焦炉煤气燃烧计算

第1篇：焦炉煤气燃烧计算

焦炉煤气的生产

6 / 10

1)荒煤气的主要成分有净焦炉煤气、水蒸气、煤焦油气、苯族烃、氨、萘、硫 化氢、其他硫化物、氰化氢等氰化物、吡啶盐等。

生产工艺的组成为：焦炉炭化室生成的荒煤气在化学产品回收车间进行冷却、输送、回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时净化煤气。煤气净化车间由冷凝鼓风工段、HPF脱硫工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段等工段组成，其煤气流程如下：荒煤气→初冷器→电捕焦油器→鼓风机→预冷 塔→脱硫塔→喷淋式饱和器→洗终冷塔→洗苯塔→净煤气。

煤在炼焦时，除有 75%左右变成焦炭外，还有25%左右生成多种化学产品及煤气。来自焦炉的荒煤气，经冷却和用各种吸收剂处理后，可以提取出煤焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢及粗苯等化学产品，并得到净焦炉煤气，氨可以用于制取硫酸铵和无水氨;煤气中所含的氢可用于制造合成氨、合成甲醇、双氧水、环己烷等，合成氨可进一步制成尿素、硝酸铵和碳酸氢铵等化肥;所含的乙烯可用于制取乙醇和三氯乙烷的原料，硫化氢是生产单斜硫和元素硫的原料，氰化氢可用于制取黄血盐钠或黄血盐钾;粗苯和煤焦油都是很复杂的半成品，经精制加工后，可得到的产品有：二硫化碳、苯、甲苯、三甲苯、古马隆、酚、甲酚和吡啶盐及沥青等，这些产品有广泛的用途，是合成 纤维、塑料、染料、合成橡胶、医药、农药、耐辐射材料、耐高温材料以及国防工业的重要原料。 来自焦炉82℃的荒煤气，与焦油和氨水沿吸煤气管道至气夜分离器，气夜分离 后荒煤气由上部出来，进入横管式初冷器分两段冷却。上段用循环水，下段用低温水将煤气冷却到 21-22℃。由横管式初冷器下部排出的煤气， 进入电捕焦油器， 除掉煤气中夹带的焦油，再由鼓风机压送至脱硫工段。

由气夜分离器分离下来的焦油和氨水首先进入机械化氨水澄清槽，在此进行氨 水、焦油和焦油渣的分离。上部的氨水流入循环氨水中间槽，再由循环氨水泵送到焦炉集气管喷洒冷却煤气，剩余氨水送至剩余氨水槽。澄清槽下部的焦油靠静压流入焦油分离器，进一步进行焦油和焦油渣的沉降分解，焦油用焦油泵送往油库工段焦油贮槽。机械化氨水澄清槽和焦油分离器底部沉降的焦油渣刮至焦油渣车，定期送往煤场，人工掺入炼焦煤中。进入剩余氨水槽的剩余氨水用剩余氨水泵送入除焦油器， 脱除焦油后自流到剩余氨水中间槽，再用剩余氨水中间泵送至硫铵工段剩余蒸氨装置，脱除的焦油自流到地下放空槽。2)主要设备的构造及工作原理 ①离心式鼓风机

7 / 10

离心式鼓风机由导叶轮、外壳和安装在轴上的工作叶轮所组成。煤气由鼓风机吸入后做高速旋转于转子的第一个工作叶轮中心， 煤气在离心力的作用下被甩到壳体的环形空隙中心处即产生减压，煤气就不断的被吸入，离开叶轮时煤气速度很高，当进入环形空隙中，其动压头一部分转变为静压头，煤气的运动速度减小，并通过导管进入第二个叶轮，产生与第一叶轮相同的作用，煤气的静压头再次被提高。从最后一个叶轮出来的煤气由壳体的环形空隙流入出口连接管被送入压出管路中。焦化厂所采用的离心式鼓风机按输送量大小分为150m3/min、300 m3/min、750 m3/min 、1200m3/min等多种规格，产生的总压头为

30-35kpa。②横管式初冷器

焦化系统生产中煤气横管式初冷器主要结构是包括初冷器壳体、冷却管管束。横管式初冷器壳体是由钢板焊制而成的直立的长方形器体，壳体的前后两侧是初冷器的管板，管板外装有封头。在壳体侧面上、中部有喷洒液接管，顶部为煤气入口，底部有煤气出口。在横管式初冷器的操作中，除了冷却焦炉煤气外，在冷却器顶部及中部喷洒冷凝液，来吸收焦炉煤气中的萘，并冲刷掉冷却管上沉积的萘，从而有效的提高了传热效率。③电捕焦油器

电捕焦油器器体是由钢板卷制而成的筒体与器顶封头、器底拱形底组合而成。 电捕焦油器的电场有正电极、负电极组合而成。其正极是又钢管制成，其钢管固定在上下管板上，管板与电捕焦油器筒体焊接而成。电场的负极，装在由绝缘箱垂下杆悬拉的吊架上，其吊杆吊架均有不锈钢制成，吊杆上装着阻力帽以阻止气体冲击绝缘箱。电场负极由不锈钢制成，电晕极板下悬吊着铅坠，以拉直电晕极，电晕极下部由不锈钢制成的下吊架固定位置，电晕极线分别穿入电场沉淀焦油饿正极钢管中心。

