[行業知識]煉焦化學産品的回收

发布时间:2019-03-03 05:22        

煉焦化學産品的回收

煤氣的初冷和焦油的回收

荒煤氣的主要成分有净焦炉煤氣、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氣。来自焦炉的荒煤氣,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,并得到净焦炉煤氣,氨可以用于制取硫酸铵和无水氨;煤氣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氣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,同时净化煤氣。化产回收车间一般由冷凝鼓风工段、HPF脫硫工段、硫铵工段、終冷洗苯工段、粗苯蒸餾工段等工段组成。

冷凝工段

1、煤氣的初冷和焦油氨水的分离

2、煤氣初冷的目的一是冷却煤氣,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氣温度为650~750℃,首先经过初冷,将煤氣温度降至25~35℃,粗煤氣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;煤氣经初冷后,体积变小,从而使鼓风机以较小的动力消耗将煤氣送往后续的净化工序;煤氣经出冷后,温度降低,是保证炼焦化学产品回收率和质量的先决条件。

煤氣的初冷分为集气管冷却和初冷器冷却两个步骤。

1.1煤氣在集气管内的冷却

煤氣在集气管内冷却机理

煤氣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氣充分接触时,由于煤氣温度很高而湿度又很低,故煤氣放出大量的显热,氨水大量蒸发,快速进行着传热和传质过程。传热过程取决于煤氣与氨水的温度差,所传递的热量为显热,约占煤氣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氣中蒸汽分压之差,氨水部分蒸发,煤氣温度急剧降低,以供给氨水蒸发所需的潜热,此部分热量约占煤氣冷却所放出热量的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,煤氣温度由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,煤氣温度可冷却至25℃。(高于其最后达到的露点温度1~3℃)

1.2 煤氣在初冷器内的冷却

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

煤氣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。

根據采用的初冷主體設備型式的不同,初冷的方法有間接初冷法、直接初冷法和間接直接初冷法之分。

煤氣初冷工艺控制的关键操作指标,就是初冷后煤氣的出口温度。

(1)煤氣中蒸汽含量增多,体积变大,致使鼓风机能力不足,影响煤氣正常输送。

(2)焦油气凝结率低,初冷后煤氣中焦油含量增多,影响以后的工序操作。

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

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

1.3 煤氣的初冷流程

焦油煤氣与喷洒氨水、冷凝焦油等沿吸煤氣主管首先进入气液分离器,煤氣与焦油、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,由此泵往油庫工段焦油贮槽。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氣,这部分氨水称之为循环氨水。

经气液分离后的煤氣进入橫管式初冷器,橫管式初冷器煤氣通道,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。突出特点是橫管式初冷器的热负荷显著降低,冷却水用量大为减少。

随着煤氣的冷却,煤氣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。煤氣中一定数量的氨、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。

由橫管式初冷器出来的煤氣尚含有1.5~2g/m3的霧狀焦油,被鼓風機抽送至電捕焦油器除去絕大部分焦油霧後,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氣时,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%。

焦油渣內固定碳含量約爲60%,因其與集氣管焦油的密度差小,密度小,易于焦油黏附在一起,所以難分離。

在兩種氨水混合分離流程中,初冷器輕質焦油和上述重質焦油混合後,20℃,密度可降至1.15~1.19Kg/L,黏度比重質焦油減少20%~45%,焦油渣易于沈澱下來,混合焦油質量明顯改善。但在焦油中仍存在一些浮焦油渣,給焦油分離帶來困難。

經澄清分離後的循環氨水中,焦油物質含量越低越好,最好不超過100mg/L.

