CN104714528A - 一种焦化副产品收率的控制方法 - Google Patents

一种焦化副产品收率的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种焦化副产品收率控制方法，该方法通过在不同配合煤挥发份，不同结焦时间、结焦温度的条件下，分析煤、焦炭、苯、硫磺、焦炉煤气的热值分布，计算焦炉操作引起的能量分配系数，进而研究焦化副产品收率受配煤条件、焦炉操作条件影响下的分配规律，建立一套完整的焦化副产品收率控制方法，从而指导焦化工作人员通过控制配合煤成分，改变焦炉操作条件方法提高焦化副产品收率。

Description

一种焦化副产品收率的控制方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种焦化副产品收率的控制方法。
背景技术
目前，焦化副产品的收益在焦化企业中占有越发重要的位置，如何在保证焦炭质量的前提下，提高焦化副产品的收率，一直是焦化工作者研究的一项重要课题。但是国内对焦化副产品收率预测，以及控制方法研究的成果较少。
前苏联对焦化副产预测进行了相关研究，认为焦化副产品的收率与焦炭中心温度相关，但是研究忽略焦化副产收率与结焦时间的关系，预测不准确；国内其他学者关于焦化副产的预测，大都停留在生产经验公式层面上，只能粗略的估计焦化副产的收率。
本发明针对焦化副产品收率与煤质，结焦时间和结焦温度的关系，建立起副产品收率预测模型，方便焦化技术人员控制化学产品收率，焦炭成本。
发明内容
本发明提供了一种焦化副产品收率的控制方法，该方法通过研究焦化副产品收率随配合煤条件，以及焦炉操作条件变化，建立了焦化副产品收率预测模型，进而实现对焦化副产品收率的控制，旨在为焦化工作者提供一种有效的焦化副产品收率控制方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种焦化副产品收率的控制方法，包括以下步骤：
(1)建立焦化副产品收率预测模型：建立的焦化副产品收率预测模型可通过焦化副产品实际生产数据，以及炼焦操作工艺条件进行优化；
(2)确定配合煤挥发份：根据单种煤性质、价格、焦炭等级要求，确定配合煤挥发份；
(3)焦化副产品收率计算：根据焦炭产量要求，结焦时间与结焦温度关系，确定焦炉操作条件，利用焦化副产品收率预测模型，计算焦化副产品收率；
(4)焦化副产品收率控制：如果焦化副产品收率不满足生产要求，则重新确定配合煤挥发份；如果焦化副产品收率满足生产要求，则进行生产。
进一步，所述的焦化副产品收率预测模型的建立，包括以下步骤：
①计算配合煤的总能量，配合煤总能量：
Qcoal＝(1-Ad)×(-0.00508×(Vdaf×100)2+0.2305×Vdaf×100+34.19)×1.0689-3.5103，
式中：Ad为配合煤干基灰分，Vdaf为干燥无灰基挥发份；
②计算炼焦工段反应热，配合煤的反应热由单种煤加权平均得出，每种单种煤的反应热根据单种煤的挥发份含量计算：
Vdaf＜23.34％时，△H＝0.006968×Vdaf×100，
Vdaf≥23.34％时，△H＝-0.002695×(Vdaf×100)2+0.132755×Vdaf×100-1.4677；
③计算焦化副产品能量分配系数，分配系数γ随温度、结焦时间变化方程为：
γ＝Vdaf×(11.859t+0.081T-359.94)/100，
式中：Vdaf为配合煤挥发份，23％＜Vdaf＜28％，T为结焦温度，1080℃＜T＜1330℃，t为结焦时间，25h＜t＜48h；
结焦温度与结焦时间控制需满足如下关系：
T＝0.398t2-39.54t+2062.2，(25h＜t＜48h)；
④计算焦炭的能量，焦炭能量：
Qcoke＝33.18×(1-Ad-γ×Vdaf)，
式中：γ为分配系数；
⑤根据能量分配规律，建立焦化副产品收率预测模型：
Qth＝Qcoal-Qcoke-△H＝γQblend＝Qtar+Qs+Qben+Qgas，
