CN103864014B - 一种焦炉废气利用装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉废气利用装置及其方法，具体涉及一种主要含CO₂和水的焦炉废气的热量利用和CO₂利用的系统工艺。属于焦化技术领域。该装置中，焦炉通过压缩机连接重整器，重整器上端设有合成气出口，通过增压机连接化学品合成器；重整器下端设有废气出口，废气经热交换器后通往一级气液分离器，一级气液分离器通过气体热交换器连接二级气液分离器，二级气液分离器上端的气体出口通往重整器；一级气液分离器下端通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，化学品合成器下端连接低温蒸汽用户，水最终排入蓄水池。采用本方法实现了CO₂和水的综合利用以及热能的循环利用，实现了节能减排；本装置新建和改造成本低，易于推广应用。

Description

一种焦炉废气利用装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种焦炉废气利用装置及其方法，具体涉及一种主要含CO₂和水的焦炉废气的热量利用和CO₂利用的系统工艺。属于焦化技术领域。

背景技术

从目前整个焦化产业链来看，炼焦过程与焦炉煤气转化利用过程相互独立，生产过程之间耦合程度偏低，能源资源在整个生产链过程不能达到物尽其用，造成了整个产业链集成度偏低，整体能量、元素利用效率偏低，近一半焦炉煤气直接燃烧用于自身加热，排放出大量CO₂，大部分的C元素并没有得到有效利用，这极大浪费了宝贵的C资源，还造成环境污染；降低了能效和经济效益。这本身就是一种工艺过程与元素利用的不合理匹配。上述一对矛盾问题直接降低了整个产业链在环保、经济、能效等方面的性能。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种焦炉废气利用装置及其方法，焦炉废气的热量可用于重整器和化学品合成的反应供热；废气中的CO₂可以与净焦炉煤气重整制合成气，进一步生产下游化学产品；而水通过分离可以作为循环水在工艺系统中使用，也可加热制蒸汽给工艺系统提供热源，还可以用作熄焦用水，省却了外来用水，解决了煤化工行业需水量大的问题。

本发明提供的一种焦炉废气利用装置及应用，废气先提供给重整器热量，然后采用多级气液分离将CO₂分离后与焦炉煤气混合进入重整器中制合成气，接着合成气再进入化学品合成器制化学品；分离的水经脱盐处理后作为冷却水返回一级气液分离器进行热交换产生蒸汽，该蒸汽来提供化学品合成器的热量，后经低温蒸汽用户后进入蓄水池，供其他用途；同时在整个系统中综合利用热量，实现了节能减排。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种焦炉废气利用装置，包括焦炉、焦炉煤气气柜、重整器、一级气液分离器、膨胀闪蒸器、二级气液分离器、化学品合成器、低温蒸汽用户、水处理器；焦炉通过压缩机连接重整器，重整器上端设有合成气出口，重整器上端通过增压机连接化学品合成器；重整器下端设有废气出口，重整器下端依次连接焦炉煤气预热器、蒸汽过热器，然后通往一级气液分离器，一级气液分离器上端出口通过气体热交换器连接二级气液分离器，二级气液分离器上端的气体出口连接重整器的上端；一级气液分离器下端出口通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，化学品合成器下端连接低温蒸汽用户，水最终排入蓄水池。

所述气液分离器为螺旋式管路换热器。

所述膨胀闪蒸器和低温蒸汽用户的出口连接蓄水池，蓄水池与水处理器连接，水处理器的出口通过脱盐水预热器连接一级气液分离器下端的冷却水入口。

所述一级气液分离器的蒸汽出口通往化学品合成器。

所述重整器为CO₂、水蒸汽和焦炉煤气重整制合成气的反应器。

所述化学品合成器为合成甲醇、二甲醚、烯烃、丙烯、汽油的任一种。

一种焦炉废气利用的方法，是采用上述焦炉废气利用装置的方法，包括以下步骤：

I、废气供热及废气的分离：

焦炉产生的废气通过废气主管经压缩机进入重整器加热套提供所需热量，出来后再经焦炉煤气预热器、蒸汽过热器换热后进入一级气液分离器，从上进入沿螺旋管向下到底部再从另一端螺旋管向上到顶端，主要含CO₂的饱和水蒸汽从顶侧输出，再经气体热交换器降温后进入二级气液分离器，从顶端分离出CO₂，底端分离出溶解有CO₂的水；

