煤化工工艺学第4章第三节详解.ppt

4.3 焦油的回收 从焦炉炭化室生成的荒煤气在化产回收车间进行冷 却、输送，回收焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时 净化煤气这一方面是为得到有用的化学产品，另一方面 是为了便于煤气顺利地输送、储存和用户的使用煤气中 的焦油雾是在煤气冷却过程中形成的，焦化厂一般采用冷 却、冷凝的方法除去煤气中的焦油和水；用电捕方法除少 量的焦油雾 荒煤气中所含焦油蒸气80~120g/m3，在初冷过程中 ，除有绝大部分冷凝下来形成焦油液体外，还会形成焦油 雾，以内充煤气的焦油气泡或极细的焦油滴(φ1~17μm) 存在于煤气中由于焦油雾滴又轻又小，其沉降速度小于 煤气运行速度，因而悬浮于煤气中并被煤气带 初冷器后煤气中焦油雾的含量一般为2~5g/m3（立管初冷器后） 或1.0~2.5g/m3（横管冷却器后或直接冷却塔后）煤气中焦油雾需较 彻底地清除，否则对化产回收操作产生严重影响焦油雾在饱和器凝 结下来，会使硫铵质量变坏，酸焦油增多，并可能使母液起泡沫，降 低母液密度，而使煤气有从饱和器满流槽中冲出的危险；焦油雾进入 洗苯塔内，会使洗油质量变坏，影响粗苯的回收；当煤气进行脱除硫 化氢时，焦油雾会使脱硫塔脱硫效率降低，对水洗氨系统，焦油雾会 造成煤气脱萘效果差和洗氨塔的堵塞。

因此，必须采用专门的设备予 以清除，化产回收工艺要求煤气中所含焦油量最好低于0.02g/m3从 焦油雾滴的大小及所要求的净化程度来看，采用电捕焦油器最为经济 可靠 4.3.1焦油氨水分离 初冷器的煤气冷凝液由初冷器上段和下段分别流出，分别进入 各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤气冷凝液分别溢流 至上、下段冷凝液循环槽，分别由上、下段冷凝液循环泵送 至初冷器上下段喷淋洗涤除萘及焦油，如此循环使用，下段 冷凝液循环槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循环槽，上段 冷凝液循环槽多余部分由泵抽送至机械化氨水澄清槽从气 液分离器分离的焦油、氨水与焦油渣并联进入三台机械化氨 水澄清槽 澄清后分离成三层，上层为氨水，中层为焦油，下层为焦油渣 分离的氨水并联进两台循环氨水槽，然后用循环氨水泵送 至焦炉冷却荒煤气及初冷器上段和电捕焦油器间断吹扫喷淋 使用多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送 至脱硫 工段进行蒸氨分离的焦油靠静压流入机械化焦油澄清槽， 进一步进行焦油与焦油渣的沉降分离，焦油用焦油泵送至酸 碱油品库区焦油槽分离的焦油渣定期送往煤场掺混炼焦 机械化氨水澄清槽和离心分离相结合的方法应用较为广泛， 其工艺流程如图4-11由集气管来的液体混合物先进入机械化 氨水澄清槽，分离了氨水的焦油由此进入焦油脱水澄清槽， 然后泵送连续式离心沉降分离机除渣，分离出的焦油渣放入 收集槽，净化的焦油放入焦油中间槽，再送入贮槽。

图4-11 重力沉降和离心分离结合的焦油氨水分离工艺 1—氨水澄清槽；2—焦油脱水澄清槽；3—卧式离心沉降分离机；4—焦油 渣收集槽；5—焦油中间槽；6—焦油贮槽；7——氨水中间槽；8—氨水槽 焦油中水分、灰分、甲苯不溶物是焦油质量的重要指标， 它主要取决于冷凝工序的生产操作操作中应注意如下几 点： （1）焦油氨水澄清槽内应保持一定的焦油层厚度，—般为 1.5～2m，排出焦油时应连续均匀，不宜过快，要求夹带的 氨水和焦油渣尽可能少，最好应装有自动控制装置 （2）严禁在焦油澄清槽内随意排入生产中的杂油、杂水， 以利于焦油、氨水、焦油渣分层，便于分离 （3）静置脱水的焦油储槽，严格控制温度在80~90℃，保 证静置时间在两昼夜以上同时应按时放水，向精制车间 送油时应均匀进行，且保持槽内有一定的库存量 （4）严格控制初冷器后的集合温度符合工艺要求，避免因 增大风机吸力而增加煤粉和焦粉的带入量另外，焦炉操 作应力求稳定，严格执行各项技术操作规定，尽量减少因 煤粉、焦粉带入煤气而形成焦油渣，防止焦油氨水分离困 难 5）机械化氨水澄清槽氨水满流情况、焦油压油情况、油水 界面升降，减速机、刮渣机运行情况保持正常。

