焦化（有机物质碳化变焦的过程）
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更新时间：2023-05-20
焦化
本词条是多义词，共2个义项
有机物质碳化变焦的过程
基本信息
| 中文名 | 焦化 |
| 外文名 | pyrogenation |
| 分类 | 化工 |
| 性质 | 有机物质碳化变焦的过程 |
简介
亦称高温干馏或炼焦。煤干馏方法之一，指以煤为原料，在隔绝空气条件下在焦炉中加热(900～1100℃)以制取焦炭的过程。焦化过程除获得产品焦炭外，还副产焦炉煤气和多种炼焦化学产品。每吨干配煤可得焦炭约0.7～0.8t，焦炉煤气300～350m3 ,炼焦化学产品约0.03～0.06t。
沿革煤焦化技术大规模用于工业生产始于18世纪。当时，传统的木炭炼铁因木材日益紧缺而受到限制，需要寻找代用燃料。1735年，在英国用烟煤制得的焦炭炼铁，这标志着焦化工业发展的开始。此后，焦化技术不断变革，从原始的成堆干馏，经过窑炉、倒焰炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉等各发展阶段，形成了现代的炼焦过程。
炼焦用煤炼焦用煤最重要的特性是要求具有一定的粘结性，即粉状煤料加热时能软化、熔融，经过胶质状态，使煤粒彼此结合，固化成坚实的块状焦。此外，要求灰分、硫分杂质含量低。按中国煤分类方案，炼焦用煤主要的牌号是焦煤、肥煤、气煤和瘦煤(见煤化学)。其中只有焦煤能单独炼成质量较好的焦炭，但这类煤的贮量很少。为扩大炼焦用煤来源和改善焦炭质量，通常采用配煤炼焦。即根据各牌号煤的结焦特性，通过配煤实验，找到合适的配合比例，炼出合格的焦炭。除了配煤炼焦以外，在炼焦工艺上采用捣固炼焦,配型煤炼焦以及仍在继续改进的干燥、预热煤料直接入炉的工艺，这些提高入炉煤料堆密度的方法，都能有效地增加弱粘煤的用量。此外，在较瘦煤料中配入粘结剂，在较肥的煤料中配入瘦化剂，对于非炼焦用煤则先制成型煤、再进行单独焦化等，均可获得有一定强度的块焦型焦。
成焦过程煤由常温经过干馏到焦炭成熟，要经历煤干燥和预热、形成胶质体、缩合结焦等阶段。煤在炭化室中成焦过程实际是成层结焦，因为热量是从两侧炉墙供给，而煤的热导率又低，平行于炉墙的各层煤料之间有较大的温度差。这样，在同一时间内，离炉墙不同距离的各层煤料处于不同的成焦阶段，靠近炉墙的煤层先成焦，而后一层层地向炭化室轴线中心推移，当焦炭层从两侧扩展到炭化室中心并会合时，成焦过程即结束，整个成焦时间大约13～18h。
近年来，已提出了一种新的成焦理论，即所谓中间相理论。它是从光学物理的角度研究成焦过程，认为在煤热解的胶质体液态中存在一种液晶(中间相)结构，而这种液晶是来源于镜煤，并与焦炭的结构有密切的关系。
焦化
炼化学产品
存在问题
企业数量众多，规模小，布局分散，产业集中度低，技术装备整体落后，排放污染重、化工产品回收和综合利用与集中加工不足，精深加工技术落后，产品品种少，质量水平低，产能过剩、经济效益不高。
延迟工艺
原料
延迟焦化原料可以是重油、渣油、甚至是沥青。延迟焦化产物分为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。对于国产渣油，其气体收率为7.0——10%，粗汽油收率为8.2——16.0%，柴油收率为22.0——28.66%，蜡油收率为23.0——33.0%，焦炭收率为15.0——24.6%，外甩油为1——3.0%。焦化汽油和焦化柴油是延迟焦化的主要产品，但其质量较差。焦化汽油的辛烷值很低，一般为51——64（MON），柴油的十六烷值较高，一般为50——58。但两种油品的烯烃含量高，硫、氮、氧等杂质含量高，安定性差，只能作半成品或中间产品，城经过精制处理后，才能作为汽油和柴油的调和组分。焦化蜡油由于含硫、氮化合物、胶质、残炭等含量高，是二次加工的劣质蜡油，目前通常掺炼到催化或加氢裂化作为原料。石油焦是延迟焦化过程的重要产品之一，根据质量不同可用做电极、冶金及燃料等。焦化气体经脱硫处理后可作为制氢原料或送燃料管网做燃料使用。
