焦化厂生产工艺流程详细说明

焦化厂生产工艺流程详细说明焦化厂作为煤化工与钢铁产业链的核心环节，通过高温干馏工艺将炼焦煤转化为焦炭、煤气及多种化工原料，既为高炉炼铁提供优质还原剂，又为化工行业输送苯、萘、硫铵等基础产品。其生产流程涉及原料准备、炼焦、化产回收、环保控制等多环节，各工序环环相扣，需精准协同以保障产品质量与生产效率。一、原料准备工序：煤质优化与预处理炼焦的核心原料为炼焦煤（气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等），不同煤种的结焦特性（如胶质体厚度、膨胀压力）差异显著。配煤工艺通过科学配比（如肥煤提供粘结性、焦煤保障强度），在满足焦炭质量要求（灰分<13%、硫分<0.7%、M40>85%）的同时降低成本。1.配煤工艺依据焦炭终端用途（高炉炼铁/铸造），通过实验室小焦炉试验确定煤种配比（如“焦煤40%+肥煤30%+气煤20%+瘦煤10%”）。配煤系统采用配煤槽+变频给煤机+皮带秤，精准控制各煤种流量（误差<±1%），避免因煤质波动导致焦炭强度下降。2.煤料粉碎粉碎目的是增加煤粒表面积，促进干馏时胶质体均匀融合。通常控制粒度：<3mm占85%~90%（过细易产生焦粉，过粗则结焦不均）。采用锤式破碎机+振动筛组合，通过调整锤头转速与筛网孔径（如10mm进料、3mm出料）实现粒度控制，粉碎后煤料水分需<10%（避免装煤时粘结）。二、炼焦工序：高温干馏的核心转化焦炉是炼焦的核心设备（如4.3m捣固焦炉、7.63m顶装焦炉），煤料在炭化室（隔绝空气）内经历“干燥-热解-半焦-焦炭”四阶段转化，最终形成具有孔隙结构的焦炭。1.装煤与结焦启动装煤车将配好的煤料装入炭化室（顶装焦炉从炉顶装煤，捣固焦炉则先将煤料捣实成煤饼再推入）。装煤时采用高压氨水无烟装煤技术（氨水压力>0.8MPa），通过产生的吸力抑制烟尘外溢，吨煤耗氨<1kg。2.结焦过程（900~1100℃干馏）干燥预热（<200℃）：煤料水分蒸发，有机质开始轻度分解；热解（200~500℃）：析出挥发分（煤气、焦油、苯类），形成胶质体（粘结性核心）；半焦形成（500~800℃）：胶质体固化为半焦，体积收缩产生裂纹；焦炭成熟（800~1100℃）：半焦进一步缩聚，孔隙结构定型，结焦时间随煤种调整（气煤为主的配煤需20~24小时，焦煤为主则需28~32小时）。3.推焦与熄焦结焦完成后，推焦车以<20m/min速度将焦炭推入熄焦车。熄焦方式分两类：湿法熄焦：水喷淋冷却（吨焦耗水<0.5m³），焦炭温度从1000℃降至200℃，但产生含酚废水与粉尘；干法熄焦：惰性气体（N₂）循环冷却，回收热量（吨焦产蒸汽0.4~0.5t），焦炭强度提升10%~15%，但投资成本高（约为湿法的3倍）。4.焦炭筛分与分级熄焦后焦炭经振动筛+滚筒筛分级：>40mm为大块焦（供高炉）、25~40mm为中块焦（供铸造）、<25mm为小块焦/焦粉（供烧结/制气）。筛下焦粉需控制<5%（否则影响焦炭销售）。三、化产回收工序：煤气与副产品的“变废为宝”从炭化室导出的荒煤气（含焦油、氨水、H₂S、NH₃、苯类）需经多工序净化，回收焦油、粗苯、硫铵等副产品，同时获得洁净煤气。1.冷凝鼓风：初步分离焦油与氨水荒煤气经桥管（70~80℃）喷水冷却后，进入横管式初冷器（循环水冷却至25~35℃），焦油与氨水冷凝分离（焦油密度大，沉于底部；氨水在上层）。煤气由鼓风机升压（出口压力>20kPa），送至后续工序。2.脱硫脱氰：净化煤气有害成分采用HPF法脱硫（以氨为碱源、HPF为催化剂）：煤气中的H₂S与NH₃反应生成(NH₄)₂S，再被空气中的O₂氧化为单质硫（硫膏），同时脱除HCN（转化为NH₄SCN）。脱硫后煤气中H₂S<200mg/m³，硫膏经熔硫釜制成工业硫磺（纯度>98%）。3.脱氨与硫铵回收煤气中的NH₃通过硫酸铵法脱除：煤气与硫酸（质量分数93%）在饱和器内反应，生成(NH₄)₂SO₄结晶，经离心、干燥后得到硫铵（含氮量≥21%），作为农业氮肥。脱氨后煤气中NH₃<50mg/m³，避免腐蚀后续设备。4.粗苯回收：苯类化合物的富集脱氨后煤气进入洗苯塔（填料塔），与洗油（煤焦油馏分，230~300℃馏分）逆流接触，苯类（苯、甲苯、二甲苯）被洗油吸收（吸收率>95%）。