2、脱硫工段(HPF 脱硫法)

煤气→预冷器→脱硫塔→液封槽→ (脱硫液) 反应槽→再生塔→泡沫塔→ (清夜) 反应槽鼓风机后的煤气进入预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至 30℃， 预冷后的煤气进入脱硫塔， 与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收煤气中的

8 / 10

硫 化氢(同时吸收煤气中的氨，以补充脱硫液中的碱源)。脱硫后煤气被送入硫铵 工段。吸收了 H2S、HCN 的脱硫液自流至反应槽，然后用脱硫液泵送入再生塔，同时 自再生塔底部通入压缩空气，使溶液在塔内得到氧化再生。再生后的溶液从塔顶 经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。

浮于再生塔顶部的硫磺泡沫，利用液位差自流入泡沫槽，硫泡沫经泡沫泵送入熔硫釜中，用中压整齐熔硫，清夜流入反应槽，硫磺装袋外销。为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液送往配煤。

3、硫铵工段(喷淋式饱和器生产硫铵)

由脱硫及硫回收工段送来的煤气经预热器进入喷淋式硫铵饱和器上段的喷淋室， 在此煤气与循环母液充分接触，使其中氨被母液吸收，然后经硫铵饱和器内的除 酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段。

在饱和器下部的母液，用母液循环泵连续抽出送至上段进行喷洒，吸收煤气中的氨， 并循环搅动母液以改善硫铵的结晶过程。饱和器母液中不断有硫铵结晶生成， 用结晶泵将其连同一部分母液送入结晶槽沉降，排放到离心机进行离心分离，滤除母液，得到结晶硫铵。离心分离出来的母液与结晶槽溢流出来的母液一同自流回饱和器。从离心机卸出来的硫铵洁净，由螺旋输送机送至沸腾干燥器。沸腾干燥器所需要的热空气是由送风机将空气送入热风器经蒸汽加热后进行沸腾干燥，干燥后的硫铵进入硫铵储槽，然后由包装磅秤称量、包装送入硫铵仓库。

4、终冷洗苯工段

自硫铵工段来的煤气，进入终冷塔分二段用循环冷却水与煤气逆向接触冷却煤 气，将煤气冷到一定温度送至洗苯塔。同时，在终冷塔上段加入一定碱液，进一步脱除煤气中的 H2S。下段排出的冷凝液送至氰污水处理工段，上段排出的含碱冷凝液送至硫铵工段蒸氨塔顶。从终冷塔出来的煤气进入洗苯塔， 经贫油洗涤脱除煤气中的粗苯后送往各煤气用户。由粗

苯蒸馏工段送来的贫油从洗苯塔的顶部喷洒，与煤气逆向接触吸收煤气 中的苯，塔底富油经富油泵送至粗苯蒸馏工段脱苯后循环使用。

5、粗苯蒸馏工段

从终冷洗苯装置送来的富油进入富油槽，然后用富油泵依次送经油汽换热器、贫 富油换热器，再经管式炉加热后进入脱苯塔，在此用再生器来的直接蒸汽进行汽 提和蒸馏。塔顶逸出的粗苯蒸汽经油汽换热器、粗苯冷凝冷却器后，进入

9 / 10

油水分离器。分出的粗苯进入粗苯回流槽，部分用粗苯回流泵送至塔顶作为回流液，其余进入粗苯中间槽，再用粗苯产品泵送至油库。存储粗苯

粗苯是煤热解生成的粗煤气中的产物之一,经脱氨后的焦炉煤气中含有苯系化合 物，其中以苯含量为主，称之为粗苯。粗苯为淡黄色透明液体，比水轻，不溶于水。储存时由于不饱和化合物，氧化和 聚合形成树脂物质溶于粗苯中，色泽变暗。自煤气回收粗苯最常用的方法是洗油吸收法。为达到 90%～96%的回收率，采用多段逆流吸收法。吸收温度不高于 20～25℃。 终冷后的煤气含粗苯 25～40g/m3， 进入粗苯吸收塔，塔上喷淋洗油，煤气自上而下流动，煤气与洗油逆流接触，洗油吸收粗苯成为富苯洗油，富油脱掉吸收的粗苯，称为贫油，贫油在洗苯塔吸收粗苯又成为富油。富油含苯 2～2.5%， 贫油含苯 0.2～0.4%。富油脱苯合适的方法是采用水蒸气蒸馏法。富油预热到 135～140℃再入脱苯塔，塔底通入水蒸气，常用压力为 0.5～0.6Mpa。也可采 用管式炉加热富油到 180℃再入脱苯塔。