1.5 煤氣中焦油雾的清除

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

初冷器后煤氣中焦油雾的含量一般为2~5 g/m3。鼓风机后煤氣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氣中焦油雾的含量低于0.02 g/m3,否則對化産回收操作將有嚴重影響。

2、冷凝鼓風工段工藝流程

炼焦过程中产生的荒煤氣汇集到炭化室顶部空间,经上升管、桥管进入集气管。约800℃左右的荒煤氣在桥管内被循环氨水喷洒冷却到85℃左右。荒煤氣中的焦油等同时被冷却下来,焦油和氨水一起沿吸煤氣管道至气液分离器,气液分离后荒煤氣由上部出来,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循环水与煤氣换热,低温水段用16°C低温水将煤氣冷却至25°C。由横管初冷器下部排出的煤氣,进入電捕焦油器,除掉煤氣中夹带的焦油,经脫硫装置脫硫后,再由鼓风机压送至硫铵装置。

爲了保證初冷器冷卻及除萘效果,在循環水段采用乳化液泵噴灑焦油、氨水的乳化液、在低溫水段連續噴灑焦油、氨水混合液,在其頂部用熱氨水定期沖洗,以清除管壁上的焦油、萘等雜質。

初冷器循環水段的冷凝液排入機械刮渣槽。

初冷器低溫水段排出的冷凝液經水封槽流入冷凝液槽,加兌一定量焦油、氨水乳化液後,用泵將其送入初冷器低溫水段循環噴灑。

由氣液分離器分離下來的焦油、氨水進入機械刮渣槽,在此進行氨水、焦油和焦油渣的分離,氨水和焦油自流入焦油氨水分離槽,焦油渣排入焦油渣小車,定期送往煤場。

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氣,剩余氨水自流入剩余氨水槽,经气浮除焦油器脱除焦油后,送至蒸氨裝置处理。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,将煤氣冷却到~25°C,使煤氣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電捕焦油器,处理后煤氣中焦油可控制在50mg/m3以下,有利于後序設備的正常操作。

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) 電捕焦油器蜂窝管为不锈钢材质。

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

4、 主要技術操作指標

初冷器后煤氣温度~25℃

初冷器循環水入口溫度32℃

初冷器循環水出口溫度45℃

初冷器低溫水入口溫度16℃

初冷器低溫水出口溫度23℃

電捕焦油器絕緣箱溫度80~100℃

初冷器阻力1.5kPa

電捕焦油器阻力0.5kPa

5、主要環保措施

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氣管道,废气不外排。

3) 设备放空液、泵漏液经地下放空槽送回吸煤氣管道,废水不外排。

6、主要設備的工作原理

離心式鼓風機

離心式鼓風機又称涡轮式鼓风机,由汽轮机或电动机驱动。

離心式鼓風機由导叶轮、外壳和安装在轴上的工作叶轮所组成。煤氣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,煤氣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,煤氣就不断的被吸入,离开叶轮时煤氣速度很高,当进入环形空隙中,其动压头一部分转变为静压头,煤氣的运动速度减小,并通过导管进入第二个叶轮,产生与第一叶轮相同的作用,煤氣的静压头再次被提高。从最后一个叶轮出来的煤氣由壳体的环形空隙流入出口连接管被送入压出管路中。

煤氣输送借助鼓风机将煤氣由焦炉吸出,现代使用的鼓风机总压头为30~36KPa,经鼓风机增压后,由于绝热压缩煤氣升温10~15℃。煤氣鼓风机正常操作是焦化厂生产的关键,它既要输送煤氣,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氣流程内设置鼓风机?

从炼焦炉出来的焦炉煤氣,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,然后才能变成净煤氣送给不同的用户,或送至贮罐。在这一过程中煤氣要克服许多阻力才能达用户的地点,为此煤氣应具有足够的剩余压力。另外,为了使焦炉内的荒煤氣按规定的压力制度抽出,要使煤氣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電捕焦油器之前,这是因为此时鼓风机的负荷较小,電捕焦油器处于正压状态下操作,比较安全。

橫管式初冷器

焦化系统生产中煤氣橫管式初冷器主要结构是包括初冷器壳体、冷却管管束。橫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,顶部为煤氣入口,底部有煤氣出口。在橫管式初冷器的操作中,除了冷却焦炉煤氣外,在冷却器顶部及中部喷洒冷凝液,来吸收焦炉煤氣中的萘,并冲刷掉冷却管上沉积的萘,从而有效的提高了传热效率。初冷器后的煤氣含焦油和水的雾滴,在鼓风机的离心力作用下大部分以液态析出,余下部分在電捕焦油器的电场作用下沉淀下来。

