焦炉煤气简介

焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17~19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。

焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。

焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为0.4~0.5kg/Nm3，运动粘度为25×10`(-6)m2/s。根据焦炉本体和鼓冷系统流程图，从焦炉出来的荒煤气进入之前，已被大量冷凝成液体，同时煤气中夹带的煤尘、焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用，焦油送去集中加工，焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温，此时，残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去，然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。为了不影响以后的煤气精制的操作，例如硫铵带色、脱硫液老化等，使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出，煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢，与此同时，煤气中的氰化氢也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。煤气经过吸氨塔时，由于硫酸吸收氨的反应是放热反应，煤气的温度升高，为不影响粗苯回收的操作，煤气经终冷塔降温后进入洗苯塔内，用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质，与此同时，有机硫化物也被除去了。

焦炉煤气的特点：

1、焦炉煤气发热值高16720—18810kJ/m³，可燃成分较高（约90%左右）；

2、焦炉煤气是无色有臭味的气体；

3、焦炉煤气因含有CO和少量的H₂S而有毒；

4、焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短；

5、焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，给调火工作带来困难；

6、着火温度为600~650 ℃。

7、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%），c2h4(2~4%);密度为0.45~0.50 Kg/Nm³。

焦炉煤气利用现状

我国是世界焦炭产量最大的国家，2010 年焦炭产量为 3.8 亿 t，约占世界焦炭总产量的 60%，产生的焦炉煤气量巨大，如何高效、合理地利用是关系环保、资源综合利用、节能减排的重大课题。以 2010 年中国焦炭产量为例进行估算，2010 年中国焦化产业生产伴生的焦炉煤气，除了其中的 40%～45%用于保证焦化炉炉温外，共富余焦炉煤气 850 亿 m3，超过西气东输工程的热值总量，剩余焦炉煤气的高效利用是困扰焦化企业多年的问题。

机焦企业向外输送的焦炉煤气经过进一步净化处理之后有多种利用方式。按照用途分类，可以分为以下四种：工业与民用燃料、化工原料、还原剂直接还原炼铁、制氢。

具体有：

1、焦炉煤气用于合成甲醇；

2、焦炉煤气用于合成天然气；

3、焦炉煤气用于制氢；

4、焦炉煤气用于发电；

5、焦炉煤气用于生产化肥；

6、焦炉煤气用于生产直接还原铁。

焦炉煤气发展方向

1、清洁化：焦炉煤气净化问题越来越受到重视，其清洁化利用符合国家低碳经济的发展战略，特别是焦炉煤气经脱硫、脱氰后，不但更加清洁环保，而且其可燃成分更高、杂质更低，其利用价值自然得以提高；

2、产品高附加值：利用焦炉煤气生产高附加值的化工产品是确保焦化企业经济效益持续增长的有效方式，是企业可持续发展的必然选择；

3、多联产：相比于传统的焦炉煤气利用工艺，多联产系统可实现焦炉煤气的科学合理使用，大幅度提高资源和能源的利用效率，因此，焦炉煤气的多联产系统已成为我国能源领域中的热点。

焦炉煤气煤气管道渗漏修复

煤气管路由于输送距离一般都较长，在管道建设过程中，中间部位会使用托架支撑，起到管道架空的目的。煤气管道暴露在户外，除了大气的腐蚀存还有自然环境对其造成的结构应力存在，长时间工作后难免会出现局部渗漏的情况。企业在正常生产过程中，往往不能随时停机，但煤气渗漏又存在重大安全隐患，在不停机的情况下现场快速有效解决此类问题成为企业必须要掌握的一门技术。高分子复合材料具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，使用25551、2211F等高分子复合材料，可免停机、少停机，甚至带压快速有效解决煤气管道渗漏，既保证了企业的高速运转效率又避免了由煤气泄漏带来的安全事故隐患，很好的为企业解决各类管道的渗漏及泄漏问题。

焦炉煤气煤气管道膨胀节泄漏修复

膨胀节是补偿因温度差与机械振动引起的附加应力而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。该部件出现渗漏，传统方法就是更换，成本较高，给企业造成非常大的资源浪费。采用25551、福世蓝2211F高分子复合材料现场治理渗漏，不用拆卸，省时省力，效果立竿见影，其产品具备优越的粘着力、耐油性及抗老化性，很好地为企业解决了多年无法解决的问题。

