焦炉副产品回收厂:优化煤气捕集与能效提升
焦炉副产品厂概述
焦炉副产品厂是副产品焦化工艺的核心环节。煤在焦炉炼焦过程中,挥发分气化产生大量气体,贯穿大部分钢化周期,至煤温达700℃基本结束。此气体称原焦炉煤气,经副产品厂处理,回收高价值煤化工产品,净化煤气使其成为清洁环保燃料气。
原煤气初步冷却分离
出炉原煤气喷洗冲洗液降温至~80℃并饱和水汽,进入集气总管。冲洗液量远超冷却需求,多余液体在集气管形成液流,形成液态冷凝流和气体流两股。经蝶阀控制维持集气管微正压保障炉门作业安全。液流冲走冷凝焦油等物质,随原煤气重力流入吸气总管,经排液罐(下立管)气液分离,分别进入副产品厂处理。
饱和原煤气含水蒸气46%-48%,其余为氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、二氧化碳、高碳烷烃、不饱和烃(乙烷、丙烷等)、氧气等。污染物赋予焦炉煤气特性,包括:焦油组分、焦油酸气(酚类)、焦油碱气(吡啶碱)、苯甲醇二甲苯(BTX)轻油芳烃、萘、氨气、硫化氢、氰化氢、氯化铵、二硫化碳。
副产品厂核心功能
为使原煤气成清洁燃料气,副产品厂必须:冷却煤气冷凝水汽污染物;除焦油雾防污污管线设备;除氨防腐蚀;除萘防冷凝堵管;回收轻油获取BTX;脱硫化氢达标排放。同时还需调理返回焦炉的冲洗液,处理焦化产生的废水。典型流程见图1。

图1 副产品厂典型流程图
焦油冲洗液处理厂
处理循环冲洗液及焦化废水(来自煤水分和化合水)。核心功能:快速连续分离合格冲洗液回用(关键,冷却出炉热煤气);分离洁净无焦油余氨水后处理;分离洁净无水无固体焦油送焦油馏分厂或外售。因冲洗液供应关键,通常配备备用设备保障沉降回流。
冲洗液入焦油沉降分离器,焦油分出泵往储罐或馏分厂。重固体从焦油层分出成焦油泥。水相液回炉,部分放气为“余液”废水,含氨经除焦油后蒸汽蒸馏,加氢氧化钠分解氨化合物。蒸出氨汽或入煤气氨回收系统,或蒸馏塔集成氨回收。脱氨废水排放或进现场生物处理装置去残氨、酚、氰。
煤气处理工艺流程
一冷器
冷却原煤气除水汽减体积。两类:喷淋直冷式(循环水直接触,外部换热器冷却循环水)和卧式管式间冷式(煤气横穿水冷横管,冷却水不接触煤气可进冷却塔)。冷却中水、焦油、萘冷凝收集排入焦油冲洗液厂。
焦油电捕器
冷却析出焦油雾随气流带走,若不除会污染下游工艺、污堵管线燃烧器。高压电极荷电焦油粒子,静电吸附收集。可装引风机前或后。
引风机
提供动力抽引煤气流经副产品厂。对焦炉运行至关重要,精控集气管压力影响炉门泄漏等排放。引风机故障将导致原煤气经火炬全量排空。
脱氨
氨腐蚀性强必须除。脱氨产硫酸铵副产品。工艺:煤气接触硫酸溶液,喷淋吸收塔或鼓泡饱和器。硫酸与氨反应生成硫酸铵结晶离心干燥作化肥售。现代水洗法:水洗吸收氨(兼吸硫化氢、氰化氢),洗液入蒸氨塔蒸汽析氨,氨汽可制硫酸铵、浓氨水、焚烧或催化转化为氮氢回收煤气。美钢PHOSAM法用磷酸一铵吸收氨,产无水氨售。
二冷器
除引风机压缩热,提高下游工艺效率,置于水洗脱氨前。直接触冷却,介质水或洗油。冷却至一冷器出口温度以下时萘析出结晶易污堵。洗油二冷器中萘溶于洗油,旁路蒸汽蒸出萘;水冷时萘用焦油吸收,焦油随水夹带连续排污处理,或形成焦油层水穿过连续换新焦油处理吸附萘。
脱萘
填料塔或空塔喷淋洗油吸收萘。洗油蒸汽蒸馏再生。部分厂脱萘与脱轻油合并。萘回收为重油流混入焦油。
轻油回收
轻油指苯甲醇二甲苯(BTX)混合物,又称苯酚油。用洗油吸收法同脱萘,蒸馏冷凝得粗轻油。可外售精制或厂内精馏塔精制。轻油留煤气可提高热值。
焦炉煤气脱硫
除硫化氢工艺多样,装置位置随工艺定。主流:真空法、氨法、洗油法、Sulfiban法、Claus法。
制造工艺