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

電捕焦油器

電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,电晕区内煤氣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,它附与煤氣中的焦油雾滴上,使焦油雾粒向沉淀管内壁上移动,沉淀壁面上,沿壁以重力下降到電捕焦油器底部,由于沉淀极是接地的,把电子导入地下,煤氣离子重新变成中性分子,从器顶离开電捕焦油器。

脫硫工段(HPF脫硫法)

为什么要脱除煤氣中的硫?

煤氣中硫的含量一般随炼焦煤中的含硫量而变,煤氣中90%的硫以H2S形式存在,一般波動在4~10g/m3(煤氣)。炼焦煤中含硫质量含量达1%,相当于煤氣中H2S含量爲10g/m3。HCN含量取決于煤中氮含量和炭化溫度,一般爲1~2.5g/m3(煤氣)。H2S和HCN都是有毒化合物,H2S吸入人體後,輕則中毒,重則致人死亡。生産車間允許的H2S含量小于10g/m3。HCN毒性更大,人吸入50mg即可死亡。生産車間允許的HCN含量小于0.3mg/m3。H2S和HCN的水溶液也具有強烈的毒性,水中含HCN達0.04~0.1mg/kg可致魚死亡。工廠排汙水要求H2S和HCN的含量小于0.05mg/L。在煤氣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。焦炉煤氣用在冶炼优质钢和供化学合成工业时,对H2S含量的要求更加嚴格,有的甚至要求小于1mg/m3

综上所述,焦炉煤氣必须脱除H2S和HCN。另外還可以變廢爲寶,生産硫磺和硫酸等化工産品。

1. 工艺流程

脫硫装置是以煤氣中的氨为碱源,HPF为催化剂的湿式氧化法脫硫工艺,再生为喷射再生方式。喷射再生槽设在脫硫塔上部。使用负压脫硫工艺。

为保证脫硫后煤氣含H2S≤20mg/m3,脫硫装置采用HPF为催化剂的三塔串联设计。

由鼓冷装置电捕来的煤氣依次进入三个脫硫再生塔脫硫段。脫硫段顶喷淋下来的脫硫液逆流接触煤氣以吸收煤氣中的硫化氢(同时吸收煤氣中的氨,以补充脫硫液中的碱源)。脫硫后煤氣含硫化氢约20mg/m3,送入鼓風機室升壓。

在脫硫再生塔脫硫段内吸收了H2S、HCN的脫硫液汇聚到塔底,然后用脫硫液泵送入脫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脫硫再生塔脫硫段,吸收煤氣中的H2S、HCN。

浮于脫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脫硫系统,为防止HPF脫硫装置NH4SCN、(NH4)2S2O3鹽類積累,一部分濾液送往提鹽單元提取鹽類。

提鹽單元爲間歇操作,操作一釜爲8小時。濾液由濾液原料槽抽入硫代硫酸氨蒸發器,用蒸汽加熱濃縮。爲防止溫度過高,鹽類分解,蒸發需在真空條件下進行,控制蒸發溫度爲90℃。待蒸發結束後,通過可旋轉的溜槽將料液放至真空過濾器,熱過濾出去(NH4)2CO3等杂质。滤渣在容渣槽内用滤液溶解后回脫硫系统。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。

離心硫代硫酸氨後的濾液經中間槽壓入硫氰酸氨原料槽,由此抽入硫氰酸氨蒸發器,用蒸汽加熱濃縮,待蒸發結束後,通過可旋轉的溜槽將料液放至真空過濾器,進一步除去(NH4)2CO3等杂质。滤渣在容渣槽内用滤液溶解后回脫硫系统。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,需定期送回脫硫液系統。