实习总结：这次去焦化厂实习。主要包括前期的实习准备工作、参观实习阶

段和写实习报告三个步骤。前期需要我先了解新星冶炼公司焦化厂的概况、准备着装、查明路线等各种准备工作。到厂子以后，焦化厂的王主任给我讲解厂子概况以及安全知识。技术员给我介绍流程并参观了化产工艺，有粗笨、添加化肥、焦油、焦渣、这些工作环境危险，都要小心谨慎。通过这次新星冶炼公司焦化厂的实习，我弄清楚了焦化厂的组成、生产过程和主要设备。了解了自己专业的一个重要方向，为专业基础课的验证，专业课的学习建立感性化的认识。同时在这次实习过程中发现自己许多方面的知识不足， 为自己将来在学专业知识的过程能有针对性的弥补自己的缺陷。这次实习，我认为比讲课效果好多了，能更好的明白和掌握流程。实习锻炼了我们，让我们看到了真正的化工设备，了解了化工实际作业环境，同时发现了实际缺陷与不足，激发我们学习的积极性。这是一次成功的有意义的实践活动。

实习感想：现在要找工作企业往往会问我们工作经验， 在大学期间的实习就

是我们积累工作经验的绝佳机会，从这次实习我学到了许多东西，师傅们讲的好多知识，使我们对以后将要学的知识有了一个宏观的认识， 这都对我们今后的专业课的学习有巨大的帮助。焦化厂的化工原料利用率很高，不论是煤原料还是到氨水等原料，几乎都是循环再利用。使化工向绿色化工迈进了一步。化工厂里的设备布局简单合理，安全警示明显而有说服力。厂里的工人师傅们个

10 / 10

个技术过硬。他们纯熟操练机器的样子给我留下深刻的映象。我很感谢他们给我们耐心讲解。同时也讲了作为一个专业化工工作者应该具备的素质。头脑灵活，态度严谨，时刻注意自己的人身安全。焦化厂是有两套工艺设备的，他们同时作业，从中可以看出厂子注重设备更新，充满活力。除以上专业知识的感悟外，我深深的为劳动人民的智慧感到骄傲。这么大的生产设备，这样的生产工具，这样的生产流程都是我们伟大的劳动人民创造的! 也许我们现在的工作技术不优秀，也许我们的工作原理不完美，但我们吃苦耐劳，刻苦钻研，一定会有优秀的技术，完美的原理。所以，作为新一代的未来的化工工作人员，我们只有好好学习专业知识，不断改进创新，为绿色和谐化工努力! 在大学我们学习的是理论知识，缺乏实践机会，通过这次实践让我学到了不少知识，开阔了眼界，明白了实际的复杂性，远不是理论上那么简单，所以我要努力学好我们的专业知识，在学好理论的基础上投身社会，以适应知识经济发展需要，更好应对市场经济的挑战

第2篇：钢铁企业焦炉煤气测量

钢厂是气体用量大户，一般有如下几种组成：

1.空分站和制氧厂出来的各种气体：用气车间或单位需要计量，主要是氧气、氮气、氩气、天然气 和二氧化碳气体

2.压缩空气：需要各车间或单位进行计量。

3.各种煤气：主要是焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气

对于 1，2 两种情况，用户的需求主要如下：

1. 流量计最好直接质量流量测量，无需安装压力变送器、温度变送器和积算仪，并能带数字通讯。

2. 流量变化大，需要有大量程比的流量计才能在小流量的时候也能测好。 3. 一年四季环境温度变化会导致气体温度变化，故流量计最好不需要温度补偿。 4. 气体的压力会随下游用气量的变化而变化，故流量计最好不需要压力补偿。 5.破管焊法兰连接方式成本高且需要停气影响生产，故需要安装简单、维护方便的、对于安全气体 可在线不停气插拔的特殊附件。 6.流量计最好免维护。 钢厂主要煤气种类

高炉煤气。用作高炉热风炉、焦炉、加热炉和锅炉的燃料。高炉煤气发热量低，多与焦炉煤气混合使用。

焦炉煤气。用作焦炉本身和加热炉等的燃料，也可作民用燃料。

转炉煤气。目前国外虽普遍安装回收转炉煤气的设备，但因经济原因，多数工厂把回收煤气燃烧放散，未加利用。日本的钢铁厂已把回收的煤气加以利用，中国有的钢铁厂也进行回收利用。

转炉煤气常与其他煤气混合使用。 发生炉煤气。在钢铁厂中，如果高炉煤气和焦炉煤气不足，可用发生炉煤气补充。发生炉煤气是固体燃料(如烟煤、无烟煤或焦炭)在煤气发生炉中与氧化剂(常用的是空气和水蒸气的混合物)相互作用产生的气体燃料。发生炉煤气主要用于轧钢加热炉、炼钢平炉。要求煤气燃烧温度高或火焰黑度大的用户(如某些加热炉和平炉)可就近制造发生炉热煤气使用。一般用炉则用经过净化的冷煤气。 对于3煤气情况，主要测试难点：

