炼焦工艺
1基本组分
焦炭78%、焦炉煤气15~18%、煤焦油2.5~4.5%。 1.2焦炉煤气
氨0.25~0.4%（生产硫铵，我国为0.25%）；
粗苯0.8~1%（苯、甲苯、二甲苯）；
硫化物0.2~1.5%（可生产硫磺和吡啶）
1.3煤焦油精制
轻馏分：苯、甲苯、二甲苯、重苯；
酚馏分：酚、甲酚、二甲酚；
萘组分：萘、精萘、工业喹啉；
蒽油组分：提取蒽、菲、咔唑；
沥青：铺路、生产沥青油和电极沥青
2选煤的必要性
煤中的硫包括无机硫（选煤可以部分去掉）、有机硫（物理选煤不能去掉，用浮选法）
煤中还有内在矿物，成矿时混入的粘土（二氧化铝）、沙粒（二氧化硅）、硫铁矿。其中前两种可以通过粉碎、洗选除去。
外在矿物，采煤时混入的矸石。比重大，直接燃烧时为灰分，炼焦时全部留在焦炭中。选煤时除去。
水分，内在水和成矿有关，在配煤时考虑，外在水影响焦炉的操作稳定性。炼焦前需要干燥处理。
3炼焦参数
3.1炼焦阶段
干燥预热：350℃，失去水分。
焦体形成阶段：350~480℃，交连、缩聚、重排，气、固、液共熔体。有膨胀压
半焦形成阶段：480~650℃，增加了气、固相的生成，胶质固化。
焦炭形成阶段：650~1000℃，半焦不稳定的有机物分解或缩聚，产物为气体。750℃后主要是氢气。体积收缩。
3.2炼焦煤
气煤：挥发性大，收缩大，膨胀压小，2~14kPa；胶质体少，粘性差。热解350~440℃（90℃），加入便于推焦，保护炉体。
肥煤：挥发度低于气煤，收缩大，膨胀压小4.9~19.6kPa，胶质体最多，粘性最好。热解320~460℃（140℃）。
焦煤：挥发性适中，收缩量低；成焦强度大，热解390~465℃（75℃）。膨胀压很大14.7~34.3kPa。对焦炉的墙体不利。
瘦煤：挥发度最低，热解450~490℃（40℃），结焦块大，液体少，收缩量最低，粘结性差，膨胀压答19.6~78.4kPa。
3.3配煤指标
水分：8~10%。内在水和外部水总和。
灰分：10.5~11.2%（混入杂质部分），保证成焦率76%，满足高炉需要。
挥发分：18~30%
硫分：80%进入焦炭（1~1.2%），要求控制1%以下。 黏结性：胶质层最大厚度Y=16~18mm。黏结指数65~78%。
膨胀压：安全10~15kPa，选择8~15kPa。
粒度：3mm以下占90%。
4炼焦炉
4.1焦炉的结构
4.1.2炭化室
煤隔绝空气干馏的地方，炉顶上有装煤车（其实可用给矿器），装煤车上面有煤仓。炭化室两侧有炉门，炼好焦进入推焦车，沿导焦车进入熄焦车（干法，用惰性气体冷却，回收热能）。平均温度为1100℃4.1.2燃烧室
为炭化室提供热量的地方，和炭化室交错排列，燃烧室的墙面温度为1300℃，在炭化室锥体用隔墙分成若干个立火道（22~32）。
双联式：每一组为2个，其中一个用上升煤气，煤气燃烧；另一个通过隔墙跨孔让燃烧后的废气下降，为了加热均匀，20~30min换向一次。
两分式：炭化室下面设立蓄热室。单侧进空气，双侧进煤气（或相反），燃烧后废气汇于水平集合烟道，有另一侧下降。
跨顶式：每个燃烧室两个蓄热室。一个预热煤气，另一个预热空气。已经淘汰。
4.1.3蓄热室
上部经过斜道和燃烧式相连，下部经过废气盘分别与分烟道、贫煤气管和大气相通。
4.1.4斜道区
是蓄热室的顶部，在炭化室和燃烧室下面。倾角大于300。
4.1.5炉顶区
有装煤孔、上升管孔、拉条沟等。
4.1.6焦炉基础平台、烟道和烟囱
焦炉下面的分烟道通过废气盘汇成总烟道，再连接烟囱。