從蒸發器蒸出的水汽進入蒸汽冷凝器,除水後,進入排氣洗淨塔與來自蒸氨裝置的蒸氨廢水逆流接觸淨化,不凝性氣體經真空泵直排大氣。

经蒸汽冷凝器冷凝后的废水满流至液封槽,送回脫硫液系統。

2. 工艺特点

1) 采用以氨为碱源,HPF为催化剂的焦炉煤氣脫硫脱氰新工艺,此法不但具有较高的脫硫脱氰效率,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. 主要技術操作指標

脫硫塔前煤氣温度25~30℃

脫硫塔后煤氣温度30~35℃

脫硫再生塔底部脫硫液温度~35℃

主要技術操作指標泡沫槽溫度~35℃

蒸發器溫度~90℃

硫代硫酸氨結晶槽溫度~20℃

硫氰酸氨結晶槽溫度~30℃

单台脫硫塔阻力1.5kPa

真空泵前壓力-30kPa

脫硫液组成:

H.P.F含量0.1~0.2g/l

遊離氨含量4~5g/l

PH值8.3~8.5 g/l

懸浮硫含量1~1.2g/l

脫硫后煤氣含H2S≤20mg/m3

4. 主要设备的工作原理

脫硫塔

自電捕焦油器出来的焦炉煤氣进入第一级脫硫再生塔的脫硫段下部,并沿脫硫段自下而上与顶部喷洒的脫硫液逆流接触,将煤氣中的大部分H2S吸收在脫硫液中。吸收了H2S后的脫硫液通过塔底由脫硫液循环泵泵至脫硫再生塔顶,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脫硫段顶部与煤氣逆流接触,循环使用。从一级脫硫系统净化后的焦炉煤氣依次进入第二级、第三级脫硫再生塔,其过程与一级脫硫相同。经过三级脫硫,煤氣中的H2S含量可達到20mg/m3以下。

爲了保持一定的催化劑濃度並盡量減少其耗量,采用了連續補加少量催化劑的設施。

为了保证脫硫效果,采用向脫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,再生后的脫硫液经液位调节器后自动流入脫硫段进行煤氣脫硫生产,经自吸喷射器空气与脫硫液充分混合,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氣管道,废气不外排。

2) 放空液進入地下放空槽,然後返回系統,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、主要影響因素

脫硫塔的操作温度和压力:溫度過高或壓力過大會加速副反應的進行。

脫硫液的pH值:脫硫液的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,再生时间和脫硫剂用量等因素。

硫铵工段(噴淋式飽和器生産硫铵)

为什么要对煤氣进行脱氨?

煤热解温度高于500℃时形成氨,高温炼焦煤氣中的氮约有20~25%转化为氨,粗煤氣中氨含量为8~11g/m3(体积百分数1.0~1.5%)煤氣中氨含量的8~16%在煤氣冷却中溶于凝缩液中。残留于煤氣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;由于煤氣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,煤氣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,煤氣中氨含量不允许超过0.03g/m3

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

1. 工艺流程

由煤氣鼓风机送来的煤氣经煤氣预热器进入饱和器。煤氣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,然后煤氣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,以便分离煤氣所夹带的酸雾,最后送至终冷洗苯装置。

飽和器下段上部的母液經母液循環泵連續抽出送至環形室噴灑,吸收了氨的循環母液由中心下降管流至飽和器下段的底部,在此晶核通過飽和介質向上運動,使晶體長大,並引起顆粒分級。用結晶泵將其底部的漿液送至結晶槽。飽和器滿流口溢出的母液經滿流槽流至母液貯槽,滿流槽內含液封槽,滿流槽底部的母液用小母液泵送入飽和器的後室噴淋。母液貯槽的母液用小母液泵送至滿流槽。此外,母液貯槽還可供飽和器檢修時貯存母液之用。

