职业经理人.doc

一、炼焦煤气的分离和利用
 
焦炉煤气的发生量为280~420m3/t煤,净化煤气中主要组分是CH4(24~28%),H2(54~59%),CO(~7%),CnHm(2~3%)其余还有CO2、N2和O2等。焦炉煤气主要用作工业燃料气与城市煤气。在早先化学工业以煤为基础的年代,炼焦煤气作为化学工业的原料来源一直占有相当的地位。这是因为焦炉煤气生产量大,全年发生量波动小,连续操作的周期长。常采用低温分离的方法获得各个单组分,即H2、CO、CH4和C2H4,供进一步的加工利用。
 
低温分离法是通过一定压力下,气体中各组分的沸点差,在逐级冷却过程中依次液化各组分。冷凝温度高的组分首先冷凝为液体,随着温度的降低,冷凝温度低的组分也逐步冷凝。焦炉气中各纯组分在不同压力下的冷凝温度列于表6-4-01。由表6-4-01可见压力愈高,冷凝温度也愈高。同理液化气体蒸发时压力愈低,温度也愈低。
 
表6-4-01气体冷凝温度与压力的关系及其临界数值
 
焦炉煤气中的一些杂质对于深冷分离装置的操作是有害的。若将含氢气体冷到78K,除氢之外其它都已冷凝成液体或固体,它们会堵塞管道,使操作不能进行,因此冷冻分离前必须先清除杂质。除了脱除苯、萘、硫化物、氰化物之外,还必须注意脱除CO2和NO,因为煤气中的NO在一定条件下会生成爆炸性的硝基和亚硝基化合物。进行深冷之前,焦炉煤气应达到表6-4-02规定的净化要求。
 
表6-4-02  净制焦炉煤气中杂质允许含量
组分
允许含量,mg/m3(标准状态)
NO
CO
NH3
H2S
C10H8
<
<25ppm
<2
<
<50
 
焦炉煤气中约含50%(V)的氢,因此在很长时间内,它一直是合成氨和加氢的有吸引力的氢来源,1928年德国Linde建立了第一座焦炉煤气深冷分离厂后,世界上建了许多这样的厂。在原油价格较高时,从焦炉煤气生产氢和从天然气生产氢一样经济,甚至还可能便宜些。
 
早先的低温分离法把焦炉煤气分离成五种或六种纯组分,后来改变成简单地而且经济地只分出纯氢等1,2种组分,包括其它组分的残留气用作燃料气体。例如美国钢铁公司的克莱尔顿厂把30万m3/h焦炉气分离成H2、乙烯和加热燃料气,产氨1000t/d。
 
近年来焦炉气分离利用技术停滞不前,其原因之一是石油化学工业能生产提供成本低,纯度高的化工产品,而目前的焦化产品远远满足不了化学工业发展的需要,另一个原因是焦化工业的发展本身是依附于钢铁工业对焦炭的需要的。但是对于有廉价煤供应,而从石油或天然气制得产品价格较高时的局部特殊条件来讲,它还是有一定的前景的。特别是通过变压吸附从焦炉煤气回收纯氢还处于开发阶段,这技术的成功将会使生产成本进一步降低,促进焦炉气分离技术的发展。
 
二、煤焦油的深度加工
 
这里讨论的是在1000℃左右煤炼焦所得的高温煤焦油,又称煤焦油。~。
 
 
 
煤焦油组成中包括了如苯、苯酚这样低分子量的简单物质,直到甚至在真空下也不易蒸发的,分子量达数千的非常复杂物质,因此是一种十分复杂的混合物。煤焦油中有机化合物估计有一万种以上,已被鉴定的约有500多种。煤焦油化学组成特点是:①主要是芳香族化合物,而且大多数是两个环以上的稠环芳香族化合物,而烷烃、烯烃和环烷烃化合物很少;②还有杂环的含氧、含氮和含硫化合物;③含氧化合物如呈弱酸性的酚类以及中性的古马隆、氧芴等;④含氮化合物主要包括弱碱性的吡啶、喹啉及它们的衍生物,还有吡咯类如吲哚,咔唑等;⑤含硫化合物是噻吩、硫酚、硫杂茚等;⑥煤焦油中各种烃的烷基化合物数量甚少,而且它们的含量随着分子中环数增加而减少。
 
虽然煤焦油中组分是多种多样的,但大多数组分在煤焦油中的含量不高或极微。在煤焦油中含量占1%以上的组分只有13种,它们的性质与含量等列于表6-4-03。
 
表6-4-3  占煤焦油总量1%以上的各种组分的主要物理性质
*括号外是国内数字,括号内是德国数字
 
 
 
煤焦油中的组分相当多,难以将其中的组分只经一次就分离出来,通常是分步地把煤焦油中的有用组分分离出来。分离的方法一般是蒸馏、萃取、结晶等。图6-4-01给出了从煤焦油分离出各主要组分的示意图。
 
由图6-4-01可见,煤焦油通过蒸馏切取的馏份有如下几种:
 
  ①轻油馏分  为170℃前的馏分,%~%,~。主要含苯族烃,酚含量小于5%。还含有少量的古马隆和茚等不饱和化合物;
 
  ②酚油馏分  170~210℃馏分,%