焦化

焦化一般指有機(jī)物質(zhì)碳化變焦的過(guò)程。在煤的干餾中指高溫干餾。在石油加工中，焦化是渣油焦炭化的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指重質(zhì)油(如重油，減壓渣油，裂化渣油甚至土瀝青等)在500℃左右的高溫條件下進(jìn)行深度的裂解和縮合反應(yīng)，產(chǎn)生氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦的過(guò)程。焦化主要包括延遲焦化、釜式焦化、平爐焦化、流化焦化和靈活焦化等五種工藝過(guò)程?；瘜W(xué)工業(yè)

煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要部分，煤炭主要加工方法包括高溫?zé)捊?950---1050攝氏度)、中溫?zé)捊埂⒌蜏責(zé)捊沟热N方法。冶金行業(yè)一般采用高溫?zé)捊箒?lái)獲得焦炭和回收化學(xué)產(chǎn)品。產(chǎn)品焦炭可作高爐冶煉的燃料，也可用于鑄造、有色金屬冶煉、制造水煤氣;可用于制造生產(chǎn)合成氨的發(fā)生爐煤氣，也可用來(lái)制造電石，以獲得有機(jī)合成工業(yè)的原料。在煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氫、粗苯等產(chǎn)品，并獲得凈焦?fàn)t煤氣、煤焦油，粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，這些產(chǎn)品廣泛用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國(guó)防工業(yè)。凈焦?fàn)t煤氣可供民用和作為工業(yè)燃料。煤氣中的氨可用來(lái)制造硫酸銨、濃氨水、無(wú)水氨等。煉焦化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)品已達(dá)數(shù)百種，中國(guó)煉焦化學(xué)工業(yè)已能從焦?fàn)t煤氣、焦油和粗苯中制取一百多種化學(xué)產(chǎn)品，這對(duì)中國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。

中國(guó)是焦化產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)以及出口大國(guó)，焦化產(chǎn)品廣泛用與化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國(guó)防工業(yè)，近年來(lái)焦化產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。山西省是中國(guó)第一產(chǎn)焦大省，2006年生產(chǎn)焦炭9200萬(wàn)噸，約占全國(guó)的三分之一，焦炭資源出口供應(yīng)量約占全國(guó)總量的80%，多年以來(lái)，山西焦炭在國(guó)際貿(mào)易市場(chǎng)上的比重均超過(guò)50%。

生產(chǎn)流程

焦化廠一般由備煤車(chē)間、煉焦車(chē)間、回收車(chē)間、焦油加工車(chē)間、苯加工車(chē)間、脫硫車(chē)間和廢水處理車(chē)間組成。根據(jù)焦?fàn)t本體和鼓冷，從焦?fàn)t出來(lái)的荒煤氣進(jìn)入初冷器之前，已被大量冷凝成液體，同時(shí)，煤氣中夾帶的煤塵，焦粉也被捕集下來(lái)，煤氣中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉塵和焦油渣一起流入機(jī)械化焦油氨水分離池。分離后氨水循環(huán)使用，焦油送去集中加工，焦油渣可回配到煤料中。煉焦煤氣進(jìn)入初冷器被直接冷卻或間接冷卻至常溫，此時(shí)，殘留在煤氣中的水分和焦油被進(jìn)一步除去。出初冷器后的煤氣經(jīng)機(jī)械捕焦油使懸浮在煤氣中的焦油霧通過(guò)機(jī)械的方法除去，然后進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)被升壓至19600帕(2000毫米水柱)左右。為了不影響以后的煤氣精制的操作，例如硫銨帶色、脫硫液老化等，使煤氣通過(guò)電捕焦油器除去殘余的焦油霧。為了防止萘在溫度低時(shí)從煤氣中結(jié)晶析出，煤氣進(jìn)入脫硫塔前設(shè)洗萘塔用于洗油吸收萘。在脫硫塔內(nèi)用脫硫劑吸收煤氣中的硫化氫，與此同時(shí)，煤氣中的氰化氫也被吸收了。煤氣中的氨則在吸氨塔內(nèi)被水或水溶液吸收產(chǎn)生液氨或硫銨。煤氣經(jīng)過(guò)吸氨塔時(shí)，由于硫酸吸收氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，煤氣的溫度升高，為不影響粗苯回收的操作，煤氣經(jīng)終冷塔降溫后進(jìn)入洗苯塔內(nèi)，用洗油吸收煤氣中的苯、甲苯、二甲苯以及環(huán)戊二烯等低沸點(diǎn)的炭化氫化合物和苯乙烯、萘古馬隆等高沸點(diǎn)的物質(zhì)，與此同時(shí)，有機(jī)硫化物也被除去了。