1.气体能源是钢铁企业广泛使用的能源，但对气体能源流量的测量却存在很大的难度，特别是焦炉煤气流量，其测量难度更大。

2.因为在焦炉煤气中除了含有氢、甲烷、乙烷、乙烯等成分外，还含有焦油、萘、氮的水化合物、粉尘、黏着物。

3.这些成分含量虽少，却会产生不利于测量的作用。它们很容易从煤气中分离出来，在管道内壁和管内其它构件表面凝结并聚集起来，使流量测量仪表无法正常工作。(如焦油会敷在测量设备的检测元件上萘会以固体结晶析出堵塞设备。

随外界温度变化会引起低温结晶现象;) 4.气体成分混合多变复杂。混合煤气系统是钢铁联合企业中应用极为普遍的能源供应系统，钢铁企业的混合煤气系统一般是由高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等多组分混合而成焦炉煤气含有H2(55-60%)，CH4(23-27%)，CO(5-8%)，CO2(1.5-3.0%)，N2(3-7%)，O2(<0.5%)，CmHn(2-4%);密度为0.45-0.50 Kg/Nm3。 5冬季时期，煤气中的水分容易引起冻结。

6.焦炉煤气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6-30%(体积)。

7.钢厂煤气测量中存在的湿度大、腐蚀性强、粉尘、黏着物、杂质等，易堵，易粘连的复杂工况。气体成分混合多变复杂 气体流速比较低，流量变化不稳定 流量计测量不稳定，不准确等。

8.这些测量对象流体压力低、流速低、密度低、管径大，要准确测量有一定的难度。尤其是煤气，往往含水量、含尘量较高。有的还含有焦油，有的煤气管道内有排不尽的水，这些都要要求仪表有适应能力，不能因为凝液析出而影响测量，不能因灰尘而发生故障。

热式质量流量计具体有如下特征：

1.测量气体是质量流量，不需要温度压力补偿，测量数据不会漂移。 2.传感器材质采用防腐耐磨材料。

3.传感器是两根光滑的探针，不易粘挂。

4.量程比更宽，更能满足于大管径低流速的测量要求。 5.具有自动、手动反吹防堵装置，自动反吹清灰。 6.仪表加防腐耐磨护套.

7.最好做到定期清洗(按焦油量做定期清洗)

第3篇：焦化厂焦炉煤气结算办法01

宁夏宝丰能源集团有限公司焦化厂

焦炉煤气转移结算办法

为了使产品成本核算更加准确精细，将生产过程中所有耗费全部归集到各种产品成本中，同时方便集团公司内部产品相互结转、结算，达到准确体现产品流转过程中产品价值是如何流转的目的，特制订焦化厂焦炉煤气转移结算办法。

一、 焦炉煤气的产生

焦炉煤气是在焦炭生产过程中伴生的混合气体。在焦炭生产过程中产生荒煤气，荒煤气经过除尘、脱硫、净化将其中夹带的煤焦油、SO

2、苯等进行分离，净化过程中产生各种副产品，有煤焦油、硫铵、 粗苯、硫磺等。经过除尘净化后的煤气可以进入下一生产环节，作为甲醇或者二甲醚等产品的原料气。

二、 焦炉煤气的成本核算

焦炉煤气是焦炭生产过程中产生的经过净化处理的混合气体，其成本主要来源于煤、焦炭工艺、除尘净化工艺。根据炼焦及化工产品生产多阶段、连续、多品种的特点，焦化成本核算采用逐步结转的分步联产品分离法。即分段计算炼焦、化工产品精加工等生产阶段的综合成本，并分离计算各阶段的联产品、规格品的成本。

首先，归集炼焦生产的综合生产费用，然后按产值系数法在全焦、粗焦油产品之间进行分配，确定各种产品负担的成本，生产焦炭环节的成本费用不再向化产工段其他产品分配。

各项生产成本主要有：

1、 直接材料焦化厂生产焦炭的直接材料为各种洗精煤，分为外购精煤和自洗精煤。外购精煤主要有精瘦煤、精1/3焦煤、高硫肥煤、中硫肥煤、蒙古煤等，自洗精煤主要有自洗马莲台精煤、自洗不粘煤、自洗高硫肥煤等。外购精煤成本由原料采购公司转来，自洗精煤成本由洗煤厂转来。

2、 直接人工人工费用每月由焦化厂人力资源科向集团人力资源部提供员工考勤，由人力资源部计提工资费用。

3、 燃料动力燃料动力费用每月经焦化厂和动力公司确认后由动力公司提供详细的水、电、蒸汽的消耗量和金额。

4、 制造费用及其他费用根据每月实际发生情况据实核算。 其次，对全焦所分配的综合成本，在各规格品焦炭之间按产值系数法作进一步分配。

第三，分别归集化产各工段发生的成本费用，包括辅助材料、人工费用、制造费用等项目。将归集的各工段的成本费用分别分配到相应的产品中，即可得到化产工段各产品的生产成本。