II、CO₂的利用：

步骤I中一级气液分离器底端分离出溶解CO₂的过热水，经脱盐水预热器换热降温后与二级分离器分离出的水一同进入膨胀闪蒸器，闪蒸出的CO₂经气体换热器换热升温后，与I中二级气液分离器分离出的CO₂混合，再与气柜出来的预热后的焦炉煤气混合进入重整器重整制合成气，合成气再经增压机提升压力后进入化学品合成器合成化学品；

III、水的利用：

步骤II中膨胀闪蒸器分离出的水进入蓄水池，再经水处理器得到脱盐水，脱盐水通过脱盐水预热器预热后进入I中一级气液分离器吸收废气中的热量产生低压蒸汽；

IV、蒸汽的利用：

步骤III中产生的低压蒸汽从一级气液分离器的顶端输出，通过蒸汽过热器换热升温后进入化学品合成器加热套提供热量，化学品合成器出来的低温蒸汽再提供给低温蒸汽用户使用，最后以液体水送入蓄水池，供其他用途使用。

本发明一种焦炉废气利用工艺及应用，优点在于：

（1）充分利用了焦炉加热系统中的废气，把废气中的CO₂作为重要化工原料再利用，废气中的水不仅回收而且还作为提供热量的介质使废气中的热量得到充分的利用。

（2）本工艺装置不仅利用了废气、废热，且最终产物是水，无其他污染物产生，属于绿色环保的工艺装置。

（3）气液分离器采用螺旋式管路，利于气体的换热分离。

（4）本工艺采用的装置组成简单，建设所需费用低，在现有基础上改造成本低，易于推广应用。

附图说明

图1是本发明焦炉废气利用的工艺流程示意图。

1—焦炉；2—压缩机； 3—重整器； 4—焦炉煤气预热器； 5—蒸汽过热器； 6—一级气液分离器； 7—气体热交换器； 8—二级气液分离器； 9—脱盐水预热器；10—膨胀闪蒸器； 11—蓄水池； 12—水处理器； 13—化学品合成器；14—低温蒸汽用户；15—焦炉煤气气柜； 16—增压机。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：焦炉废气利用装置

图1示出了本发明焦炉废气利用的工艺流程示意图。

图1中的虚线表示蒸汽的工艺路线。

一种焦炉废气利用装置，包括焦炉1、焦炉煤气气柜15、重整器3、一级气液分离器6、膨胀闪蒸器10、二级气液分离器8、化学品合成器13、低温蒸汽用户14、水处理器12；焦炉1通过压缩机2连接重整器3，重整器3上端设有合成气出口，重整器3上端通过增压机16连接化学品合成器13；重整器3下端设有废气出口，重整器3下端依次连接焦炉煤气预热器4、蒸汽过热器5，然后通往一级气液分离器6，一级气液分离器6上端出口通过气体热交换器7连接二级气液分离器8，二级气液分离器8上端的气体出口连接重整器3的上端；一级气液分离器6下端出口通过脱盐水预热器9连接膨胀闪蒸器10，化学品合成器13下端连接低温蒸汽用户14，水最终排入蓄水池11。

所述气液分离器为螺旋式管路换热器。

所述膨胀闪蒸器10和低温蒸汽用户14的出口连接蓄水池11，蓄水池11与水处理器12连接，水处理器12的出口通过脱盐水预热器9连接一级气液分离器6下端的冷却水入口。

所述一级气液分离器6的蒸汽出口通往化学品合成器13。

所述重整器为CO₂、水蒸汽和焦炉煤气重整制合成气的反应器。

所述化学品合成器为合成甲醇、二甲醚、烯烃、丙烯、汽油的任一种。

实施例2：焦炉废气利用方法

具体步骤为：

(1)废气供热及废气的分离：

焦炉1排出450℃的废气以10000 kmol/h通过压缩机2增压到4.0MPa后进入重整器3，出来气体温度降为400℃，经焦炉煤气预热器4和蒸汽过热器5后降温到350℃，压力降到3.94MPa，进入一级气液分离器6，通过与水处理器12过来的脱盐水热交换后，顶端输出CO₂水蒸汽（出口温度230℃、压力3.92MPa），其中CO₂1951 kmol/h（含量31.44 v%），H₂O 4253.03 kmol/h（含量68.56%），再经气体热交换器降温后进入二级气液分离器8，温度降到63℃，从顶端分离出CO₂，底端分离出溶解有CO₂的水；

