焦化化工产品产率影响因素分析和对策

2022-09-29

前言

焦化一般是指有机物碳化变焦的过程, 在煤的干馏中指高温干馏。炼焦化学工业在煤炭化学工业中占有重要地位。在实际的焦化生产中, 炼焦煤干馏时, 在焦炉内的高温作用下, 煤经过一系列的物理化学变化, 析出水蒸气及煤气, 煤气再经过冷却及进一步回收处理, 可提取出焦油、胺、萘、粗苯等化工产品。这些化工产品再经过进一步加工制取, 可得到一百多种化学产品。焦化化工产品广泛应用于医学工业、化学工业、国防工业等行业, 同时也可供民用。因此, 炼焦工业对于中国国民经济的发展具有十分重要的意义, 如何提高焦化化工产品的产率也一直是炼焦工业中亟待解决的问题。

一、炼焦化学产品及组成

煤在焦炉内高温干馏的作用下, 因受热会发生一系列复杂的物理化学变化。焦炉内温度在200℃以下时, 水分的蒸发会同时析出C02、CH4等气体;当温度达到250-300℃时, 某些大分子含氧化合物开始分解, 生成H2O, CO2及酚类物质。在600℃以下时会从胶质层以及半焦中析出CH4、CO2、CO、化合水以及初焦油等气体, 这些气体统称为初次分解产物。大部分初次分解产物在炭化室析出的过程中会沿着温度为1000℃的焦炉墙体向炉顶空间移动, 受高温作用的影响, 这部分分解产物在到达炭化室顶部空间之前会发生二次热解, 并生成二次热裂解产物;而其余初次分解产物则会通过胶质层之间的煤料并逸出。热解气体在焦炉内还可能发生芳构化反应。

在实际的焦化化工生产中, 化工产品的组成及数量会随着焦炉内温度及原煤质量的变化而不断变化, 每个炭化室的时间也会直接影响到逸出的化工产品组分。但是由于炼焦工业的整个炉组都为固定且连续的, 在实际的炼焦生产中, 焦炉中各部分化工产品的组分是基本一致的, 不会因某个焦化生产步骤的缘故而产生太大变化。

二、影响焦化化工产品产率的因素

1. 原料煤的影响

首先, 原料煤的煤化程度直接影响到化工产品的产率;煤化程度对于煤的开始热解温度、黏结性、热解反应会产生直接的影响, 因此煤化程度对煤的热解影响巨大, 这也直接影响到焦化产品的产率;装炉煤的煤化程度发生变化, 其焦化产品的产率也会发生改变。另外, 不同焦化产品在不同的岩相组成中的产率都有所不同, 因此, 原料煤的岩相组成也会影响到化工产品的产率。

2. 最终结焦温度的影响

在焦炉的生产过程中, 炉内结焦的最终温度不同, 焦化产品的产率也有很大不同。当焦炉热解温度升高时, 煤气产率提高而焦油及焦炭的产率降低, 不同化工产品的组成及产率的变化随热解温度变化而有所不同。在实际的焦化生产中应根据生产要求合理控制热解温度, 过高的热解温度也会影响到产品的回收率。

3. 炉顶空间温度及容积的影响

根据实际焦化化工的生产经验, 当炉顶空间温度在750℃左右时, 化工产品的产率及质量达到最佳状态;炉顶空间温度若超过900℃, 煤焦油及粗笨的产率均会降低, 氢气量增加, 煤气的热值也会降低。焦炉生产时, 若炉顶空间过大, 炉顶温度就会不断升高, 同样也会降低焦炉的生产效率以及化工产品的产率和质量。

4. 操作工艺的影响

具体的操作工艺也会直接影响到化学产品的产率及质量。当炭化室内压力过高时, 煤气会渗入燃烧系统而导致煤气损失;炭化室形成负压时, 煤气热值会降低, 则会使化工产品的产率降低。另外, 刮渣槽的操作不稳定、煤气集气温度控制不合理、洗油的质量、分离槽操作控制不合理等操作都会影响到化工产品的产率。

三、提高焦化化工产品产率的对策

影响焦化化工产品产率的因素众多, 不同化工产品提高产率的对策也有所不同, 在实际的生产中应单独考虑。下面主要分析研究焦油、粗苯以及硫铵提高产率的对策。

1. 提高焦油产率的对策

(1) 调整机械化氨水澄清槽的各台循环氨水进口, 同时保证各台澄清槽的压油量较为均匀。 (2) 对电捕焦油器定期进行清洗, 保证焦炉煤气充分回收净化。 (3) 及时调整焦炉负压管道的手动翻板和蝶阀, 降低集气管波动。 (4) 规定进入预冷循环液的最小剩余氨水量, 使预冷塔后煤气中杂物的含量处于较低水品。

2. 提高粗苯产率的对策

(1) 严格工艺操作, 控制脱苯塔顶部温度在91-93℃左右。 (2) 保证循环洗油质量, 将洗油的1~1.5%加入再生器进行再生;控制过热蒸汽流量到200-1000m3/h, 且蒸汽量不宜过大。 (3) 定期用蒸汽清洗粗苯控制分离器的冷却水出中管道, 防止分离水渗入粗苯而影响产品纯度。 (4) 对回收粗苯的设备定期进行检查, 避免因设备故障影响产品的产率。

3. 提高硫铵产率的对策

(1) 降低配煤水分, 可以增加剩余氨水的产量从而提高硫铵产率。 (2) 注重对喷洒液的工艺控制, 减少喷洒液工艺指标的波动, 提高煤气质量, 从而使硫铵产率提高。 (3) 采用前端湿法脱硫部分补充碱源, 避免浓氨水对硫铵产率的直接影响。

总结

炼焦工业是国民经济发展的基础工业之一, 焦化化工产品产率的提高对于炼焦工业乃至国民经济的发展都有着重要意义。在实际的炼焦生产中, 各个化工产品的组成和数量会随着焦炉温度及操作工艺的变化而不断改变, 但其总体组分基本一致;影响焦化化工产品产率的因素主要有原料煤的性质、结焦的最终温度、炉顶空间的温度和容积以及具体的操作工艺等;不同化工产品提高产率的对策有所不同, 在实际的焦化化工生产应单独考虑。

摘要：焦化化工是煤炭化学工业的一个重要部分, 中国作为焦化产品生产、消费及进口大国, 近年来焦化产业得到快速发展, 如何提高焦化化工产品的产率一直是我国炼焦工业中重点研究的课题。本文主要分析了炼焦化学产品及其组成, 研究了影响焦化化工产品产率的因素, 提出了提高焦油、粗苯、硫铵等焦化化工产品产率的对策, 也为以后的焦化化工生产提出了改进意见。

关键词：焦化化工产品产率影响因素,对策