第四，焦炉煤气经历化产各个工段的处理后即可送往甲醇厂进行进一步处理。各化产工段分别对煤气进行了净化、脱硫、除尘的工艺处理，在此生产过程中产生的成本费用分别分配给相应的产品。因此，煤气的成本只能来源于焦炭的生产过程，将焦炭生产过程中发生的成本费用按照一定的原则分配给净煤气一部分，作为最终送往甲醇厂净煤气的生产成本。

第五、净煤气的成本分摊原则可以采用前述的产值系数法进行，由于焦炉产生的煤气除了向甲醇厂输送外，焦炉炼焦过程自身也在销售煤气，所以焦炉产气的计量存在很大困难。鉴于此，行业内一般采用参照市场价格对净煤气进行定价的原则，给送往甲醇厂的净煤气一个固定的成本价格，并据此作为成本核算和产品交接的价值依据。例如，开滦钢铁股份有限公司年产220万吨焦化厂的煤气定价为0.2元/Nm3。建议我公司也采用这种方法，先确定净煤气的成本，然后再进行焦炭、焦油产品成本的分摊。

三、 焦炉煤气的转移和结算

焦化厂目前焦炉煤气除动力公司使用外，主要排空燃烧，待甲醇厂建成投产后，焦炉煤气将主要用于生产甲醇。焦化厂和甲醇厂之间建设了煤气输送管道并安装了计量装置，为焦炉煤气的输送和计量创造了良好条件。

甲醇厂利用焦化厂的焦炉煤气生产甲醇，焦炉煤气的价值转移主要采用固定价结转的原则，即在不违背总体内部产品转移结算按成本价结转原则得基础上可以先行采用固定价结转净煤气成本。在甲醇厂投产后，每月根据甲醇厂的实际耗用量按月进行结算，办理产品交接单，交接单必须经双方领导签字确认。

四、 财务部应履行职责

1、 财务部应适时跟踪内部产品的流向，制定相应的实物和价值转移结算办法。

2、 每月及时计算各种产品的成本。

3、 对生产过程中的各项耗费进行监督管理。

4、 每月总结生产过程中存在的问题，为各分厂组织下一步的生产提供合理化建议。

第4篇：山西省焦炉煤气制天然气专题调研报告

摘 要

山西省是我国主要的焦炭生产基地之一，焦炭产量和外调量居全国首位，也是保持多年纪录的世界最大的焦炭出口基地，焦化行业多年来一直是山西最重要的支柱产业之一。由于资源禀赋和经济结构等原因，焦化行业环境污染一直是困扰山西社会经济发展的一大顽疾，蓬勃发展的焦化产业带来了巨大的环境隐患。

炼焦过程中产生的焦炉煤气既是理想的化工原料气，又是工业及民用燃料气。山西省现有焦化企业对焦炉煤气进行了不同程度的综合利用，但在其综合利用过程中存在经济效益和产品销路不理想的问题，并存在直接排放的现象。

合成天然气是新型煤化工产业，是国家能源替代战略中的一部分，利用焦炉煤气制天然气，可实现资源的清洁、高效利用。

山西省经信委为实现焦化企业产业结构调整，引导焦化企业在焦炉煤气利用方面向新型能源、清洁型能源方向发展，组织山西省国新能源发展集团有限公司和山西省化工设计院进行实地调研，深入企业，收集了大量翔实的资料;同时对焦炉煤气制天然气技术进行了全面调研比选;结合我省天然气管网分布情况，提出了山西省焦炉煤气制天然气发展规划。

目前，我国天然气主干管网已具雏形，预计到2015年，我省天然气长输管道将达3000公里以上，并形成“五横二纵”的管网格局，为焦炉煤气制天然气提供了便利的输送条件。

根据我省焦化企业现状，结合我省天然气管网分布情况，规划到2015年，在我省孝义、介休、尧都、洪洞、河津、长治、侯马和清徐8个地区建设焦炉煤气制天然气项目。共建厂12个，拟建规模为1~2亿Nm3/a，天然气总产量为23亿Nm3/a，总投资约为30.72亿元。

建设焦炉煤气制天然气项目，可以提高焦炉煤气附加值，收到良好的经济效益。8个地区天然气总产量为23亿Nm3，若天然气售价按1.46元/Nm3计，可实现年产值33.58亿元，平均利税总额6.67亿元。

天然气热值高，碳利用效率高，污染物排放量低，是清洁、高效能源。因此，建设焦炉煤气制天然气项目可收到良好的环境效益。规划实施后，23亿Nm3的天然气可替代燃煤(脱硫80%)390万吨，将减少二氧化碳排放406.21万吨，二氧化硫排放1.872万吨，氮氧化物排放2.41万吨，环境效益明显。