则每种化学产品所含能量为：Qxi＝yiQth，
式中：γ为分配系数，Qben为苯能量，Qtar为焦油能量，Qgas为净煤气能量，Qs为硫磺能量，Qblend为配合煤能量，Qth为理论副产品能量总量，Qcoal为煤能量，Qcoke为焦炭能量，Qblend为配合煤能量，△H为反应热，Qxi为第i种化学产品所含能量，yi为第i种化学产品的能量经验分配系数，yben＝0.058819301，ytar＝0.153053621，ygas＝0.786827923，ys＝2.58725×10-7；
⑥每吨干基配合煤产生化学副产品的产量：
mxi＝Qxi/qxi，
式中：Qxi为第i种化学产品所含能量，qxi为第i种化学产品的热值，MJ/kg，qben＝41.8MJ/kg，qtar＝35MJ/kg，qs＝9.196MJ/kg，qgas＝35MJ/kg。
更进一步，所述的焦化副产品预测模型的优化包括：将焦化副产品实际生产数据，以及炼焦操作工艺条件数据输入到焦化副产品收率预测模型中，优化焦化副产品收率预测模型。
进一步，所述的焦化副产品收率的控制方法中，配合煤挥发份由单种煤性质、价格、焦炭等级要求确定。
进一步，所述的焦化副产品收率计算中，焦化副产品收率根据焦炭产量要求，结焦时间与结焦温度关系，焦炉操作条件，利用焦化副产品收率预测模型计算得到。
进一步，所述的焦化副产品收率控制中，如果焦化副产品收率不满足生产要求，则重新确定配合煤挥发份；如果焦化副产品收率满足生产要求，则进行生产。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：国内目前缺少焦化副产品预测以及控制方法的相关研究成果，利用本发明专利可以帮助焦化工作者在保证不影响焦炭质量的前提下，提高焦化副产品收率。通过合理配煤，以及焦炉操作，控制焦化副产品收益最大，使焦炭净成本最低，增加焦化企业效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1为焦化副产品收率预测及控制流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
结合图1，以7.63m焦炉的一组具体实例对本发明焦化副产品收率控制方法进行详细说明：
(1)确定配合煤挥发份：根据7.63m焦炉焦炭等级要求，确定生产焦炭等级为一级(M40＞88％，M10＜5.8％，CRI＜24％，CSR＞68％，Ad＜12.5％，S＜0.7％)，配合煤挥发份Vdaf＝25.0％；
(1)建立焦化副产品收率预测模型：
①计算配合煤的总能量，配合煤总能量：
Qcoal＝(1-Ad)×(-0.00508×(Vdaf×100)2+0.2305×Vdaf×100+34.19)×1.0689-3.5103，
式中：Ad为配合煤干基灰分，Vdaf为干燥无灰基挥发份；
②计算炼焦工段反应热，配合煤的反应热由单种煤加权平均得出，每种单种煤的反应热根据单种煤的挥发份含量计算：
Vdaf＜23.34％时，△H＝0.006968×Vdaf×100，
Vdaf≥23.34％时，△H＝-0.002695×(Vdaf×100)2+0.132755×Vdaf×100-1.4677；
③计算焦化副产品能量分配系数，分配系数γ随温度、结焦时间变化方程为：
γ＝Vdaf×(11.859t+0.081T-359.94)/100，
式中：Vdaf为配合煤挥发份，23％＜Vdaf＜28％，T为结焦温度，1080℃＜T＜1330℃，t为结焦时间，25h＜t＜48h；
结焦温度与结焦时间控制需满足如下关系：
T＝0.398t2-39.54t+2062.2，(25h＜t＜48h)；
④计算焦炭的能量，焦炭能量：
Qcoke＝33.18×(1-Ad-γ×Vdaf)，
式中：γ为分配系数；
⑤根据能量分配规律，建立焦化副产品收率预测模型：
Qth＝Qcoal-Qcoke-△H＝γQblend＝Qtar+Qs+Qben+Qgas，
则每种化学产品所含能量为：Qxi＝yiQth，