发展
正是由于延迟焦化的上述优点，使得延迟焦化在中国得到了迅速的发展，这主要是因为：
⑴延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾的有效手段。这是由于中国原油普遍偏重，且含蜡量高，柴油的收率低，国内原油的柴油馏分收率比国外原油平均低5——7百分点。因此目前中国每年大约进口80×104t柴油，同时不得不出口30×104t汽油，以求国内供需平衡。其次是由于中国炼油企业二次加工均以催化裂化为主，柴汽比低（延迟焦化为1.94，催化裂化为0.56），因此发展延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾，增产柴油的有效办法。⑵延迟焦化与加氢裂化相比，延迟焦化尽管存在轻质油产品安定性差、操作费用低（加工费约为加氢裂化操作费用的1/2——1/3），使其具有较强的竞争力。
安全技术
1）生产特点
焦化厂一般由备煤、炼焦、回收、精苯、焦油、其他化学精制、化验和修理等车间组成。其中化验和修理车间为辅助生产车间。备煤车间的任务是为炼焦车间及时供应合乎质量要求的配合煤。炼焦车间是焦化厂的主体车间。炼焦车间的生产流程是：装煤车从贮煤塔取煤后，运送到已推空的碳化室上部将煤装入碳化室，煤经高温干馏变成焦炭，并放出荒煤气由管道输往回收车间；用推焦机将焦炭从碳化室推出，经过拦焦车后落入熄焦车内送往熄焦塔熄焦；之后，从熄焦车卸入凉焦台，蒸发掉多余的水分和进一步降温，再经输送带送往筛焦炉分成各级焦炭。回收车间负责抽吸、冷却及吸收回收炼焦炉发生的荒煤气中的各种初级产品。
2）焦化安全生产技术及事故预防措施
⑴防火防爆。一切防火防爆措施都是为了防止生产可燃（爆炸）性混合物或防止产生和隔离足够强度的活化能，以避免激发可燃性混合物发生燃烧、爆炸。为此，必须弄清可燃（爆炸）性混合物和活化能是如何产生的，以及防止其产生和互相接近的措施。
有些可燃（爆炸）性混合物的形成是难以避免的，如易燃液体贮槽上部空间就存在可燃（爆炸）性混合物。因此，在充装物料前，往贮槽内先充惰性气体（如氮），排出蒸气后才可避免上述现象发生。此外，选用浮顶式贮槽也可以避免产生可燃（爆炸）性混合物。其他非正常形成可燃（爆炸）性混合物的原因和预防措施如下：
⑵泄漏。泄漏是常见的产生可燃（爆炸）性混合物的原因。可燃气体、易燃液体和温度超过闪点的液体的泄漏，都会在漏出的区域或漏出的液面上产生可燃（爆炸）性混合物。造成泄漏的原因主要有两个：
一是设备、容器和管道本身存在漏洞或裂缝。有的是设备制造质量差，有的是长期失修、腐蚀造成的。所以，凡是加工、处理、生产或贮存可燃气体、易燃液体或温度超过闪点的可燃液体的设备、贮槽及管道，在投入使用之前必须经过验收合格。在使用过程中要定期检查其严密性和腐蚀情况。焦化厂的许多物料因含有腐蚀性介质，应特别注意设备的防腐处理，或采用防腐蚀的材料制造。
二是操作不当。相对地说，这类原因造成的泄漏事故比设备本身缺陷造成的要多些。由于疏忽或操作错误造成跑油、跑气事故很多。要预防这类事故的发生，除要求严格按标准化作业外，还必须采取防溢流措施。《焦化安全规程》规定，易燃、可燃液体贮槽区应设防火堤，防火堤内的容积不得小于贮槽地上部分总贮量的一半，且不得小于最大贮槽的地上部分的贮量。防火堤内的下水道通过防火堤处应设闸门。此闸门只有在放水时才打开，放完水即应关闭。