結晶槽的漿液排放到離心機,經分離的硫铵由輸送機送至振動流化床幹燥機,並用被熱風器加熱的空氣幹燥,再經冷風冷卻後進入硫铵貯鬥,然後稱量、包裝送入成品庫。

濾出的母液與結晶槽滿流出來的母液一同自流回飽和器的下段。

幹燥硫铵後的尾氣在排入大氣前設有兩級除塵。首先經兩組幹式旋風除塵器除去尾氣中夾帶的大部分粉塵,再由尾氣引風機抽送至尾氣洗淨塔,用尾氣洗淨塔泵對尾氣進行連續循環噴灑,以進一步除去尾氣中夾帶的殘留粉塵,最後經捕霧器除去尾氣中夾帶的液滴後排入大氣。

油庫來的硫酸送至硫酸高置槽,然後自流到滿流槽。

2. 工艺特点

1) 采用噴淋式飽和器,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. 主要技術操作指標

饱和器后煤氣含氨≤0.05g/m3

饱和器后煤氣温度~55℃

幹燥後硫铵含水≤0.3%

飽和器的阻力≤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.主要設備的工作原理

噴淋式飽和器

煤氣经电捕焦油、脫硫并经鼓风机增压后进入煤氣预热器,预热到60~70℃,目的是蒸出饱和器中水分,防止母液稀释。煤氣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。饱和器后煤氣含氨量一般要求小于0.03g/m3

飽和器中母液經水封管進入滿流槽,由此用泵打回到飽和器的底部,這樣構成母液循環系統,並在器內形成上升的母液流。硫酸铵結晶沈于飽和器的錐底部,用泵把漿液送回到結晶槽,在此從漿液中沈澱出硫酸铵結晶,結晶槽滿流液又回到飽和器。

硫酸铵結晶漿液在離心機分出結晶,結晶含水分1%~2%,在幹燥器中脫水後送去倉庫。

6.主要影響因素

母液酸度

氨吸收設備內母液的酸度,主要影響硫酸铵結晶的粒度。隨著母液酸度的提高,結晶平均粒度下降,另外,隨著酸度的提高,母液黏度增大,增加了硫酸铵分子的擴散阻力,阻礙了晶體正常的成長。

母液溫度

母液溫度影响晶体的生长速度。通常晶体的生长速度随母液溫度的升高而增大,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。一般母液溫度控制在50~55℃。

母液循環

母液循環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,還有晶比和雜質的影響:晶比是指懸浮于母液中硫酸铵結晶的體積對母液總體積的百分比。母液中的雜質對晶體生長有抑制作用。

終冷洗苯工段

煤氣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。煤氣中苯属烃的含量一定时,如果洗油吸收苯的吸收溫度较低,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℃。但煤氣经过饱和器后,温度一般为50~65℃。为了有效地利用洗油吸收煤氣中的粗苯,必须进行煤氣的最终冷却。

1、工藝流程

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

終冷塔下段的循环冷却水从塔中部进入終冷塔下段,与煤氣逆向接触冷却煤氣后用泵抽出,经下段循环喷洒液冷却器,用循环水冷却到37℃进入終冷塔中部循环使用。終冷塔上段的循环冷却水从塔顶部进入終冷塔上段冷却煤氣后用泵抽出,经上段循环喷洒液冷却器,用低温水冷却到24℃进入終冷塔顶部循环使用。同时,在終冷塔上段加入一定量的碱液,进一步脱除煤氣中的H2S,保证煤氣中的H2S含量≤20mg/m3。下段排出的冷凝液送至酚氰廢水處理,上段排出的含堿冷凝液送至蒸氨裝置蒸氨塔頂,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,与煤氣逆向接触吸收煤氣中的苯,塔底富油经富油泵送至粗苯蒸餾工段脱苯后循环使用。系統消耗的洗油,定期從洗油槽經富油泵入口補入系統。

2、工藝特點

1) 终冷采用直冷空喷形式,基建投资少。

2) 煤氣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、主要技術操作指標

出終冷塔的煤氣温度25~27℃

進洗苯塔的貧油溫度27~29℃

終冷塔阻力<1.5kPa

洗苯塔阻力<1.5kPa

洗苯塔后煤氣含苯量~4g/m3

4、主要環保措施

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、主要設備的工作原理

終冷塔

終冷塔为隔板式塔分两段,下段用从凉水塔来的循环水喷淋,将煤氣冷却至40℃左右,上段用温度为20~23℃的低温循环水喷淋,将煤氣再冷却至25℃左右。热水丛終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,再用泵送到終冷塔下段。

