焦化行业目前在主要依赖煤炭能源的结构中,正在进行清洁能源转换的高效流程工业。这一过程通过焦炉的高温干馏将煤炭转变成二次清洁能源,包括高效产品焦炭、焦炉煤气、氢气、煤焦油和粗苯等。因此,焦化行业可以被看作是高效的“能源转换器”。
通过加热炼焦煤并利用其熔融性和粘结性,在洗选加工不同性能的煤后进行破碎混合,然后装入焦炉进行密闭干馏,制成各种性能的块状炭,其基础仍以固定碳为主。
焦化厂通常包括备煤、炼焦、回收、精苯、焦油、其他化学提取和化验等车间。
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1、备煤
备煤的工作是确保及时提供符合质量要求的配合煤以用于炼焦。在炼焦煤装入炭化室之前,需要进行各种加工和处理。
洗精煤(<80mm)由汽车运来,然后通过预留火车卸料系统,利用螺旋卸料机卸入卸煤槽。接下来,根据煤的种类,使用不同的运煤皮带输送机进行分别输送。然后通过堆取料机主皮带进行维护作业和上煤的流程,接着堆取料机取煤经带式输送机输入配煤仓。在配煤仓内,经过电子自动配料秤按照相应比例配给到仓下皮带,并在经过除铁器除铁后,使用可逆反击锤式粉碎机进行粉碎,粉碎至<3mm且占总量的85%以上。最后,将粉碎后的煤送入焦炉煤塔内供炼焦用。
炼焦工艺的生产流程包括以下几个步骤:首先,装煤车从贮煤塔取煤后,将煤运送到碳化室的上部。在碳化室中,煤经高温干馏转化为焦炭,并释放出未经处理的煤气,然后通过管道输送至回收车间进行处理。接着,使用推焦机将焦炭从碳化室推出,经过拦焦车后落入熄焦车内,再被送往熄焦塔进行熄焦处理。随后,焦炭从熄焦车卸下,送入凉焦台进行降温处理,然后通过输送带送往筛焦炉进行分级处理。
经过浸泡后的生煤被装入焦炉中的炭化室,以便在燃烧室内燃烧焦炉煤气并向炭化室传热。这个过程会让生煤密闭干馏,最终形成各种性能不同的块状炭,以固定碳为基础。
3、化工生产工艺
化工生产工艺通常包括以下组成部分:首先是焦炉炭化室生成的荒煤气,经过化学产品进行冷却、输送并回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品,并对煤气进行净化处理。化产车间一般包括冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段等工段。
在脱硫工段中,煤气中的硫含量通常与炼焦煤中的含硫量相关。约90%的硫以H2S形式存在,其含量一般在4~10g/m3(煤气)之间波动。炼焦煤中含硫质量含量达到1%时,相当于煤气中H2S含量为10g/m3。此外,HCN含量取决于煤中的氨含量和炭化温度,一般在1~2.5g/m3(煤气)之间。
H2S和HCN都是高毒化合物,H2S吸入人体后会导致中毒甚至死亡。生产车间允许的H2S含量小于10g/m3。而HCN毒性更大,人吸入50g即可致命。生产车间允许的HCN含量小于0.3mg/m3。在工厂排放的废水中,H2S和HCN的含量要求小于0.05g/L。
在煤气输送过程中,设备和管道可能会受到腐蚀的影响。此外,燃料燃烧时产生的SOX和NOx等有害气体会严重污染大气,甚至可能导致酸雨的形成。
焦炉煤气在冶炼优质钢和供应化学合成工业时,对H2S含量的严格要求,有些甚至要求小于1mg/m3。因此,必须对焦炉煤气进行脱除H2S和HCN的处理。此外,这种煤气还可以作为资源进行利用,生产硫磺和硫酸等化工产品。
我国炼焦化学工业通过一系列净化处理,最终能够从焦炉煤气、焦油和粗苯中提取多种化学产品,如焦油、氨、萘、硫化氢和粗苯。经过回收、加工处理后,可以得到净焦炉煤气、煤焦油,粗苯等产品。这些产物经过精制和深度加工后,可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等一百多种化学产品。