4.2焦炉选择
4.2.1炭化室
长度、高度、宽度。
4.2.2炉型选择
煤焦炉的计算设计，炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、烟囱等。
总体物料、能量衡算，偏重煤焦炉设计。
炼焦化学品的回收和精制
1炼焦化学品的产生、组成和产率
1.1炼焦化学品的产生
叉车称重
粗煤气产生于两个阶段。一是在胶质体形成阶段，透气性差，主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、水和初次焦油气，氢气含量较低，称为里行气。二是在半焦形成和收缩阶段，产生大量气态物质，在炉顶区会发生二次分解。称为外行气。量大，占90%。
1.2焦化产品的化学组成
塔底油以干配煤为基准。焦炭（75~78%），净煤气（15~19%），焦油（2.5~4.5），化合水（2~4%），粗苯（0.8~1.4%），氨（0.25~0.35%），其他（0.9~1.1%）。
粗煤气是炭化室溢出的气体部分（g/m3）。水蒸气（250~450），焦油气（80~120），粗苯（30~45），氨（8~16），硫化氢（6~30），（1~2.5），轻吡啶碱（0.4~0.6），萘（10），氮（2~2.5）。
回收化学品和净化后的煤气是净煤气（回炉煤气）。密度（0.48~0.52Kg/m3），低热值（1.76~1.84KJ/m3）。
体积分数组成：氢气（54~59），甲烷（23~28），轻烃（2~3），一氧化碳（5.5~7），二氧化碳（0.5~2.5），氧气（0.3~0.7），氮气（3~5）。
1.3化学产品的回收方法
荒煤气冷凝析出煤焦油和水。再加压输送煤气，后多用吸收法。
1.3.1配煤影响
配合煤影响挥发分、氧、氮、硫的组成。
焦油：受到原料煤的挥发分和煤的变质程度影响。煤的挥发分高，软化温度低，形成胶质体温度区间大，则焦油产率大。
粗苯：碳氢比增大，粗苯产量增加。
氨：来源于煤中的氨，一般煤含氨2%，60%转入焦炭中，15%~20%形成氨，其余形成和吡啶。
硫化物：干煤含硫0.5~1.2%，其中20~45%转入煤气中。
煤气成分：变质年轻的煤，煤气含一氧化碳、甲烷和重氢多，氢含量低。
1.3.2炼焦温度影响
炉墙温度增加：焦油密度增加，芳烃增加，最易温度700~800℃。
炉顶温度：温度高，热分解加剧，焦油和粗苯下降，化合水增加，氮氢结合氰化氢增加，避免甲苯热分解，炉顶空间温度控制在750℃。
1.4处理过程
700℃左右的粗煤气首先冷却，水蒸气和大部分焦油冷凝，部分硫化氢和氰化氢溶于冷凝液。
煤气再经过捕焦油雾、脱萘、脱硫、洗氨、终冷、洗苯得到净煤气。脱硫可生产硫黄；洗氨可生产硫胺；洗苯得到粗苯，经过精制可得到苯、甲苯、二甲苯。
铅酸蓄电池组装初冷器得到液体部分经过氨水澄清槽得到焦油，焦油经过精制可得到酚类、吡啶碱、洗油、萘、蒽、沥青等。
2煤气初冷
dtt使用浓度
650~800℃粗煤气经过上升管、桥管进入集气管，用70~75℃的氨水喷洒，煤气被冷却到80~85℃，60%的煤焦油被冷凝。进入气液分离器，气体部分进入初冷器，使残存的焦油和93%得水冷凝，煤气冷凝到25~35℃。气体质量减少了三分之二，体积降低了五分之二，且被水蒸气饱和。送入鼓风机进行绝热压缩，焦油和水离心作用大部分以液态析出。经过电捕收，去掉剩余的焦油雾滴。