图4-12 机械化氨水澄清槽 1—入口管；2—承受隔室；3—氨水溢流槽；4—液面调节器；5—浮焦油渣 挡板；6—活动筛板；7—焦油渣挡板；8—放渣漏斗 9—刮板输送机 焦油、氨水和焦油渣组成的液体混合物是 一种悬浮液和乳浊液的混合物，焦油和氨 水的密度差较大，容易分离因此所采用 的焦油氨水澄清分离设备多是根据分离粗 悬浮液的沉降原理制作的主要有卧式机 械化氨水澄清槽、立式焦油氨水分离器、 双锥形氨水分离器等广泛应用的是卧式 机械化氨水澄清槽，较新的发展是将氨水 的分离和焦油的脱水合为一体的斜板式澄 清槽 4.3.1.1 卧式机械化氨水澄清槽 卧式机械化氨水澄清槽的作用是将焦油氨水混合液 分离为氨水、焦油和焦油渣其结构如图4-12所示 机械化氨水澄清槽是一端为斜底，断面为长方形的 钢板焊制容器，由槽内纵向格板分成平行的两格， 每格底部设有由传动链带动的刮板输送机，两台刮 板输送机用一套由电动机和减速机组成的传动装置 带动焦油、氨水和焦油渣由入口管经承受隔室进 入澄清槽，使之均匀分布在焦油层的上部澄清后 的氨水经溢流槽流出，沉聚于槽下部的焦油经液面 调节器引出。

沉积于槽底的焦油渣由移动速度为 0.03m3／min的刮板刮送至前伸的头部漏斗内排出 4.3.1.2立式焦油氨水分离器 如图4-13所示，立式焦油氨水分离器上边为圆柱形， 下边为圆锥形，底由钢板制成(有的又称为锥形底氨水 澄清槽)冷凝液和焦油氨水混合液由中间或上边进入 ，经过一扩散管利用静置分离的办法，将分离的氨水 通过器边槽子接管流出上边接一挡板，以便将轻焦 油由上边排出焦油渣为混合物中最重部分，沉于器 底立式焦油氨水分离器下部设有蒸汽夹套，器底设 闸阀，焦油渣间歇地放出至带蒸汽夹套的管段内，并 设有直接蒸汽进口管，通入适量蒸汽通过闸阀将焦油 渣排出 立式焦油氨水分离器一般有直径为3.8m和6m两种其 中直径为3.8m的分离器的主要技术特性为：氨水在器 内停留时间39min；锥底焦油沉积高度1.2m；截面流速 0.0007m/s；工作温度80℃；夹套内蒸汽压力40kPa 为了避免火花放电或发生电弧，应采 用如图4-14 (a )、(b)、(c)所示的不 均匀电场图中(a)为均匀电场；(b) 为管式电捕焦油器所采用的不均匀电 场，用金属圆管和沿管中心安装的拉 紧导线作为正、负电极；(c)为环板式 电捕焦油器采用的不均匀电场，是以 同心圆环形金属板和设置其间的金属 导线作为正负电极。

在不均匀电场中，当两极间电位差增高时，电流强度 并不发生急剧的变化这是因在导线附近的电场强度 很大，导线附近的离子能以较大的速度运动，使被碰 撞的煤气分子离子化，而离导线中心较远处，电场强 度小，离子的速度和动能不能使相遇的分子离子化， 因而绝缘电阻只在导线附近电场强度最大处发生击穿 ，即形成局部电离放电现象，这种现象称为电晕现象 ，导线周围产生电晕现象的空间称为电晕区，导线既 成为电晕极  由于在电晕区内发生急剧的碰撞电离，形成了大量正 、负离子负离子的速度比正离子大（为正离子的 1.37倍），所以电晕极常取为负极，圆管或环形金属 板则取为正极，因而速度大的负离子即向管壁或金属 板移动，正离子则移向电晕极 在电晕区内存在两种离子，而电晕区外只有负离子， 因而在电捕焦油器的大部分空间内，焦油雾滴只能成 为带有负电荷的质点而向管壁或板壁移动 由于圆管或金属板是接地的，荷电焦油质点到达管壁 或板壁时，即放电而沉淀于板壁上，故正极也称为沉 淀极 由于存在正离子的电晕区很小，且电晕区内正负离子 有中和作用，所以电晕极上沉积的焦油量很少，绝大 部分焦油雾均在沉淀极沉积下来煤气离子经在两极 放电后，则重新转变成煤气分子，从电捕焦油器中逸 出。

