2、焦炉煤气
焦炉煤气是炼焦过程中的副产物。
煤炭在焦炉赤化室中受热分解,这种隔绝空气条件下,煤受热分解又叫干馏过程。
此时发生一系列复杂的变化,最后生成气体、液体和固体产物。
固体是焦炭,液体是焦油和氨水,气体部分就是焦炉煤气。
太钢运行中的焦炉有三座,均为65孔。
设计能力可产煤气63000Nm3/h,因炉龄较长,炉体老化和设备配套不全等原因,现在实际上可产焦炉煤气在57000Nm3/h左右。
由于煤种及加热条件的差异,煤气产量也是波动的。
煤的大分子结构是以碳环为骨干,各种官能团为侧链的网状结构,分子量7000—10000以上。
其结构模型如下图:
煤料装入碳化室后,开始受到炉墙传导来的热量,煤碳热分解大致分成以下步骤和阶段:
(1)煤碳预热阶段:从常温——350℃左右。
煤炭受热后排出水份和吸附的CO2等气体。
(2)软化分解阶段:从350℃——480℃左右,此时煤炭大分子侧链拆裂,生成许多游离的自由基,碳网本身出现自由键,经过重新聚合,分子重组等反应,各种官能团侧链变成了各种气体成份和液体成份,碳网自由键互相连联变成了半焦,分子结构更大了。
(3)半焦分解成焦碳阶段:从480℃——1100℃左右,在第二阶段生成的半焦,此时继续分解聚合,排出以氢气为主的气体产物。
第二阶段生成的气体进一步热解决,聚合成小分子气体。
过程结束时,气体的混合物冲出焦炉,即成为焦炉煤气。
随同导出的还有焦油蒸汽车及热解水蒸汽等产物,而焦炭留在炭化室中。
因此说焦炉煤气是多种气体的混合物。
煤种不同加热条件不同时,气体的成份也有差异。
大致上太钢的焦炉煤气成份如下:
H2 50——55%
CH4 25——28
CO 5——6
C m H n 3——5
CO2 2——3
N2 2——4
O2 <1%
煤气低热值在——Nm3之间,煤炭挥发份高时煤气热值也较高。
煤气低位发热值的计算公式如下:
H j=++++
焦炉煤气中所含化合物多达300多种,都是宝贵的化工原料,回收下来经济效益明显。
副产回收同时也是煤气的净化过程。
太钢用以下设备回收几中产品:
焦油氨水分离器回收氨水及焦油
煤气初步冷却器回收焦游和萘
饱和器和中和器回收氨及吡啶
最终冷却器回收萘和氰化物
洗萘塔回收粗苯及轻油
焦化厂缺少电捕焦油器,使焦油回收不净,这些设备应该达到的净化指标是:
NH3 <200mg/Nm3
H2S <200
HCN <150
焦油 <50
太钢煤气厂净化部分焦炉煤气供民用及不锈钢生产,用脱硫塔及干箱脱硫,柴油洗萘,使硫及萘含量达到民用煤气的标准。
焦炉煤气产量计算用以下公式:
Q=2Km3/p
其中:是并网系数
K是炉体及操作系数 K=66——72
W统计期间干装煤量 t
V是装煤干基挥份%。