⑶放散。焦化厂许多设备都设有放散管，加工处理或贮存易燃、可燃物料的设备或贮槽，放散管放散的气（汽）体有的本身就是可燃（爆炸）性混合物，或放出后与空气混合成为可燃（爆炸）性混合物。《焦化安全规程》规定，各放散管应按所放散的气体、蒸气种类分别集中净化处理后方可放散。放散有毒、可燃气体的放散管出口应高出本设备及邻近建筑物4m以上。可燃气体排出口应设阻火器。
⑷防尘与防毒。煤尘主要产生在煤的装卸、运输以及破碎粉碎等过程中，主要产尘点为煤场、翻车机、受煤坑、输送带、转运站以及破碎、粉碎机等处。一般煤场采用喷洒覆盖剂或在装运过程中采取喷水等措施来降低粉尘的浓度。输送带及转运站主要依靠安设输送带通廓、局部或整体密闭防尘罩等来隔离和捕集煤尘。
危险因素
1从装置边生产边施工的主要内容分析危险因素
装置运行期间主要需完成的改造工程量为：新焦碳塔塔体、钢结构预制、安装；新加热炉钢结构预制、安装及加热炉的制作；新焦碳塔、加热炉部分管线的预制和安装；新增放空塔的安装；焦碳塔、加热炉及其他设备基础施工；新增换热器、空冷器的安装和配管；DN500、DN600管线的安装；泵区、分馏区部分管线、仪表槽盒的安装等。从施工内容分析主要存在的危险因素有：
3）碳塔塔体、管线、钢结构、加热炉的钢结构、管线、换热器、放空塔、DN500、DN600管线安装吊装作业，存在吊装危险及对周围设备和管线的损坏；
4）焦碳塔、加热炉及其他动设备基础土建施工地面开挖，装置通道出现沟、坑易造成人员伤害；
2从装置边生产边施工的周围环境分析危险因素
1）焦碳塔、加热炉的安装空间较小，安装高度大，最高达到了102m，吊装的重量大，最重达到了200t，同时东靠正在运行的炉——30l和塔——201，南侧紧邻装置的主马路，北边是高压泵房，西侧有焦池和沉降池。其施工的主要危险因素有：
②安装空间狭窄、施工交叉作业较多，易碰撞周围设备管线；
2）新增的放空塔南侧近邻气压机区，西侧靠近加热炉进料罐V-104，北侧有封油罐V-401。下方有运行地汽油泵B-111/112，紫油冲洗油泵B-113/114，封油泵B406/407。其施工地主要危险因素有：
①周围环境为汽油、柴油、瓦斯、油气及地漏和下水井，动火时易发生燃烧爆炸；
②吊装时有一根DN20的汽油线和DN50的风线进行处理，易破坏管线发生火灾。
③罐体吊装属大型设备吊装，存在吊装危险及对周围设备管线的损坏。
3）新增空冷器和换热器的安装在冷换区，高度从7m——22m，周围主要有换热器、管线、地漏和下水井以及汽油、柴油、油气。施工的主要危险因素有：
①地漏、地沟、下水井含油，汽油、柴油、油气的泄漏，施工动火易引燃；
②施工易碰撞周围设备管线。
4）DN500、DN600线以及仪表槽盒的安装，施工的区域多、面广，从加热炉到泵区、冷换区、气压机区，周围环境主要有机泵、管线、地漏、地沟、下水井，施工的主要危险因素有：
①地漏、地沟、下水井含油，施工动火易引燃；
②施工易碰撞周围设备管线；
③周围环境的油品、油气、瓦斯较多，施工动火易发生燃烧爆炸；
④施工的机具、设备、管架容易造成人员摔伤、碰伤等人身事故。
3从装置工艺、操作条件分析危险因素
延迟焦化是在高温条件下，热破坏加工渣油从而得到石油焦、汽油、柴油、蜡油和气体的二次加工装置。焦化过程是一种热分解和缩合的综合过程。装置属于高温（装置最高温度可达1000℃以上，介质温度最高500℃）、高压（最高压力3.8MPa），易燃、易爆的装置。装置所用原料为常减压的减压渣油，其自燃点为230——240℃，而装置的操作温度多在300℃以上，一旦泄漏极易发生火灾，生产的干气和汽油沸点和闪点都很低，与空气混合均能形成爆炸性混合气体，其爆炸极限分别为1.5%——15%(V/V）和1.4%——7.6%（V/V）。同时由于其产品柴油、蜡油的自燃点都低于装置的操作温度，极易发生火灾，存在较大危险。为了加大装置的处理量，装置实行单程+18h生焦，生产组织难度较大，操作变动频繁；同时设备运行时间较长，许多设备超负荷运行；尤其加热炉运行时间长，存在一定程度的结焦；受改造的影响，生产管理人员较少，部分设备带病运行。改造施工的危险因素有：燃烧爆炸对人员的伤害以及设备损坏、财产损失。
