CN103923707A - 一种半水煤气中焦油的分离方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半水煤气中焦油的分离方法及装置，包括降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元；其中，降温单元，用于将半水煤气进行降温处理，并将降温后的半水煤气送至分离单元；分离单元，用于接收来自降温单元输送来的半水煤气，并将半水煤气进行焦油分离操作，完成焦油分离操作后进行复热处理后送至水洗单元；水洗单元，用于接收来自分离单元的半水煤气，并对半水煤气进行甲醇分离操作；萃取单元，用于接收来自分离单元中含焦油的甲醇溶液、水洗单元中甲醇水溶液，对甲醇溶液进行焦油分离、甲醇萃取操作。本发明可应用于半水煤气净化技术领域，本发明通过低温分离、低温洗涤进行焦油分离，使得轻质焦油的含量大大降低。

Description

一种半水煤气中焦油的分离方法及装置

技术领域

本发明涉及半水煤气净化技术领域，尤其是一种半水煤气中焦油的分离方法。

背景技术

目前，以烟煤为原材料通过采用固定床富氧连续气化制得的半水煤气中不可避免的含有一定量的焦油；由于这些焦油的存在，不免会对后续的压缩工段、变换工段、脱碳工段、精炼工段以及合成工段均生产都会产生不同程度的影响，降低上述工段长周期运行的稳定性。

为解决半水煤气中含有焦油这一问题，现有技术中主要采用多级水洗除焦油和静电除焦油的方法来除去半水煤气中所含有的焦油，上述多级水洗除焦油、静电除焦油对于半水煤气中的重质焦油脱除效果较好，然而对半水煤气中含有的轻质焦油，却很难除去，含有轻质焦油的半水煤气仍然对后续工段的稳定运行产生重要的影响；同时，半水煤气所含有的轻质焦油难以进行回收、循环利用，不符合资源综合利用的发展理念。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半水煤气中焦油的分离方法，能够有效的分离半水煤气中所含有的焦油，并将焦油进行回收进行资源循环利用；同时提供一种实现上述半水煤气中焦油的分离方法的装置，能够实现的半水煤气中的焦油分离操作，并将焦油进行回收进行资源循环利用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将半水煤气首先通过第一煤气换热器进行初次降温，然后将半水煤气送至气液分离器中进行气液分离操作，进而将分离后的半水煤气中加入少量甲醇后送至第二煤气换热器中进行再次降温操作，进而进入氨冷器中完成第三次降温操作；

（2）将完成降温后的半水煤气送至预洗塔后，与预洗塔中的低温甲醇逆流接触，完成半水煤气的焦油分离操作；

（3）将完成分离焦油操作的半水煤气进入第二煤气换热器进行冷量回收，进而进入第一煤气换热器再次进行冷量回收，然后送至水洗塔中进行甲醇分离操作，分离出甲醇的半水煤气可以进入后续工段；

（4）将预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取塔，进行甲醇水溶液中的焦油的分离操作；进而将萃取后的甲醇液体与水洗塔中的甲醇水溶液进入精馏塔，进行甲醇的分离操作；分离出的焦油进行回收，分离出的甲醇再次进入系统循环利用。

上述半水煤气中焦油的分离方法还可具有如下特点：所述半水煤气初次降温后的温度值控制为5～10℃；再次降温后的温度值控制为-25～-20℃，第三次降温后温度值控制为-35～-30℃；

所述半水煤气经过两次冷量回收操作后的温度值控制为30～35℃。

上述半水煤气中焦油的分离方法还可具有如下特点：所述低温甲醇的温度值控制在-40℃以下。

上述半水煤气中焦油的分离方法还可具有如下特点：所述萃取塔中的萃取剂为水洗塔中的甲醇水溶液。

上述半水煤气中焦油的分离方法还可具有如下特点：其特征在于，所述步骤均在压力小于等于1.6MPa的环境中进行操作。

对应的，本发明还提供了一种采用上述方法的半水煤气中焦油的分离装置，其特征在于，包括降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元；其中，

降温单元，用于将半水煤气进行降温处理，并将降温后的半水煤气送至分离单元；

分离单元，用于接收来自降温单元输送来的半水煤气，并将半水煤气进行焦油分离操作，完成焦油分离操作后进行复热处理后送至水洗单元；

水洗单元，用于接收来自分离单元的半水煤气，并对半水煤气进行甲醇分离操作；

萃取单元，用于接收来自分离单元中含焦油的甲醇溶液、水洗单元中甲醇水溶液，对甲醇溶液进行焦油分离、甲醇萃取操作。

上述半水煤气中焦油的分离装置还可具有如下特点：

所述降温单元包括第一煤气换热器、气液分离器、第二煤气换热器以及氨冷器，半水煤气通过第一煤气换热器进行初次降温，然后将送至气液分离器中进行气液分离操作，进而送至第二煤气换热器中进行再次降温操作，再将分离后的半水煤气中加入有少量甲醇后水煤气进进入氨冷器中，进行第三次降温操作；至此降温单元的操作完成，此时半水煤气送至分离单元；