焦炉煤气煤气管道软连接渗漏治理

软连接可降低振动及噪声，并可对因温度变化引起的热胀冷缩起补偿作用，广泛应用于各种管道系统。因为是橡胶材质，由于化学介质腐蚀和老化等因素存在，软连接的破损渗漏是在所难免的。90T高固化橡胶复合修复材料具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，可免拆卸、免硫化处理，快速有效修复各类橡胶材质软连接设备。吸收设备的冲击震动，材料具有300%的高延展率，避免了再次出现渗漏的可能。

经净化后的焦炉煤气。

焦炉煤气柜(holder of purified coke oven gas)是一种压力基本稳定、容积可以在一定范围内变化的净煤气低压储存设备。它位于焦炉煤气净化系统和净煤气用户之间，起平衡净煤气需用量的作用，焦炉煤气柜分湿式和干式两种 。

• ISBN：9787122380050

• 版次：1

• 商品编码：13047516

• 品牌：化学工业出版社

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2021-01-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：304

• 正文语种：中文

内容简介

本书对焦炉煤气的组成、性质、净化处理技术等进行了详细的分析，阐述了合理利用焦炉煤气的技术路线，分别介绍了焦炉煤气制甲醇、乙醇、乙二醇、氨、氢气及氢能、费托合成化学品的技术和国内焦炉煤气加工利用工程实例，是对我国长期以来焦炉煤气化工利用工程的系统总结，也是对我国自主研发技术的肯定。