集气管和汽水分离器冷凝下来的液体进入油水澄清槽，分成三部分。最上面是氨水，用泵打到桥管和集气管；最下面是煤尘和焦油渣，送到配煤工序；中间的煤焦油用泵送到焦油的精制车间。
绝缘子串氨水要求：压力为0.17Mpa；喷洒量5m3/t。
冷却设备：管壳式冷却器，管间走煤气，管内走冷却水。管间可用热煤气清洗焦油、萘的结垢物。管内可用酸洗。
焦油和氨水的分离：可采用离心分离，氨水多次洗涤焦油；也可用粗苯稀释焦油。
3煤气的净化
3.1煤气脱焦油雾
初冷煤气含焦油2~5g/m3，经过鼓风下降为0.4g/m3，进入洗苯塔，影响洗油的质量。可用电捕焦油器。
圆筒状，内部用管子，管子中心导线为负极，管壁为正极，焦油雾在电场中带负电，能吸向在管壁上。冬天需要蒸汽夹套加热。鼓风机前后多可以安装，我国常安装在鼓风机后面，焦油含量低。
3.2煤气除萘
焦炉煤气中含萘8~12g/m3。经初冷降为1.1~1.25g/m3；鼓风后变为1.3~2.8g/m3。容易堵塞管道。可用洗油、轻柴油等物理吸收，所用设备为吸收塔，萘可降至0.5g/m3。吸收温度为30~40℃，循环洗油含萘7~10%。
3.3煤气脱硫
煤气中的硫来自配煤中的35%，无机硫为硫化氢，有机硫90%转化成硫化氢，煤气炼钢降低钢的质量；脱出硫化氢成为必要。可生产硫黄和硫酸。脱硫有干法和湿法两类。干法能脱出无机硫和有机硫，工艺简单，脱硫剂再生困难，一般小厂使用；湿法脱硫脱硫剂容易再生。
3.2.1干法脱硫
用氢氧化铁和硫化氢反应生成三硫化二铁；在水和氧气下回到氢氧化铁和单质硫。但是，硫容易吸附在氢氧化铁上脱硫能力下降，需要再生。
注意：补加水，脱硫剂含水30%；温度为29℃。
装置：箱式、塔式两种。
3.2.2改良A.D.A法脱硫
2,6~蒽醌二磺酸钠和2,7~蒽醌二磺酸钠；0.12~0.28%的偏钒酸钠；少量酒石酸钾钠，防止钒沉淀；碳酸钠，调整pH值8.5~9.1。
物质能够全部再生。
装置：脱硫塔（逆向，采用填料塔），下面液体进入再生塔（内装三块筛板）。
3.2.3萘醌法脱硫
用氨水和硫化氢反应成硫氢化氨，氰化氢成氰化氨。硫氢化氨和1,4-萘醌-2-磺酸形成硫单质；再生塔中氧气存在氧化成1,4-萘醌-2-磺酸和单质硫。
3.2.4低温甲醇洗涤法脱硫
硫化氢和二氧化碳容易溶解在1MPa的高压、低温甲醇中，减压后容易析出。
流程：吸收塔（高压）下部排除硫化氢的甲醇溶液，降压到1大气压进入第一再生塔（-20℃）上段，
冷至（-29℃）进入第一再生塔下端，脱出硫化氢和部分二氧化碳。底部液体进入第二再生塔，加热，酸性气气从上面逸出，加压冷却液体-60℃回到吸收塔。
4煤气中氨和吡啶的回收
配煤含氮2%，其中20%转化为氨，对煤的产率为0.3%；吡啶可以计算（见上面）。
4.1氨的回收
4.1.1饱和法生产硫酸铵
煤气中的氨和1~2%的硫酸反应，生成硫酸铵。饱和器中析出硫酸铵晶体。经过煤气预热器（60~70℃）除去水分；进入饱和器（硫酸也进入）形成硫酸氢氨（40~45%）和硫酸铵（6~8%），吡啶也被吸收；进入除酸器，煤气进入粗苯工段。 饱和器中的母液经过水封槽，蒸发剩余氨水，氨水再和煤气进入饱和器；饱和器底锥部的硫酸氨结晶浆液经过结晶泵到结晶槽；晶体离心分离、干燥等生产硫酸铵。
饱和器：吸收氨和吡啶，容易结晶在壁表面，定期用热水或酸洗。中央煤气管要求加衬，经常受到酸的侵蚀，外壳内部也要有衬体；中央煤气管下部有煤气分配伞，28个，弯成弧度导向叶片，在母液下0.2~0.3m。
操作条件：煤气流速12~15m/s，母液中空速0.7~0.9 m/s；饱和器温度50~55℃；最佳母液含游离酸4~6%；搅拌循环。
