經(jīng)在兩極放電后，則重新轉(zhuǎn)變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。初冷器后煤氣中絕大部分焦油是以焦油霧的狀態(tài)存在

12、的，所以在電捕焦油器正常操作情況下，煤氣中焦油霧可被除去99左右。4.3.2.2 4.3.2.2 電捕焦油器的構(gòu)造電捕焦油器的構(gòu)造 在大型焦化廠中均采用管式電捕焦油器，其構(gòu)造如圖4-15所示。其外殼為圓柱形，底部為凹形或錐形并帶有蒸汽夾套，沉淀管管徑為250mm，長3500mm，在每根沉淀管的中心懸掛著電暈極導(dǎo)線，由上部框架及下部框架拉緊；并保持偏心度不大于3mm。電暈極可采用強(qiáng)度高的3.54mm的碳素鋼絲或 圖4-15 電捕焦油器1 1殼體；殼體；2 2下吊桿；下吊桿；3 3上、下吊架；上、下吊架；4 4支撐絕緣子；支撐絕緣子；5 5上吊桿；上吊桿；6 6電暈線；電暈線；7 7重錘；重錘；8

13、 8沉淀管；沉淀管；9 9氣體分布板；氣體分布板；1010人孔；人孔；1111保護(hù)管；保護(hù)管；1212阻氣罩；阻氣罩；1313管板；管板；1414蒸汽加熱器；蒸汽加熱器；1515高壓電高壓電纜；纜；1616焦油氨水出口；焦油氨水出口；1717饋電箱；饋電箱；1818絕緣箱絕緣箱2mm的鎳鉻鋼絲制作。煤氣自底部進(jìn)入，通過兩塊氣體分布篩板均勻分布到各沉淀管中去。凈化后的煤氣從頂部煤氣出口逸出。從沉淀管捕集下來的焦油集于器底排出，因焦油黏度大，故底部設(shè)有蒸汽夾套，以利于排放。電捕焦油器頂部設(shè)有三個(gè)絕緣箱，高壓電源即由此引入，其結(jié)構(gòu)如圖4-16所示。 圖4-16 電捕焦油器絕緣箱1 1O O型密封圈；

14、型密封圈；2 2充氮?dú)饪冢怀涞獨(dú)饪冢? 3絕緣箱絕緣箱外殼；外殼；4 4絕緣箱內(nèi)壁泡沫塑料保溫層；絕緣箱內(nèi)壁泡沫塑料保溫層；5 5蛇管加熱器；蛇管加熱器；6 6排氣閥；排氣閥；7 7排氣管；排氣管；8 8絕緣箱底板；絕緣箱底板；9 9通氣孔；通氣孔；1010瓷屏瓷屏管式電捕焦油器的工作電壓為50000V60000 V，工作電流依型號不同分別為200mA和300mA。引入高壓電源的絕緣子（高壓電瓷瓶）常會受到滲漏入絕緣箱內(nèi)的煤氣中所含焦油 、萘、及水汽的沉積污染，絕緣性能降低，以致在高壓下發(fā)生表面放電而被擊穿，引致絕緣箱爆炸和著火，還會因受機(jī)械振動(dòng)和由于絕緣箱溫度的急劇變化而碎裂，因而常造成電捕焦油器停工。為了防止煤氣中焦油、萘及水汽等在絕緣子上冷凝沉積，一是將壓力略高于煤氣壓力的氮?dú)獬淙虢^緣箱底部，使煤氣不能接觸絕緣子內(nèi)表面，二是在絕緣箱內(nèi)設(shè)有蛇管蒸汽加熱器，操作時(shí)保持絕緣箱溫度在90110范圍，并在絕緣箱頂部設(shè)調(diào)節(jié)溫度用的排氣閥，在絕緣箱底設(shè)有與大氣相通的氣孔，這樣既能防止結(jié)露，又能調(diào)節(jié)絕緣箱的溫度，煤氣在管式電捕焦油器沉淀管內(nèi)的適宜流速為1.5