初冷器后煤气中绝大部分焦油是以焦油雾的状态存在 的，所以在电捕焦油器正常操作情况下，煤气中焦油 雾可被除去99％左右 4.3.2.2 电捕焦油器的构造 在大型焦化厂中均采用管式电捕焦油器，其构造如 图4-15所示 其外壳为圆柱形，底部为凹形或锥形并带有蒸汽夹 套，沉淀管管径为250mm，长3500mm，在每根沉淀 管的中心悬挂着电晕极导线，由上部框架及下部框 架拉紧；并保持偏心度不大于3mm电晕极可采用 强度高的Φ3.5~4mm的碳素钢丝或Φ 图4-15 电捕焦油器 1—壳体；2—下吊杆；3—上、下吊架；4 —支撑绝缘子；5—上吊杆；6—电晕线； 7—重锤；8—沉淀管；9—气体分布板； 10—人孔；11—保护管；12—阻气罩；13 —管板；14—蒸汽加热器；15—高压电缆 ；16—焦油氨水出口；17—馈电箱；18— 绝缘箱 2mm的镍铬钢丝制作煤气自底部进入，通过两块气体分布 筛板均匀分布到各沉淀管中去净化后的煤气从顶部煤气 出口逸出从沉淀管捕集下来的焦油集于器底排出，因焦 油黏度大，故底部设有蒸汽夹套，以利于排放 电捕焦油器顶部设有三个绝缘箱，高压电源即由此引入， 其结构如图4-16所示。

图4-16 电捕焦油器绝缘箱 1—O型密封圈；2—充氮气口；3—绝缘箱 外壳；4—绝缘箱内壁泡沫塑料保温层；5 —蛇管加热器；6—排气阀；7—排气管； 8—绝缘箱底板；9—通气孔；10—瓷屏 管式电捕焦油器的工作电压为50000V～60000 V，工作电流 依型号不同分别为＜200mA和＜300mA引入高压电源的绝 缘子（高压电瓷瓶）常会受到渗漏入绝缘箱内的煤气中所 含焦油 、萘、及水汽的沉积污染，绝缘性能降低，以致在 高压下发生表面放电而被击穿，引致绝缘箱爆炸和着火， 还会因受机械振动和由于绝缘箱温度的急剧变化而碎裂， 因而常造成电捕焦油器停工 为了防止煤气中焦油、萘及水汽等在绝缘子上冷凝沉积， 一是将压力略高于煤气压力的氮气充入绝缘箱底部，使煤 气不能接触绝缘子内表面，二是在绝缘箱内设有蛇管蒸汽 加热器，操作时保持绝缘箱温度在90～110℃范围，并在绝 缘箱顶部设调节温度用的排气阀，在绝缘箱底设有与大气 相通的气孔，这样既能防止结露，又能调节绝缘箱的温度 ，煤气在管式电捕焦油器沉淀管内的适宜流速为1.5m/s， 电量消耗约为1kwh/1000m3(煤气) 电捕焦油器的安装位置可在鼓风机前，也可 在鼓风机后。

安装在鼓风机后的电捕焦油器 处于正压下操作，较为安全，且因焦油雾滴 在运动过程中聚集变大，有利于净化但由 于电捕焦油器内煤气压力较大，绝缘子的维 护更要严格注意 为了保证电捕焦油器的正常工作，除对设备 本身及其操作要求外；主要是要维护好绝缘 装置，控制好绝缘箱温度，保证氮气的压力 及通入量，定期擦拭清扫绝缘子此外，还 要经常检查煤气含氧量，将煤气含氧控制在 1.5％以下。