4.1.2无饱和器法
用喷洒式酸洗塔，不饱和吸收。
含氨6g/m3的煤气进入酸洗塔，和母液循环槽构成循环。两段喷洒。酸度为2.5%和3%，硫酸铵达到不饱和状态。
母液循环槽，硫酸氨浓度达到40~42%进入蒸发器，浓缩结晶。
4.1.3无水氨的生产
磷酸二氢铵吸收成磷酸氢氨。
煤气进入两段空喷吸收塔。99%的氨被吸收。剩余浓度为0.08~0.1g/m3的煤气。
塔底富液大部分打回吸收塔回流，少部分富液进入除焦油器，在空气鼓泡下进入贫富液换热器，118℃进入蒸脱器，脱出酸性气体；加压进入冷凝器进入解析塔上部，被加热至180~187℃，部分解吸，下降为贫液（198℃），贫液经过换热器、冷却器和吸收塔的上端循环液合并作为吸收剂。
解析塔上面出来的氨蒸汽到冷凝器和富液换热，冷却到130℃，泵加压到1.7MPa进入精馏塔，塔底用1.8MPa过热蒸汽加热，塔顶得到99.8%纯氨气。回流比2。
4.2粗吡啶的回收
粗吡啶是有特殊气味的油状液体，沸点范围115~116℃，容易溶于水。
饱和器母液中提取吡啶碱，用蒸馏剩余氨水在中和器和吡啶硫酸盐反应，制备吡啶。反应完全。
工艺：上面介绍饱和器法制硫酸铵过程中蒸发剩余氨气（11%）进入中和器的底部，母液温度为100~105℃。从中和器底部出来硫酸铵母液，返回饱和器或无饱和器发酸洗塔的下段。
中和器顶部的吡啶碱和蒸汽进入冷凝器，再到分离器，得到粗轻吡啶馏分。含吡啶75~80%，含水15%，含酚7%，可精制；分离器中分出的含盐水溶液，用泵打入蒸氨塔。
5.粗苯的回收
脱氨后的焦炉煤气含苯系化合物，产律是炼焦煤的0.9~1.1%，粗苯中组成为：苯（55~75%），甲苯（11~22%），二甲苯（2.5~6），不饱和化合物（7~12%），其他。180℃之前，是粗苯的主要成分。
5.1粗苯的回收方法
洗油吸收法。洗油专门洗苯塔，脱苯后洗油返回到洗苯塔。
吸附法。用活性炭或硅胶等固体吸附剂，效果好。多用于粗苯的定量分析。
加压冷冻法。在0.8MPa下冷冻到-45℃，使粗苯冷凝下来。
5.2煤气的最终冷却和除萘
经过隔板喷淋下来的冷却水逆流而被冷却。
含萘冷却水经液封管到煤气终冷塔的焦油洗萘器底部，向上流动，和热焦油逆流。相当于萃取吸收。
或热焦油到焦油洗萘器，萃取冷水中的萘，含萘焦油从洗萘器下部排除。
设备：带洗萘的终冷塔的上部为多层带孔的弓形筛板隔板（19层），水经孔喷淋而下；塔的下部是洗萘器，一般8层筛板。
5.3粗苯的吸收
温度：一般选择25℃。
洗油：石油洗油（分子量230~240）或焦油洗油（分子量170~180）。效果相当，石油洗油的用量是焦油洗油的1.3倍。用量是最小用量1.5倍。要求230℃前的溜出物小于3%；300℃前的溜出量大于90%。
贫油粗苯含量：0.4~0.6%。
吸收面积：用填料塔，增大吸收面积。
压力：压力是吸收的推动力，增加压力有利于苯的吸收。
5.4洗苯塔
用填料塔、板式塔和空喷塔。填料塔效果好。
5.5富油脱苯
5.5.1生产一种苯
设计为脱苯塔。压力为7~8MPa间接加热为140~150℃，从第三层板进入，大多数粗苯和萘在塔顶蒸出；塔底贫油和富油换热冷却到115℃，而富油加热到90~100℃；贫油冷却到30℃进入洗苯塔喷洒。
眼镜清洗剂
用再生器（管式炉加热再生法）去掉水汽等。
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