富油（含苯洗油）经管式炉加热（200~220℃）后进入脱苯塔，蒸出粗苯（苯含量>75%），洗油循环使用（损耗<0.5%/t粗苯）。5.副产品深加工焦油：送焦油车间，经减压蒸馏得到轻油（苯类）、酚油（酚类）、萘油（萘）、洗油（循环用）、蒽油（蒽、沥青）；粗苯：经精馏（萃取精馏/共沸精馏）得到纯苯（纯度>99.5%）、甲苯、二甲苯，用于化纤、医药行业；硫铵：直接作为化肥，或进一步加工为无水氨（液氨）。四、产品输出与综合利用：从焦炭到高附加值化工品1.焦炭产品高炉焦：粒度>40mm，M40>85%、M10<6%，供高炉炼铁（吨铁耗焦<500kg）；铸造焦：粒度25~40mm，反应性<30%，供化铁炉（吨铸件耗焦<150kg）；焦粉：<25mm，用于烧结厂配煤（替代无烟煤，降低成本）或制气（与水蒸气反应产H₂）。2.煤气利用焦炉加热：约30%的煤气回供焦炉燃烧室（热值>17MJ/m³），满足加热需求；城市燃气：脱硫脱苯后，煤气热值>16MJ/m³，可并入城市管网（需加臭处理）；化工合成：煤气中H₂（55%~60%）、CO（20%~25%）可用于制甲醇（吨甲醇耗煤气1600m³）、合成氨（吨氨耗煤气2000m³）。3.化工产品链苯类：纯苯用于生产聚苯乙烯、己内酰胺；甲苯用于生产TDI（聚氨酯原料）；二甲苯用于生产PTA（化纤原料）；焦油深加工：萘用于染料（如H酸）、蒽用于碳素电极、沥青用于防水卷材/电极糊；硫铵：直接作为氮肥，或通过蒸氨工艺生产液氨（纯度>99.8%）。五、环保与安全控制：绿色生产的保障1.废气治理装煤/推焦烟尘：采用地面除尘站（负压抽吸+布袋除尘），粉尘排放浓度<30mg/m³；化产废气：脱硫再生尾气（含H₂S）采用焚烧炉（温度>800℃）焚烧，苯回收尾气（含苯）采用催化燃烧（CO催化剂，温度300~400℃）；锅炉烟气：采用“脱硫（石灰石-石膏法）+脱硝（SCR）+除尘（布袋）”，排放浓度：SO₂<50mg/m³、NOₓ<100mg/m³、粉尘<10mg/m³。2.废水处理焦化废水（含酚、氰、氨氮）采用A²/O工艺（厌氧+缺氧+好氧）+深度处理（臭氧氧化+MBR膜）：厌氧段：降解难生化有机物（酚、氰去除率>90%）；好氧段：硝化-反硝化脱除氨氮（出水氨氮<5mg/L）；深度处理：臭氧氧化分解残留有机物，MBR膜截留悬浮物（出水COD<50mg/L，回用率>80%）。3.固废处置焦粉/焦油渣：焦粉回配炼焦（比例<5%），焦油渣送焦炉焚烧（热值>25MJ/kg）；脱硫废渣：采用稳定化处理（加石灰固化）后填埋，或送硫回收装置制硫酸；生化污泥：脱水后（含水率<80%）送焚烧炉处理（热值>10MJ/kg）。4.安全管理煤气区域：安装CO、H₂S检测仪（报警浓度：CO>30mg/m³、H₂S>10mg/m³），设置防爆通风设施；高温设备：焦炉炉顶、熄焦车等区域设置隔热层与警示标识，操作人员配备防烫服；应急预案：定期演练煤气泄漏、火灾、爆炸处置流程，储备消防水、氮气、急救药品。六、工艺优化与发展趋势：向清洁、智能、循环升级1.清洁生产技术捣固炼焦：煤饼密度提高至1.15~1.25t/m³，吨焦增产10%~15%，降低配煤中焦煤比例（节约稀缺资源）；煤调湿（CMC）：装煤前将煤料水分从10%调至6%~8%，吨焦耗热量降低15%~20%，减少生化废水产生量；焦炉煤气制LNG：采用深冷分离技术，将煤气中CH₄（20%~25%）提纯为LNG（热值>40MJ/m³），吨煤气产LNG约0.12t，附加值提升3倍。2.智能化升级焦炉加热自动控制：通过红外测温仪实时监测炉墙温度，AI算法调整煤气/空气流量，结焦时间波动<±30分钟；装煤推焦机器人：激光定位+视觉识别，装煤精度<±5mm，推焦电流波动<±10A，减少人为失误；化产在线分析：近红外光谱仪实时检测粗苯纯度、硫铵结晶粒度，自动调整洗油循环量、硫酸加入量。3.循环经济模式煤气-甲醇-烯烃：焦炉煤气制甲醇（吨甲醇耗煤气1600m³），再制烯烃（吨烯烃耗甲醇3t），延伸煤化工产业链；焦油-针状焦-锂电池：焦油深加工生产针状焦（用于锂电池负极材料），附加值提升10倍；焦粉-活性炭-环保材料：