式中：γ为分配系数，Qben为苯能量，Qtar为焦油能量，Qgas为净煤气能量，Qs为硫磺能量，Qblend为配合煤能量，Qth为理论副产品能量总量，Qcoal为煤能量，Qcoke为焦炭能量，Qblend为配合煤能量，△H为反应热，Qxi为第i种化学产品所含能量，yi为第i种化学产品的能量经验分配系数，yben＝0.058819301，ytar＝0.153053621，ygas＝0.786827923，ys＝2.58725×10-7；
⑥每吨干基配合煤产生化学副产品的产量：
mxi＝Qxi/qxi，
式中：Qxi为第i种化学产品所含能量，qxi为第i种化学产品的热值，MJ/kg，qben＝41.8MJ/kg，qtar＝35MJ/kg，qs＝9.196MJ/kg，qgas＝35MJ/kg。
(2)确定配合煤挥发份：根据7.63m焦炉焦炭等级要求，确定生产焦炭等级为一级(M40＞88％，M10＜5.8％，CRI＜24％，CSR＞68％，Ad＜12.5％，S＜0.7％)，配合煤挥发份Vdaf＝25.0％；
(3)焦化副产品收率计算：根据产量要求，确定结焦时间为28h，则根据结焦时间与结焦温度关系方程计算结焦温度：
T＝0.398t2-39.54t+2062.2，(25h＜t＜48h)，
经计算：取t＝28h，计算得T＝1267℃，带入预测模型：
①计算配合煤的总能量，每千克配合煤总能量按照如下方程计算：
Qcoal＝(1-Ad)×(-0.00508(Vdaf×100)2+0.2305×Vdaf×100+34.19)×1.0689-3.5103＝30.88723603(MJ/kg)
②计算炼焦工段反应热：
Vdaf≥23.34％时，
△H＝-0.002695×(Vdaf×100)2+0.132755×Vdaf×100-1.4677＝0.1735625(MJ/kg)
③计算焦化副产品能量分配系数：
γ＝Vdaf×(11.859t+0.081T-359.94)/10000＝0.8429
④计算焦炭所分配到的能量：
Qcoke＝33.18×(1-Ad-γ×Vdaf)＝22.206221(MJ/kg)
⑤根据能量分配规律，化学产品所分配到的能量：
Qth＝Qcoal-Qcoke-△H＝30.88723603-22.206221-0.1735625
＝8.50745253(MJ/kg)
Qben＝yben×Qth＝0.058819301×8.50745253＝0.500402411(MJ/kg)
Qtar＝ytar×Qth＝0.153053621×8.50745253＝1.302096415(MJ/kg)
Qgas＝ygas×Qth＝0.786827923×8.50745253＝6.693901204(MJ/kg)
Qs＝ys×Qth＝2.58725×10-7×8.50745253＝2.2010910-6(MJ/kg)
⑥每吨干基配合煤产生化学副产品的产量:
mxi＝Qxi/qxi
mben＝Qben/qben＝0.500402411/41.8＝0.01197135(kg)
mtar＝Qtar/qtar＝1.302096415/35＝0.037202755(kg)
mgas＝Qgas/qgas＝6.693901204/35＝0.19125432(kg)
ms＝Qs/qs＝2.2010910-6/9.196＝2.39353×10-7(kg)
生产要求：mben＞0.01kg，mtar大于0.03kg，mgas＞0.015kg，硫磺不做要求。通过比较可知，当结焦时间为28h，结焦温度为1267℃，配合煤挥发份为Vdaf＝25％时，化学副产品收率满足生产要求，因此最终确定配合煤挥发份为Vdaf＝25％。
分析各种焦化副产品能量随炼焦操作工艺条件变化，将数据输入到焦化副产预测模型中，优化焦化副产预测模型，根据变化大小，不断修正预测模型。