存在問(wèn)題

企業(yè)數(shù)量眾多，規(guī)模小，布局分散，產(chǎn)業(yè)集中度低，技術(shù)裝備整體落后，排放污染重、化工產(chǎn)品回收和綜合利用與集中加工不足，精深加工技術(shù)落后，產(chǎn)品品種少，質(zhì)量水平低，產(chǎn)能過(guò)剩、經(jīng)濟(jì)效益不高。

延遲工藝

延遲焦化與熱裂化相似，只是在短時(shí)間內(nèi)加熱到焦化反應(yīng)所需溫度，控制原料在爐管中基本上不發(fā)生裂化反應(yīng)，而延緩到專(zhuān)設(shè)的焦炭塔中進(jìn)行裂化反應(yīng)，"延遲焦化"也正是因此得名。

延遲焦化裝置主要由8個(gè)部分組成:

⑴焦化部分，主要設(shè)備是加熱爐和焦炭塔。有一爐兩塔、兩爐四塔，也有與其它裝置直接聯(lián)合的。⑵分餾部分，主要設(shè)備是分餾塔。

⑶焦化氣體回收和脫硫，主要設(shè)備是吸收解吸塔，穩(wěn)定塔，再吸收塔等。

⑷水力除焦部分。

⑸焦炭的脫水和儲(chǔ)運(yùn)。

⑹吹氣放空系統(tǒng)。

⑺蒸汽發(fā)生部分。

⑻焦炭焙燒部分。國(guó)內(nèi)選定爐出口溫度為495~500℃，焦炭塔頂壓力為0.15~0.2 Mpa。

焦化原料

延遲焦化原料可以是重油、渣油、甚至是瀝青。延遲焦化產(chǎn)物分為氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭。對(duì)于國(guó)產(chǎn)渣油，其氣體收率為7.0~10%，粗汽油收率為8.2~16.0%，柴油收率為22.0~28.66%，蠟油收率為23.0~33.0%，焦炭收率為15.0~24.6%，外甩油為1~3.0%。焦化汽油和焦化柴油是延遲焦化的主要產(chǎn)品，但其質(zhì)量較差。焦化汽油的辛烷值很低，一般為51~64(MON)，柴油的十六烷值較高，一般為50~58。但兩種油品的烯烴含量高，硫、氮、氧等雜質(zhì)含量高，安定性差，只能作半成品或中間產(chǎn)品，需經(jīng)過(guò)精制處理后，才能作為汽油和柴油的調(diào)和組分。焦化蠟油由于含硫、氮化合物、膠質(zhì)、殘?zhí)康群扛?，是二次加工的劣質(zhì)蠟油，目前通常摻煉到催化或加氫裂化作為原料。石油焦是延遲焦化過(guò)程的重要產(chǎn)品之一，根據(jù)質(zhì)量不同可用做電極、冶金及燃料等。焦化氣體經(jīng)脫硫處理后可作為制氫原料或送燃料管網(wǎng)做燃料使用。

焦化發(fā)展

正是由于延遲焦化的上述優(yōu)點(diǎn)，使得延遲焦化在中國(guó)得到了迅速的發(fā)展，這主要是因?yàn)?

⑴延遲焦化是解決柴汽比供需矛盾的有效手段。這是由于中國(guó)原油普遍偏重，且含蠟量高，柴油的收率低，國(guó)內(nèi)原油的柴油餾分收率比國(guó)外原油平均低5~7百分點(diǎn)。因此目前中國(guó)每年大約進(jìn)口80×10t柴油，同時(shí)不得不出口30×10t汽油，以求國(guó)內(nèi)供需平衡。其次是由于中國(guó)煉油企業(yè)二次加工均以催化裂化為主，柴汽比低(延遲焦化為1.94，催化裂化為0.56)，因此發(fā)展延遲焦化是解決柴汽比供需矛盾，增產(chǎn)柴油的有效辦法。⑵延遲焦化與加氫裂化相比，延遲焦化盡管存在輕質(zhì)油產(chǎn)品安定性差的缺點(diǎn)，但其較低的操作費(fèi)用(加工費(fèi)約為加氫裂化操作費(fèi)用的1/2~1/3)使其具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