建设焦炉煤气制天然气项目发挥了我省焦炉煤气的资源优势，在提高能源利用率、保护环境、获得经济效益的同时，带来了较大的社会效益。

项目的实施，拓展了我省焦化企业产业链，有利于促进焦化行业产业结构调整和焦化企业的健康发展。对全省能源结构调整、建设资源节约型和环境友好型社会起到积极的推动作用。

同时，建设焦炉煤气制天然气项目可以带动相关产业的发展，并提供大量的就业机会，对改善人民群众生活质量，提高生活水平，形成和谐共赢的社会环境具有明显的促进作用。

综上所述，建设焦炉煤气制天然气项目有利于促进我省能源、经济、社会三位一体的可持续发展，营造和谐发展环境，推进我省现有的资源优势转化为经济优势，推进我省能源利用方式由粗放型向清洁高效型转变，推进我省高碳能源向低碳化利用的进程。

第5篇：以焦炉煤气制合成氨的主要工艺分析与选择

景志林，张仲平(山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041606) 2007-12-14 山西焦化股份有限公司现拥有80 kt/a合成氨，130 kt/a尿素的生产能力。公司拟建设15 Mt/a焦炉扩建项目(二期工程)。焦炉装置建成后，产生的焦炉煤气除自用外，可外供焦炉气32650 m/h，这些焦炉气若不及时加以利用，不仅对当地大气环境造成不利的影响，还会造成能源的极大浪费。

对于富裕焦炉煤气利用问题，公司经过多方论证，考虑到多年氮肥生产的技术和管理优势，计划配套建设以焦炉煤气制180 kt/a合成氨，300 kt/a尿素的生产装置。本文介绍“18·30”项目合成氨制备中主要工艺技术路线的选择。

1 焦炉气配煤造气制合成氨的必要性

焦炉气生产合成氨类似天然气生产合成氨，焦炉煤气自身的特点是氢多碳少，C/H低，焦炉气成分如表1。单独用于合成氨生产时，原料气耗量大，弛放气排放量多，单位产品能耗高。必须补碳。

3 综合考虑，周边煤炭资源丰富，价格便宜，宜采用煤制气补碳，煤制气有效成分(H2+CO)高，可以把合成气调整合理，最大限度地利用原料气。

因此，要想取得好的经济效益，合理地利用原料资源，采用煤、焦、化一体化的联合流程，不仅将能源和环境保护结合起来，而且将传统的焦化工业与化学工业及化肥工业有机地结合起来，生产大宗支农产品——尿素，是新一代焦炉气综合利用的好途径。 2 工艺生产路线概述

将来自焦化厂净化后的剩余焦炉煤气，进入气柜进行混合、缓冲，然后通过罗茨鼓风机升压，湿法脱硫装置脱除焦炉气中的H2S，再加压至2.3 MPa，送干法脱硫装置，将气体中的总硫脱至7 mg/m以下，利用深冷空分装置送来的富氧，混入蒸汽进行催化部分氧化转化，将气体中的甲烷及少量其他烃转化为CO和H2，转化后的高温气体经废锅回收热量降温后，补加蒸汽进入变换工序的中变炉，进行CO变换反应，调整CO含量至3%，然后进入ZnO 精脱硫槽，将气体中的总硫脱至(1～3)×10，再进入装有铜锌催化剂的低温变换炉，控制变换气中CO含量为0.3%。

灰熔聚粉煤气化炉生产的煤气，单独进行压缩、净化、中温变换，之后也进入ZnO 精脱硫槽，与转化后的中变气混合，一起进入低温变换炉，进行深度变换。变换后的低变气进入脱碳装置脱除CO2，控制脱碳气中CO2含量≤0.2%，再经甲烷化装置精制，使气体中的CO+CO2 ≤20×10，合格的氢氮气经合成气压缩机组，加压至31.4 MPa送往氨合成装置。氨合成采用31.4 MPa的高压合成工艺。流程示意如图1。 氨合成产生的放空气净氨后，作为转化装置预热炉的燃料气。

-6-6

3图1 工艺技术路线方框图

3 合成氨工艺的选择 3.1 焦炉气的转化

焦炉气转化制氨合成气有以下两种方案。

方案一 蒸汽转化

本方法通过蒸汽转化，将焦炉气中的甲烷转化为H

2、CO、CO2，以降低合成气中的惰性气体含量，同时增加CO、CO2量，该法制得的合成气中氢含量高，H2/N2在补N2时调节。缺点是：蒸汽转化炉投资较高，能耗较高，致使生产成本偏高。

方案二 富氧—蒸汽转化的方法

采用本方法的特点是转化所需热量通过转化炉内焦炉气的燃烧提供，燃烧后的尾气没有外排而是直接进入合成原料气中，生产合成气的H2/N2比例由加氮量控制。该法比以天然气为原料的蒸汽转化生产合成氨过程简单，流程简短，易于控制。虽然到目前为止，利用焦炉气生产合成氨的厂家还为数不多，但可以认为是工业应用中成熟的国产化技术。为节省空分装置的氧气用量，保证转化炉操作的稳定性和安全可靠性，流程中设置了蒸焦预热炉和富氧—软水预热炉。