显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种焦化副产品收率的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立焦化副产品收率预测模型：建立的焦化副产品收率预测模型可通过焦化副产品实际生产数据，以及炼焦操作工艺条件进行优化；
(2)确定配合煤挥发份：根据单种煤性质、价格、焦炭等级要求，确定配合煤挥发份；
(3)焦化副产品收率计算：根据焦炭产量要求，结焦时间与结焦温度关系，确定焦炉操作条件，利用焦化副产品收率预测模型，计算焦化副产品收率；
(4)焦化副产品收率控制：如果焦化副产品收率不满足生产要求，则重新确定配合煤挥发份；如果焦化副产品收率满足生产要求，则进行生产。
2.根据权利要求1所述的焦化副产品收率的控制方法，其特征在于，所述的焦化副产品收率预测模型的建立包括以下步骤：
①计算配合煤的总能量，配合煤总能量：
Qcoal＝(1-Ad)×(-0.00508×(Vdaf×100)2+0.2305×Vdaf×100+34.19)×1.0689-3.5103，
式中：Ad为配合煤干基灰分，Vdaf为干燥无灰基挥发份；
②计算炼焦工段反应热，配合煤的反应热由单种煤加权平均得出，每种单种煤的反应热根据单种煤的挥发份含量计算：
Vdaf＜23.34％时，△H＝0.006968×Vdaf×100，
Vdaf≥23.34％时，△H＝-0.002695×(Vdaf×100)2+0.132755×Vdaf×100-1.4677；
③计算焦化副产品能量分配系数，分配系数γ随温度、结焦时间变化方程为：
γ＝Vdaf×(11.859t+0.081T-359.94)/100，
式中：Vdaf为配合煤挥发份，23％＜Vdaf＜28％，T为结焦温度，1080℃＜T＜1330℃，t为结焦时间，25h＜t＜48h；
结焦温度与结焦时间控制需满足如下关系：
T＝0.398t2-39.54t+2062.2，(25h＜t＜48h)；
④计算焦炭的能量，焦炭能量：
Qcoke＝33.18×(1-Ad-γ×Vdaf)，
式中：γ为分配系数；
⑤根据能量分配规律，建立焦化副产品收率预测模型：
Qth＝Qcoal-Qcoke-△H＝γQblend＝Qtar+Qs+Qben+Qgas，
则每种化学产品所含能量为：Qxi＝yiQth，
式中：γ为分配系数，Qben为苯能量，Qtar为焦油能量，Qgas为净煤气能量，Qs为硫磺能量，Qblend为配合煤能量，Qth为理论副产品能量总量，Qcoal为煤能量，Qcoke为焦炭能量，Qblend为配合煤能量，△H为反应热，Qxi为第i种化学产品所含能量，yi为第i种化学产品的能量经验分配系数，yben＝0.058819301，ytar＝0.153053621，ygas＝0.786827923，ys＝2.58725×10-7；
⑥每吨干基配合煤产生化学副产品的产量：
mxi＝Qxi/qxi，
式中：Qxi为第i种化学产品所含能量，qxi为第i种化学产品的热值，MJ/kg，qben＝41.8MJ/kg，qtar＝35MJ/kg，qs＝9.196MJ/kg，qgas＝35MJ/kg。
3.根据权利要求1所述的焦化副产品收率的控制方法，其特征在于，所述的焦化副产品预测模型的优化包括：将焦化副产品实际生产数据，以及炼焦操作工艺条件数据输入到焦化副产品收率预测模型中，优化焦化副产品收率预测模型。
4.根据权利要求1所述的焦化副产品收率的控制方法，其特征在于，配合煤挥发份由单种煤性质、价格、焦炭等级要求确定。
5.根据权利要求1所述的焦化副产品收率的控制方法，其特征在于，焦化副产品收率根据焦炭产量要求，结焦时间与结焦温度关系，焦炉操作条件，利用焦化副产品收率预测模型计算得到。
6.根据权利要求1所述的焦化副产品收率的控制方法，其特征在于，所述的焦化副产品收率控制中，如果焦化副产品收率不满足生产要求，则重新确定配合煤挥发份；如果焦化副产品收率满足生产要求，则进行生产。
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