由于延遲焦化具有投資少，操作費(fèi)用低，轉(zhuǎn)化深度高等優(yōu)點(diǎn)，延遲焦化已發(fā)展成為渣油輕質(zhì)化最主要的加工方法之一。因此，在目前中國(guó)資金緊張，輕油產(chǎn)品尤其是柴汽比供需矛盾突出的情況下，延遲焦化是解決這一矛盾的較理想的手段之一。

安全技術(shù)

1)生產(chǎn)特點(diǎn)

焦化廠一般由備煤、煉焦、回收、精苯、焦油、其他化學(xué)精制、化驗(yàn)和修理等車(chē)間組成。其中化驗(yàn)和修理車(chē)間為輔助生產(chǎn)車(chē)間。

備煤車(chē)間的任務(wù)是為煉焦車(chē)間及時(shí)供應(yīng)合乎質(zhì)量要求的配合煤。煉焦車(chē)間是焦化廠的主體車(chē)間。煉焦車(chē)間的生產(chǎn)流程是:裝煤車(chē)從貯煤塔取煤后，運(yùn)送到已推空的碳化室上部將煤裝入碳化室，煤經(jīng)高溫干餾變成焦炭，并放出荒煤氣由管道輸往回收車(chē)間;用推焦機(jī)將焦炭從碳化室推出，經(jīng)過(guò)攔焦車(chē)后落入熄焦車(chē)內(nèi)送往熄焦塔熄焦;之后，從熄焦車(chē)卸入涼焦臺(tái)，蒸發(fā)掉多余的水分和進(jìn)一步降溫，再經(jīng)輸送帶送往篩焦?fàn)t分成各級(jí)焦炭。回收車(chē)間負(fù)責(zé)抽吸、冷卻及吸收回收煉焦?fàn)t發(fā)生的荒煤氣中的各種初級(jí)產(chǎn)品。

2)焦化安全生產(chǎn)技術(shù)及事故預(yù)防措施

⑴防火防爆。一切防火防爆措施都是為了防止生產(chǎn)可燃(爆炸)性混合物或防止產(chǎn)生和隔離足夠強(qiáng)度的活化能，以避免激發(fā)可燃性混合物發(fā)生燃燒、爆炸。為此，必須弄清可燃(爆炸)性混合物和活化能是如何產(chǎn)生的，以及防止其產(chǎn)生和互相接近的措施。

有些可燃(爆炸)性混合物的形成是難以避免的，如易燃液體貯槽上部空間就存在可燃(爆炸)性混合物。因此，在充裝物料前，往貯槽內(nèi)先充惰性氣體(如氮)，排出蒸氣后才可避免上述現(xiàn)象發(fā)生。此外，選用浮頂式貯槽也可以避免產(chǎn)生可燃(爆炸)性混合物。其他非正常形成可燃(爆炸)性混合物的原因和預(yù)防措施如下:

⑵泄漏。泄漏是常見(jiàn)的產(chǎn)生可燃(爆炸)性混合物的原因?？扇?xì)怏w、易燃液體和溫度超過(guò)閃點(diǎn)的液體的泄漏，都會(huì)在漏出的區(qū)域或漏出的液面上產(chǎn)生可燃(爆炸)性混合物。造成泄漏的原因主要有兩個(gè):

一是設(shè)備、容器和管道本身存在漏洞或裂縫。有的是設(shè)備制造質(zhì)量差，有的是長(zhǎng)期失修、腐蝕造成的。所以，凡是加工、處理、生產(chǎn)或貯存可燃?xì)怏w、易燃液體或溫度超過(guò)閃點(diǎn)的可燃液體的設(shè)備、貯槽及管道，在投入使用之前必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格。在使用過(guò)程中要定期檢查其嚴(yán)密性和腐蝕情況。焦化廠的許多物料因含有腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)特別注意設(shè)備的防腐處理，或采用防腐蝕的材料制造。

二是操作不當(dāng)。相對(duì)地說(shuō)，這類(lèi)原因造成的泄漏事故比設(shè)備本身缺陷造成的要多些。由于疏忽或操作錯(cuò)誤造成跑油、跑氣事故很多。要預(yù)防這類(lèi)事故的發(fā)生，除要求嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)外，還必須采取防溢流措施。《焦化安全規(guī)程》規(guī)定，易燃、可燃液體貯槽區(qū)應(yīng)設(shè)防火堤，防火堤內(nèi)的容積不得小于貯槽地上部分總貯量的一半，且不得小于最大貯槽的地上部分的貯量。防火堤內(nèi)的下水道通過(guò)防火堤處應(yīng)設(shè)閘門(mén)。此閘門(mén)只有在放水時(shí)才打開(kāi)，放完水即應(yīng)關(guān)閉。