本书以较大的篇幅，详细介绍了多个焦炉煤气综合利用工程技术方案，为读者选择产品方案及技术路线、经济评价等提供帮助，也可以供焦化企业及相关机构决策时参考。

本书适合炼焦和化工领域相关企业的操作管理人员、科研设计单位的工程技术人员以及大专院校的师生阅读参考。

目录

第一章焦炉煤气的特性001

1.1焦炉煤气的来源及组成001

1.1.1荒煤气001

1.1.2焦炉煤气004

1.2焦炉煤气杂质及主要危害005

1.2.1硫化物005

1.2.2氯化物006

1.2.3汞006

1.2.4焦油006

1.2.5萘006

1.2.6苯007

1.2.7氧气007

1.2.8不饱和烃008

第二章焦炉煤气的压缩与净化009

2.1概述009

2.2焦炉煤气压缩009

2.2.1螺杆压缩机的工艺原理010

2.2.2螺杆压缩机的应用011

2.3焦炉煤气预净化012

2.3.1变温吸附的工艺原理012

2.3.2变温吸附工艺流程015

2.3.3工艺操作参数018

2.3.4原料焦炉煤气的条件及产品净化气的指标018

2.3.5变温吸附的应用条件019

2.4焦炉煤气精脱硫020

2.4.1概述020

2.4.2焦炉煤气中主要硫化物的性质及脱除方法020

2.4.3精脱硫的反应原理023

2.4.4工艺流程说明026

2.4.5主要操作指标027

2.4.6主要设备027

2.4.7主要催化剂的性能028

2.4.8精脱硫装置设计及生产运行中需重视的几个问题030

第三章焦炉煤气转化变换制合成气033

3.1概述033

3.2焦炉煤气催化部分氧化工艺033

3.2.1工艺原理033

3.2.2工艺流程036

3.2.3焦炉煤气甲烷转化的操作及控制038

3.2.4催化部分氧化的主要设备043

3.3焦炉煤气非催化部分氧化工艺048

3.3.1概述048

3.3.2非催化部分氧化工艺049

3.3.3非催化部分氧化工艺技术特点051

3.3.4非催化部分氧化工艺改进及优化052

3.4焦炉煤气催化与非催化部分氧化法的比较054

3.4.1主要工艺条件054

3.4.2工艺流程055

3.4.3主要技术经济指标对比表056

3.4.4比较结果058

3.4.5两种工艺的对比分析059

3.5一氧化碳变换059

3.5.1概述059

3.5.2变换的物理化学基础060

3.5.3变换催化剂064

3.5.4变换工艺流程070

3.5.5等温变换工艺071

3.5.6变换蒸汽消耗074

3.5.7评述076

第四章焦炉煤气制甲醇077

4.1概述077

4.2甲醇合成的原理077

4.2.1甲醇合成反应机理077

4.2.2甲醇合成的主要反应及平衡常数078

4.3甲醇合成催化剂080

4.3.1甲醇合成催化剂的开发过程080

4.3.2甲醇合成催化剂的性能081

4.3.3低压合成甲醇催化剂082

4.4甲醇合成工艺条件083

4.4.1温度084

4.4.2压力084

4.4.3气体组成085

4.4.4空速086

4.5焦炉煤气制甲醇的典型流程087

4.5.1工艺流程说明087

4.5.2主要操作指标088

4.6国内外甲醇合成技术090

4.6.1国外甲醇合成技术090

4.6.2国外大甲醇技术比较093

4.6.3国内甲醇合成技术099

4.7甲醇精馏102

4.7.1双塔精馏工艺103

4.7.2三塔精馏工艺103

4.7.3（3 1）四塔精馏工艺105

4.7.4“五塔三效”精馏工艺106

4.7.5MTO级甲醇精馏工艺106

4.8焦炉煤气与煤气化生产甲醇的对比108

4.8.1条件108

4.8.2不同方法的对比108

4.8.3结论110

第五章焦炉煤气制合成氨112

5.1概述112

5.2氨合成工艺113

5.2.1氨合成热力学113

5.2.2氨合成工艺过程及反应条件116

5.2.3氨合成压力的选择120

5.2.4氨合成催化剂122

5.3焦炉煤气生产合成氨工艺及设备123

5.3.1氨合成回路124

5.3.2氨合成塔124

5.3.3主要设备技术规格125

5.3.4氨合成装置的运行数据126

5.3.5评价127

5.4国内氨合成技术128

5.4.1氨合成塔及考核评价指标128

5.4.2蒸汽过热器及废热锅炉132

5.5国外大型合成氨技术特点及比较134

5.5.1国外成熟的氨合成技术概况134

5.5.2大型合成氨工艺技术的综合比较139

5.5.3评述140

5.6焦炉煤气纯氧与富氧转化生产合成氨的比较141

5.6.1生产方法及产品规模141

5.6.2采用的主要技术142

5.6.3方块流程及气体平衡表142

5.6.4主要技术经济指标的比较145

5.6.5评述146

第六章焦炉煤气甲烷化制天然气147

6.1概述147

6.2天然气利用政策及质量标准147

6.2.1天然气利用政策147

6.2.2天然气产品质量标准148

6.2.3焦炉煤气甲烷化制天然气149

6.3焦炉煤气制天然气技术现状150

6.3.1绝热床甲烷化技术151

6.3.2等温床甲烷化技术152

6.4焦炉煤气甲烷化工艺过程及原理154

6.4.1甲烷化反应机理154

6.4.2反应器移热156

6.5甲烷化催化剂156

6.5.1Topsφe甲烷化催化剂157

6.5.2Davy甲烷化催化剂157

6.5.3其他158

6.6焦炉煤气甲烷化的典型流程及设备158

6.6.1绝热床甲烷化流程158

6.6.2等温甲烷化流程163

6.6.3主要设备165

6.7大型焦炉煤气甲烷化装置168

6.7.1设计条件168