洗苯塔

填料洗苯塔:填料分布在塔板上形成了煤氣的曲折通道,增加了煤氣的停留时间,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氣涡流罩的液体再分布板。煤氣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,煤氣流出涡流罩时,形成多股上升的旋风气流,因而使煤氣得到混合,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、洗苯的主要影響因素

吸收溫度

当煤氣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環油量

在其他條件一定時,洗油的相對分子質量減小將使洗油中粗苯含量增大,即吸收能力提高。增加洗油循環量可降低洗油中粗苯的含量,增加吸收推動力,從而可提高粗苯回收率。

貧油含苯量

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

7、洗油的質量要求

为满足从煤氣中回收和制取粗苯的要求,洗油应具备如下性能:

1)常溫下對苯族烴有良好的吸收能力,在加熱時又能使苯族烴很好地分離出來;

2)具有化學穩定性,記在長期使用中吸收能力基本穩定;

3)在吸收操作溫度下不應析出固體沈澱物;

4)易與水分離,且不生成乳化物;

5)有較好的流動性,已于用泵抽送並能在填料上均勻分布。

焦化廠用于吸苯的主要焦油洗油和石油洗油。

焦油洗油是高溫煤焦油中230~300℃的餾分,要求萘含量小于13%,焦油中含有一定數量的萘,有助于降低從洗油中析出沈澱物的溫度。

石油洗油系指輕柴油,爲石油精餾時,在餾出汽油和煤油後所切取的餾分。(270~350℃的餾分,C9~C14)生産實踐表明:用石油洗油苯,具有洗油耗量低、油水分離容易記憶操作等優點。石油洗油脫萘能力強,洗苯能力弱,故循環量大,蒸汽耗量也大。

蒸氨裝置

1、工藝流程

剩余氨水处理量按30 m3/h設計。

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。塔顶同时加入从終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,进入脫硫装置脫硫再生塔。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、工藝特點

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、主要技術操作指標

蒸氨塔頂溫度96℃

蒸氨塔底壓力0.03~0.04MPa

廢水冷卻器後蒸氨廢水的溫度40℃

4、主要設備的工作原理

蒸氨塔:

剩余氨水由塔上部第三板加入,沿各層塔板流下來的氨水與從塔底層送入的直接汽相接觸。水蒸氣經泡罩齒隙沸騰穿越塔板上的氨水層,形成鼓泡現象。在塔板上氨水與蒸汽相遇被加熱至沸點,水中的氨、二氧化碳、硫化氫等隨氣體上升逐步轉入氣體中,這樣的過程一直進行到塔底爲止,最後由塔底排出的廢水含氨量小于0.1g/L時,。當剩余氨水爲混合氨水,入塔溫度爲60~70℃時,則每立方米氨水的直接蒸汽耗量爲200Kg左右。

氨分縮器

由蒸氨塔逸出的氣體混合物中的硫化氫、氰化物等對普通鋼管具有強烈的腐蝕作用,故目前多采用鑄鐵管埋入式分縮器。在分縮器中氨氣走管內,冷卻水走管外。此種分縮器耐酸性較好,使用壽命較長,但較笨重

5、主要環保措施

放空液進入地下放空槽,然後返回系統,不外排。

粗苯蒸餾工段

爲什麽要對粗苯進行回收?