综合各方面的因素，由于本装置的主要目的是利用富余的焦炉气生产合成氨，使焦炉气得到最大限度的利用。因此，采用富氧—蒸汽转化比较合理。 3.2 煤造气

本装置造气采用常压灰熔聚流化床气化炉，净化加压后，在变换工序补入系统。

新建3台Φ3600 mm常压灰融聚流化床气化炉，两开一备，以粉煤为原料生产煤气，煤气经湿法脱硫，加压至2.3 MPa后，再经ZnO干法脱硫和中温变换，在ZnO精脱硫工序补入系统。

工艺流程主要包括进料、供气、气化、除尘、废热回收等工序。 3.3 净化 3.3.1 脱硫工艺

(1)湿法脱硫 分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。目前运用较为广泛且性能较好的脱硫方法有PDS法、改良ADA法，栲胶法、茶灰法、MSQ法、改良对苯二酚法、KCA法。

经过综合比较，栲胶脱硫和改良ADA脱硫都是本装置可以采用的脱硫工艺，但考虑到公司现有“8·13”装置采用的是改良ADA工艺，且使用效果良好，工人操作熟练，因此，本装置拟采用“改良ADA+PDS”工艺。对再生后硫泡沫的处理，采用连续熔硫工艺，主要设备熔硫釜，选用邯钢化肥公司开发的、获国家专利的“连续进行硫回收的金属釜”。同时，设溶液回收装置。该工艺具有如下特点：设备台数少、不建厂房、投资较省;操作简单易掌握，生产安全;生产弹性大，可根据负荷间断或连续运行;操作人员少，维修量小，运行费用低;生产过程中没有废气、废渣、废液产生，操作环境好。

(2)干法脱硫

湿法脱硫后，焦炉气中仍含无机硫20mg/m,有机硫约250 mg/m，硫是转化、变换、甲烷化和合成催化剂的毒物，为降低消耗，延长催化剂使用寿命，采用干法脱硫。干法脱硫主要有氧化铁法、铁钼+锰矿法、活性炭法、钴-钼加氢法、氧化锌法等。

无机硫的脱除相对容易，有机硫则不易直接脱除，一般先转化为无机硫，再进行脱除。加氢转化反应属可逆反应，故转化前先进行无机硫的脱除，以保证加氢反应彻底。焦炉气中硫的形态复杂，且含有较难转化的噻吩，用铁钼加氢串氧化锰法比较合适。该法在焦炉气制合成氨工艺中已运行多年，效果良好。因此，本装置选择此方法，并在氧化锰槽后串中温氧化锌槽把关，以确保总硫小于(1～3)×10。 3.3.2 变换工艺

变换系统按照热利用方式，分为换热式流程和饱和热水塔流程两种。换热式流程一次性投资省，占地少，操作稳定，蒸汽消耗较高;而饱和热水塔流程可以多回收部分反应热，提高气体的温度和湿含量，减少外加蒸汽量，降低能耗，但装置投资费用较高。本装置变换操作压力高，由饱和塔带出的水蒸气量相对于中、小型氮肥厂的低压变换为低，因此本装置采用换热式中串低变换工艺，流程中设置废热锅炉回收变换反应热，副产的中压蒸汽用于本系统。 3.3.3 脱碳工艺

目前合成氨厂采用的脱碳方法，大致可分为三类，即化学吸收法、物理吸收法和物理—化学吸收法。化学吸收法适合于CO2分压低的气体净化，此法净化率高，但脱碳溶液溶剂再生时需加热，能耗高，热钾碱法属于此类方法。物理吸收法适合于CO2分压高、处理量大的气体净化，脱碳溶剂再生采用降压工艺，不需加热，但净化率略低于化学吸收法。碳酸丙烯酯脱碳法(简称PC)，聚乙二醇二甲醚脱碳法(简称NHD法)均属此类方法。物理—化学吸收法处理量大，净化率高，生产操作稳定，但脱碳溶剂的再生需加热，蒸汽耗量较大，N-甲基二乙醇胺加少量活化剂组成的脱碳溶剂(简称改良MDEA)，其脱碳机理就属物理—化学吸收法。该法兼具物理及化学吸收法的特点，溶液再生通过减压闪蒸和加热汽提共同完成，该法溶液稳定，操作简单，净化度较高，但仍需要消耗一定的热能，其再生热能消耗以CO2计约为1880 kJ/m。

改良热钾碱法脱碳工艺尽管热能消耗较高，但配转化流程，在天然气制合成氨厂广泛采用，且气体净化度和CO2回收率高。非常适合本装置转化后变换气中CO2含量较低、系统操作压力不高的工况，可以弥补焦炉气中CO2不足的缺点。故项目采用改良热钾碱法脱碳工艺。具体流程为三段吸收、双塔变压再生的先进工艺，进一步降低溶液再生能耗。 3.4 合成

3.4.1 压缩机的选择

3-6

33 压缩工序是合成氨系统的心脏部分，压缩机是合成氨生产的关键设备。目前，国内外大中型合成氨厂压缩一般采用离心式和往复式压缩机。

国内外许多气头和油头的大中型合成氨厂均采用离心式压缩机。但离心式压缩机有以下不足之处：(1)使用条件要求高，要求原料气体不含油、尘;(2)排气压力较低;(3)离心式压缩机整机或主要部件需引进，投资高;(4)采用汽轮机驱动时，热动与工艺联合，相互影响，稳定性差。