6.7.2主要技术指标的比较169

6.7.3装置评价173

6.8焦炉煤气甲烷化制天然气工程相关问题174

6.8.1甲烷化流程的选择174

6.8.2焦炉煤气甲烷化的产品气175

6.8.3焦炉煤气甲烷化制天然气与煤气化制天然气的不同176

6.8.4焦炉煤气补碳甲烷化工艺176

6.8.5羰基化物的危害177

6.8.6甲烷水合物的影响178

6.8.7甲烷化装置金属粉末化腐蚀及防护179

第七章焦炉煤气提氢及氢能182

7.1概述182

7.1.1氢的存在及氢的性质182

7.1.2氢的用途183

7.1.3制氢方法184

7.2变压吸附（PSA）提氢186

7.2.1变压吸附（PSA）提氢的工艺原理186

7.2.2变压吸附工艺对吸附剂的要求188

7.2.3吸附塔死空间体积的影响189

7.2.4吸附系数和分离系数190

7.2.5从气相中提取产品的工艺191

7.3焦炉煤气PSA提氢工艺192

7.3.1焦炉煤气提氢的典型流程192

7.3.2主要装置说明194

7.3.3焦炉煤气两段PSA提氢工艺技术197

7.3.4焦炉煤气提氢的成本198

7.4吸附剂及PSA设备198

7.4.1吸附剂198

7.4.2主要设备及控制系统201

7.5氢能及氢能产业201

7.5.1概述201

7.5.2氢能产业发展现状202

7.5.3氢能利用体系206

7.6氢能在汽车领域的应用211

7.6.1氢燃料电池及其应用211

7.6.2氢燃料电池汽车214

7.6.3氢能发动机汽车216

7.6.4氢能汽车产业链的发展方向218

7.6.5我国氢能源发展与展望219

第八章焦炉煤气的综合利用方案220

8.1概述220

8.2焦炉煤气综合利用方案220

8.2.1利用方案220

8.2.2深冷分离装置对气体的净化要求221

8.3MDEA脱CO2装置222

8.3.1MDEA法脱CO2的原理223

8.3.2焦炉煤气MDEA法脱CO2装置224

8.4焦炉煤气纯化装置225

8.4.1脱汞纯化装置225

8.4.2干燥脱水装置226

8.5焦炉煤气深冷液化分离装置227

8.5.1深冷液化分离的原理227

8.5.2深冷液化分离装置228

8.5.3深冷分离装置的进出口物料231

8.6焦炉煤气综合利用生产LNG主要设备及消耗232

8.6.1主要设备一览表232

8.6.2主要化学品用量234

8.6.3主要消耗表234

8.7带液氮洗的深冷分离装置235

8.7.1适用于合成氨工艺要求的液氮洗深冷分离装置235

8.7.2装置性能指标236

8.7.3装置流程说明237

8.7.4主要公用工程消耗237

8.8半焦（兰炭）干馏煤气的综合利用方案239

8.8.1概况239

8.8.2内热式干馏煤气的化工利用方案239

8.8.3评述243

第九章焦炉煤气补碳生产化工产品244

9.1概述244

9.2补碳气源244

9.2.1补CO2气244

9.2.2补电石炉气或铁合金炉气245

9.2.3补转炉气或高炉气247

9.2.4补水煤气248

9.3焦炉煤气补碳生产甲醇248

9.3.1补碳前装置的状况249

9.3.2补碳后装置的状况250

9.3.3补碳效果252

9.4焦炉煤气补碳生产乙醇252

9.4.1概述252

9.4.2合成气经二甲醚羰基化制乙醇的反应及工艺过程254

9.4.3焦炉煤气补碳生产乙醇方案255

9.4.4评述256

9.5焦炉煤气补碳生产乙二醇256

9.5.1概述256

9.5.2合成气生产乙二醇技术257

9.5.3合成气制乙二醇的工艺过程258

9.5.4利用焦炉煤气和矿冶炉气生产40万吨/年乙二醇工艺方案259

9.5.5评述262

9.6焦炉煤气与矿冶炉气经费托合成油品及化工产品263

9.6.1概述263

9.6.2我国费托合成工业发展情况264

9.6.3费托合成的反应原理及产品分布268

9.6.4用焦炉煤气、矿冶炉气经费托合成生产化工产品的方案270

9.6.5钴基费托合成化工产品及市场273

9.6.6评述274

第十章焦炉煤气的多联产系统275

10.1概述275

10.2我国多联产系统的工程示范275

10.3热电联产系统278

10.3.1燃气轮机蒸汽轮机联合循环热电联产系统278

10.3.2燃气轮机279

10.3.3焦炉煤气燃气轮机联合循环发电系统281

10.4焦炉煤气为主的多联产系统283

10.4.1方案Ⅰ——焦炉煤气与矿冶炉气生产乙醇多联产方案283

10.4.2方案Ⅱ——焦炉煤气矿冶炉气费托合成化学品的多联产方案285

10.5评述286

第十一章顶替焦炉回炉煤气的技术287

11.1概述287

11.2常压固定床纯氧连续气化生产水煤气288

11.2.1原料及水煤气组成288

11.2.2工艺流程288

11.2.3主要设备290

11.2.4主要消耗指标291

11.2.5水煤气顶替回炉焦炉煤气和补碳方案291

11.3常压固定床生产空气煤气293

11.3.1空气煤气组成293

11.3.2主要消耗293

11.3.3空气煤气顶替回炉焦炉煤气方案293

11.4科达煤气化生产空气煤气294

11.4.1原料及煤气组成295

11.4.2科达煤气化工艺流程296

11.4.3气化炉系统主要技术指标296

11.4.4科达空气煤气顶替回炉焦炉煤气方案297

11.5中科合肥煤气化技术298

11.5.1原料及煤气组成299

11.5.2工艺流程300

11.5.3主要消耗301

11.5.4顶替回炉焦炉煤气的方案301

11.6评述302

参考文献303 2100433B