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氣含粗苯为28~35g/m3

粗苯的各主要組分均在180℃前餾出,180℃後的餾出物成爲溶劑油。在測定粗苯中的各組分的含量和計算産量時,通常將180℃前餾出餾出量當作100%來計算,故以其180℃前餾出餾出量作爲鑒別粗苯質量的指標之一。粗苯在180℃前餾出餾出量取決于粗苯工段的工藝流程和操作制度。180℃前餾出餾出量愈多,粗苯質量愈好。一般要求粗苯在180℃前餾出餾出量爲93%~95%。

1、 工艺流程

從終冷洗苯裝置送來的富油依次送經油汽換熱器、貧富油換熱器,再經管式爐加熱至190℃後進入脫苯塔,在此用再生器來的直接蒸汽進行汽提和蒸餾。塔頂逸出的粗苯蒸汽經油汽換熱器、粗苯冷凝冷卻器後,進入油水分離器。分出的粗苯送入粗苯回流槽,部分用粗苯回流泵送至塔頂作爲回流,其余進入粗苯中間槽,再用粗苯産品泵送至油庫。

脫苯塔底貧油槽排出的貧油,用熱貧油泵經貧富油換熱器和一、二段貧油冷卻器冷卻至27~29℃後去終冷洗苯裝置。

在脫苯塔的頂部設有斷塔盤及塔外油水分離器,以引出塔頂積水,穩定操作。

在脫苯塔側線引出萘油餾份,以降低貧油含萘。引出的萘油餾份進入殘渣槽。

爲保證洗油質量,從熱貧油泵來的貧油引出1~1.5%的富油,送入再生塔內,用經管式爐過熱的蒸汽蒸吹再生。再生殘渣排入殘渣槽,用泵送至油庫裝置。

各油水分離器排出的分離水,經控制分離器排入分離水槽,用泵送往冷凝鼓風裝置剩余氨水槽。

各贮槽的不凝气集中引至吸煤氣管道。

2、 工艺特点

1) 脫苯塔上段设有断塔板,防止塔板积水,利于脫苯塔的操作。

2) 管式爐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氣管道,废气不外排。

3、 主要技術操作指標

管式加熱爐後富油溫度190℃

脫苯塔頂部溫度92℃

脫苯塔底部貧油溫度185℃

入再生器過熱蒸氣溫度400℃

二段貧油冷卻器後貧油溫度27~29℃

脫苯塔底部壓力0.04MPa

再生塔頂部壓力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氣管道,废气不外排。

2)?系統內的放空水、放空油和漏液集中回收進入地下放空槽,然後返回系統,不外排

5、主要設備的工作原理

管式爐

管式爐有圆筒体的辐射室、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。

對流室置于輻射室之上,對流管水平放。其中緊靠輻射段的兩排橫管爲過熱蒸汽管,用于將脫苯用的直接蒸汽過熱至400℃以上。其余各排管用于富油的初步加熱。

溫度爲130℃左右的富油分兩程先進入對流段,加熱到180~200℃後再去脫苯塔。

再生器

洗油再生器中部設有帶分布裝置的進料管,下部設有殘渣排出管。爲了降低洗油的蒸出溫度,再生器底部設有直接蒸汽管,通入脫苯蒸餾所需的絕大部分或全部蒸汽。

在富油入口管下面舍兩塊弓形隔板,以提高再生器內洗油的蒸汽程度。在富油入口管的上面設三塊形隔板,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脫苯塔底部,作为富油脱苯蒸汽。该蒸汽中粗苯蒸汽分压与脫苯塔热贫油液面上粗苯蒸汽压接近,很难使脱苯貧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。

脫苯塔

管式爐加热的泡罩脫苯塔,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。

提餾段設有3塊塔板,板間距爲1000mm。每塊塔板上有若幹個圓形高泡罩及蛇管加熱器,在塔板上保持較高的液面,使之能淹沒加熱器。重苯由提餾段底部排出。

6、影響粗苯回收的主要因素

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

油庫工段

1、工藝說明

本工段設置4個焦油貯槽(每個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),並用泵定期送至終冷洗苯裝置和硫铵裝置。當采用火車卸車時,利用火車卸車裝置;當采用汽車裝卸車時,利用汽車裝卸車裝置。

2、主要環保措施

1) 各贮槽放散气体经压力平衡系统回吸煤氣管道,废气不外排。

2) 焦油贮槽分离水送吸煤氣管道,不外排。

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