发展现状
2014年上半年，全国规模以上焦化企业实现主营业务收入2614.46亿元，同比下降6.34%；盈亏相抵实现利润为-32.89亿元，同比下降420%；焦化企业的亏损面达53.04%，亏损企业合计亏损额99.67亿元。企业的生存与发展、生产经营陷入前所未有的困境。
今年以来，焦炭价格持续下跌，出现了多年罕见的局面。2013年，焦炭平均价格为1396元/吨，其中最高价格为1632元/吨，最低价格为1260元/吨。1～6月份，焦炭平均价格为1122元/吨，其中最高价格为1268元/吨，最低价格为1069元/吨。焦炭平均价格同比下降274元/吨，下降幅度近20%；而部分地区焦炭价格最高下跌逾400元/吨。
《焦化行业深度评估及投资前景预测51report》分析认为，焦炭价格大幅下滑，既有炼焦煤价格下降的因素影响，更反映出国内焦炭市场需求疲软、产能严重过剩、定价机制不严谨的无序竞争状态。一些地区炼焦企业开工率较低、企业生产不稳定，对炼焦化工产品的生产和经营效益产生了很大影响；企业平均负债率高达77.8%、银行贷款难度加大等因素，使多数焦化企业生产经营陷入空前的困境。
目前影响焦化行业总体经济运行的原因，一方面是全球经济复苏仍在深刻调整之中，我国宏观经济运行反映出较为明显的下行压力，焦炭市场需求疲软，节能减排的刚性约束与日俱增。而另一方面则是焦化行业自身存在的问题，目前炼焦企业产能集中度偏低、规模偏小，产品同质化严重。尤其是煤焦油、苯精制等企业，加工规模小，产品质量不高，属低级粗加工层次，一些炼焦过程中独有的特种化工产品不能合理、有效地提取。
化学工业
炼焦化学工业是煤炭化学工业的一个重要部分，煤炭主要加工方法包括高温炼焦（950---1050摄氏度）、中温炼焦、低温炼焦等三种方法。冶金行业一般采用高温炼焦来获得焦炭和回收化学产品。产品焦炭可作高炉冶炼的燃料，也可用于铸造、有色金属冶炼、制造水煤气；可用于制造生产合成氨的发生炉煤气，也可用来制造电石，以获得有机合成工业的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氢、粗苯等产品，并获得净焦炉煤气、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，这些产品广泛用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。净焦炉煤气可供民用和作为工业燃料。煤气中的氨可用来制造硫酸铵、浓氨水、无水氨等。炼焦化学工业的产品已达数百种，中国炼焦化学工业已能从焦炉煤气、焦油和粗苯中制取一百多种化学产品，这对中国的国民经济发展具有十分重要的意义。
中国是焦化产品生产、消费以及出口大国，焦化产品广泛用与化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业，近年来焦化产业得到快速发展。山西省是中国第一产焦大省，2006年生产焦炭9200万吨，约占全国的三分之一，焦炭资源出口供应量约占全国总量的80%，多年以来，山西焦炭在国际贸易市场上的比重均超过50%。
焦化
生产流程
焦化厂一般由备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间组成。
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初冷器之前，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。