⑶放散。焦化廠許多設(shè)備都設(shè)有放散管，加工處理或貯存易燃、可燃物料的設(shè)備或貯槽，放散管放散的氣(汽)體有的本身就是可燃(爆炸)性混合物，或放出后與空氣混合成為可燃(爆炸)性混合物。《焦化安全規(guī)程》規(guī)定，各放散管應(yīng)按所放散的氣體、蒸氣種類(lèi)分別集中凈化處理后方可放散。放散有毒、可燃?xì)怏w的放散管出口應(yīng)高出本設(shè)備及鄰近建筑物4m以上。可燃?xì)怏w排出口應(yīng)設(shè)阻火器。

⑷防塵與防毒。煤塵主要產(chǎn)生在煤的裝卸、運(yùn)輸以及破碎粉碎等過(guò)程中，主要產(chǎn)塵點(diǎn)為煤場(chǎng)、翻車(chē)機(jī)、受煤坑、輸送帶、轉(zhuǎn)運(yùn)站以及破碎、粉碎機(jī)等處。一般煤場(chǎng)采用噴灑覆蓋劑或在裝運(yùn)過(guò)程中采取噴水等措施來(lái)降低粉塵的濃度。輸送帶及轉(zhuǎn)運(yùn)站主要依靠安設(shè)輸送帶通廓、局部或整體密閉防塵罩等來(lái)隔離和捕集煤塵。

破碎及粉碎設(shè)備等產(chǎn)塵點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)密閉吸風(fēng)，設(shè)置布袋除塵、濕式除塵、通風(fēng)集塵等裝置來(lái)降低煤塵濃度。

在焦化廠，一氧化碳存在于煤氣中，特別是焦?fàn)t加熱用的高爐煤氣中的一氧化碳含量在30%左右。焦?fàn)t的地下室、煙道通廓煤氣設(shè)備多，閥門(mén)啟閉頻繁，極易泄漏煤氣。所以，必須對(duì)煤氣設(shè)備定期進(jìn)行檢查，及時(shí)維護(hù)，煙道通廓的貧煤氣閥應(yīng)保證其處于負(fù)壓狀態(tài)。

為了防止硫化氫、氰化氫中毒，焦化廠應(yīng)當(dāng)設(shè)置脫硫、脫氰工藝設(shè)施。過(guò)去國(guó)內(nèi)只有城市煤氣才進(jìn)行脫硫，冶金企業(yè)一般不脫硫。至于脫氰，一般只從部分終冷水或氨氣中脫氰生產(chǎn)黃血鹽。隨著對(duì)污染嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)的提高，近年來(lái)，各焦化廠已開(kāi)始重視煤氣的脫硫脫氰問(wèn)題。為了防止硫化氫和氰化氫中毒，蒸氨系統(tǒng)的放散管應(yīng)設(shè)在有人操作的下風(fēng)側(cè)。

危險(xiǎn)因素

從裝置工藝、操作條件分析危險(xiǎn)因素

延遲焦化是在高溫條件下，熱破壞加工渣油從而得到石油焦、汽油、柴油、蠟油和氣體的二次加工裝置。焦化過(guò)程是一種熱分解和縮合的綜合過(guò)程。裝置屬于高溫(裝置最高溫度可達(dá)1000℃以上，介質(zhì)溫度最高500℃)、高壓(最高壓力3.8MPa)，易燃、易爆的裝置。裝置所用原料為常減壓的減壓渣油，其自燃點(diǎn)為230~240℃，而裝置的操作溫度多在300℃以上，一旦泄漏極易發(fā)生火災(zāi)，生產(chǎn)的干氣和汽油沸點(diǎn)和閃點(diǎn)都很低，與空氣混合均能形成爆炸性混合氣體，其爆炸極限分別為1.5%~15%(V/V)和1.4%~7.6%(V/V)。同時(shí)由于其產(chǎn)品柴油、蠟油的自燃點(diǎn)都低于裝置的操作溫度，極易發(fā)生火災(zāi)，存在較大危險(xiǎn)。