本装置以焦炉气为原料生产合成氨，由于焦炉煤气中氢含量较高，使得气体分子量很小，且焦炉气中含有尘和焦油，这些因素都给使用离心式压缩机造成困难，故不宜采用离心式压缩机。而往复式压缩机与离心式压缩机相比尽管有不足之处，但有运行平稳可靠，排气压力高，系国内制造、使用经验丰富的优点。为此本可研选择往复式压缩机，采用低压段和高压段分开的压缩方案。 3.4.2 精制

CO和CO2都是氨合成催化剂的毒物，经初步净化后的气体，进入合成系统之前，必须再行精制，使CO+CO2的含量低于20×10，并清除残留的O2和H2S。通常采用两种方法处理：一种是借助于镍催化剂将微量的CO和CO2转化为惰性的甲烷，即甲烷化;另外一种方法是用适当的溶剂将残余CO和CO2吸收掉，即铜氨液洗涤法。

采用甲烷化的方法，由于合成气中的氢含量高，甲烷化反应比较彻底，其中的CO和CO2含量可以降至10数量级，其工艺流程简单，设备较少，操作费用低。适用于各种合成氨配套产品的生产流程，操作压力随所配产品流程不同而有差异，但此过程消耗掉数倍于一氧化碳和二氧化碳含量的氢气，而且还生成一些无用的甲烷气体，使得合成气中的惰性组分含量增加，合成系统放空量增加，损失加大，能耗增高。 铜氨液洗涤法技术较成熟,醋酸亚铜氨液稳定性好，气体净化度高。但此种方法不仅能耗高，工艺条件要求比较严格，而且由于废液中含有重金属“铜”，存在环境污染的问题。

上述两种方法相比，甲烷化法具有流程简单、操作方便、设备和操作费用低等明显优点，故本工程推荐采用甲烷化精制工艺。 3.4.3 氨的合成

对于氨合成来说，传统的反应压力为31.4 MPa。近年来合成压力有逐渐下降的趋势，16 MPa的氨合成装置已在一些中大型氨厂运行。合成的压力高，压缩功高，但有利于反应平衡，设备相对缩小。合成的压力低，压缩功相对低，但设备相对增大。压力高低各有利弊。本工程按31.4 MPa氨合成设计。选用先进可靠、技术成熟的φ1800 mm合成塔内件及与之相配套的高效分离内件、后置式废热锅炉(热回收系统)。具有塔阻力小，氨净值高，使用寿命长，操作稳定简单，投资少的特点。设置废热锅炉回收反应热，副产蒸汽。

3.4.4 氨氢回收

氨回收是合成氨厂节能降耗的主要措施之一，设置等压回收塔，用尿素深度解吸液洗涤回收氨罐弛放气和合成放空气中的氨，得到的稀氨水送尿素车间解吸，降低氨耗。洗涤后的尾气送转化加热炉作为燃料气燃烧，减少燃料焦炉气的消耗。

由于本装置转化消耗燃料气，故不设氢回收装置。 4 环保和节能

(1)环保 -6-6 合成放空气主要有害物为CH

4、NH3，放空气经洗涤NH3后，减压后送转化加热炉燃烧，得到的稀氨水，送往尿素解吸、水解系统回收利用。

本装置在建设中，对生产过程中排放的“三废”，均采取了有效的治理措施，保证污染物达标排放，符合国家推行的清洁生产要求。

(2)节能

本着降低能耗、提高经济效益、改善环境的目的，采用了如下节能技术措施：充分利用变换气余热，作为脱碳再生塔煮沸器的热源，既节省蒸汽，又节省冷却水。转化、变换、甲烷化、氨合成等采用新型催化剂，提高转化效率，降低能量消耗。脱碳采用涡轮泵回收能量，吨氨节电19.2 kW·h。气化工艺采用常压灰融聚工艺，以烟煤为原料，符合中国节能技术政策大纲。

本装置合成氨的单位能耗为48282.8 MJ，折标煤为1647 kg，优于现阶段(2004年底)我国平均水平(吨氨耗标煤1700 kg)，但与国际先进水平(1000 kg)相比，相差了647 kg。在今后设计及生产中将采取更先进的节能措施，以便更好地节约能源。 5 结 语

本项目以焦炉气为原料，焦炉气经脱硫、压缩、精脱硫、富氧转化、中串低变换、改良热钾碱脱碳、甲烷化、合成气压缩、氨合成。工艺技术成熟可靠，产品纯度高，消耗定额低，生产成本低。

合成氨的生产主要是以焦炉气为原料，有明显的价格和成本优势，在市场竞争中具有较强的竞争力，符合国家的能源政策、产业政策和环保政策以及地区的发展规划，是焦炉剩余煤气综合利用的新方向。