（2）CO₂的利用：

步骤I中一级气液分离器底端分离出溶解CO₂的过热水，经脱盐水预热器换热降温后与二级分离器分离出的水一同进入膨胀闪蒸器，闪蒸出的CO₂经气体热交换器7换热升温后，与从二级气液分离器顶输出的含99.2%的CO₂混合，输入重整器3；与来自焦炉煤气气柜15的预热后的焦炉煤气混合，重整制合成气，合成气再经增压机16提升压力后进入化学品合成器13合成化学品；

（3）水的利用和蒸汽的利用：

一级气液分离器6底部输出230℃过热水3795.19 kmol/h（其中含CO₂ 6.56 v%），再经脱盐水预热器9降温到172℃，与二级气液分离器8底部输出的水一同进入膨胀闪蒸器10，闪蒸器10分离出的水输送到蓄水池11备用。蓄水池11的水经水处理器12得到40℃脱盐水经预热器9加热到105℃，进入一级气液分离器6夹套吸收废气的热量后得到158℃的富热蒸汽，再经蒸汽过热器5升温到246℃后送入化学品合成器13提供反应所需热量，最后输送到低温蒸汽用户14，使用后降温下来的水输入蓄水池11备用。焦炉煤气气柜15的净焦炉煤气经煤气预热器4预热到360℃后与热交换器7和分离器8输出的CO₂混合进入重整器3，重整后的合成气经增压机16增压后输入到化学合成器13中合成化学产品。

以上实施例仅结合附图对本发明的具体实施方式进行了说明，而并非对其保护范围进行限制；本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的技术方案的基础上，其依然可以对前述实施例不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焦炉废气利用装置，包括焦炉、焦炉煤气气柜、重整器、化学品合成器、低温蒸汽用户、水处理器；其特征在于：还包括一级气液分离器、膨胀闪蒸器、二级气液分离器；焦炉通过压缩机连接重整器，重整器上端设有合成气出口，重整器上端通过增压机连接化学品合成器；重整器下端设有废气出口，重整器下端依次连接焦炉煤气预热器、蒸汽过热器，然后通往一级气液分离器，一级气液分离器上端出口通过气体热交换器连接二级气液分离器，二级气液分离器上端的气体出口连接重整器的上端；一级气液分离器下端出口通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，化学品合成器下端连接低温蒸汽用户，水最终排入蓄水池。

2.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述气液分离器为螺旋式管路换热器。

3.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述膨胀闪蒸器和低温蒸汽用户的出口连接蓄水池，蓄水池与水处理器连接，水处理器的出口通过脱盐水预热器连接一级气液分离器下端的冷却水入口。

4.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述一级气液分离器的蒸汽出口通往化学品合成器。

5.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述重整器为CO₂、水蒸汽和焦炉煤气重整制合成气的反应器。

6.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述化学品合成器为合成甲醇、二甲醚、烯烃、汽油的任一种。

7.一种焦炉废气利用的方法，是采用权利要求1~6任一项所述的焦炉废气利用装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

I、废气供热及废气的分离：

焦炉产生的废气通过废气主管经压缩机进入重整器加热套，为重整反应提供所需热量，出来后再经焦炉煤气预热器、蒸汽过热器换热后进入一级气液分离器，从上进入沿螺旋管向下到底部再从另一端螺旋管向上到顶端，主要含CO₂的饱和水蒸汽从顶侧输出，再经气体热交换器降温后进入二级气液分离器，从顶端分离出CO₂，底端分离出溶解有CO₂的水；

II、CO₂的利用：

步骤I中一级气液分离器底端分离出溶解CO₂的过热水，经脱盐水预热器换热降温后与二级分离器分离出的水一同进入膨胀闪蒸器，闪蒸出的CO₂经气体换热器换热升温后，与I中二级气液分离器分离出的CO₂混合，再与焦炉煤气气柜出来的预热后的焦炉煤气混合进入重整器重整制合成气，合成气再经增压机提升压力后进入化学品合成器合成化学品；

III、水的利用：

步骤II中膨胀闪蒸器分离出的水进入蓄水池，再经水处理器得到脱盐水，脱盐水通过脱盐水预热器预热后进入I中一级气液分离器吸收废气中的热量产生低压蒸汽；

IV、蒸汽的利用：

步骤III中产生的低压蒸汽从一级气液分离器的顶端输出，通过蒸汽过热器换热升温后进入化学品合成器加热套提供热量，化学品合成器出来的低温蒸汽再提供给低温蒸汽用户使用，最后以液体水送入蓄水池，供其他用途使用。