所述分离单元包括预洗塔，预洗塔顶端设置有甲醇进管，从氨冷器送来的半水煤气进入预洗塔中与低温甲醇逆流接触，完成半水煤气的焦油分离操作；至此分离单元的操作完成；此时分离出焦油的半水煤气进行复热操作，具体为首先进入第二煤气换热器进行冷量回收复热操作，然后进入第一煤气换热器再次进行冷量回收复热操作；复热后的半水煤气进入水洗单元，预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取单元；

所述水洗单元包括水洗塔，水洗塔顶端设置有脱盐水喷管；从分离单元送来的复热半水煤气进入水洗塔进行甲醇分离操作，分离操作完成后的半水煤气可以进入后续工段，水洗塔的塔体底部甲醇水溶液进入萃取单元；

所述萃取单元包括萃取塔、精馏塔；将预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取塔进行焦油的分离操作；进而将萃取后的甲醇液体与水洗塔中的甲醇水溶液进入精馏塔，进行甲醇的分离操作；分离出的焦油进行回收，分离出的甲醇再次进入系统循环利用。

上述半水煤气中焦油的分离装置还可具有如下特点：所述半水煤气初次降温后的温度值控制为5～10℃；再次降温后的温度值控制为-25～-20℃，第三次降温后温度值控制为-35～-30℃；

所述半水煤气经过两次冷量回收操作后的温度值控制为30～35℃。

上述半水煤气中焦油的分离装置还可具有如下特点：所述低温甲醇的温度值控制在-40℃以下。

上述半水煤气中焦油的分离装置还可具有如下特点：所述萃取塔中的萃取剂为水洗塔中的甲醇水溶液。

上述半水煤气中焦油的分离装置还可具有如下特点：所述降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元均在压力小于等于1.6MPa的环境中进行操作。

本发明上述方案具体如下有益效果：

1、本发明提供的半水煤气中焦油的分离方法及装置，通过低温甲醇洗涤分离半水煤气中的焦油，并水洗回收半水煤气中夹带的甲醇，至此，完成分离操作的半水煤气进入后续工段，能够提高半水煤气的压缩、变换、脱碳和精炼和合成等工段的稳定运行，同时分离出的焦油可用于进行销售，分离出的甲醇可重新进入系统循环使用，能够实现原料的循环回收和资源的综合利用，对于保证生产稳定、保护大气环境有着重要意义。

2、本发明提供的半水煤气中焦油的分离方法及装置还用于以烟煤为原料的间歇固定层制气，对于解决中、小合成氨企业改善现有以无烟煤、焦炭为气化原料的状况，能够实现原料煤材料利用的多元化、降低生产成本，具有重要的社会利益和经济效益，易于推广和实施。

附图说明

图1为本发明半水煤气中焦油的分离装置的实施例示意图。

具体实施方式

为了便于阐述本发明，以下将结合附图及具体实施例对本发明技术方案的实施作进一步详细描述。

本发明提供的一种半水煤气中焦油的分离方法，包括以下步骤：

（1）将半水煤气首先通过第一煤气换热器进行初次降温，初次降温后温度控制为5～10℃，初次降温后的温度控制在5～10℃便于饱和水分的分离，同时避免了水结冰造成的不利影响；进而将半水煤气送至气液分离器中，气液分离器对半水煤气进行气液分离操作，冷凝分离出一小部分含有焦油的液体；进而将分离后的半水煤气中加入少量甲醇，加入甲醇的半水煤气进一步送至第二煤气换热器中进行再次降温操作，优选地，再次降温后的温度值控制为-25～-20℃；从第二煤气换热器流出的半水煤气进而进入氨冷器中，通过氨冷器进行第三次降温操作，优选地，第三次降温后温度值控制为-35～-30℃；

（2）从氨冷器输出的半水煤气首先进入预洗塔中，预洗塔顶端设置有甲醇进管，优选地，上述甲醇为低温甲醇，且温度值≤-40℃；进入预洗塔中的半水煤气与甲醇逆流接触，完成半水煤气的焦油分离操作；

（3）从预洗塔输出的半水煤气已经完成了分离焦油操作，但是由于半水煤气中含有甲醇，因此必须对半水煤气中的甲醇进行相应的分离操作；首先含有甲醇的半水煤气进入第二煤气换热器进行冷量回收，完成第一次半水煤气的复热操作；进而进入第一煤气换热器再次进行冷量回收，完成第二次半水煤气复热操作，优选地，经过上述两次冷量回收复热操作的半水煤气温度值为30～35℃；经过两个复热的半水煤气送至水洗塔中进行甲醇分离操作，此时，分离出甲醇的半水煤气可以进入后续工段，如变换工段或压缩工段；该操作中回收冷量用以半水煤气的降温，实现了能源综合利用；

（4）预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取塔，进行甲醇水溶液中的焦油的分离操作；萃取塔的焦油分离操作完成后的甲醇液体与水洗塔中甲醇水溶液进入精馏塔，进行甲醇溶液中甲醇的分离操作；分离出的焦油进行回收，分离出的甲醇补入可进入系统循环利用；其中，萃取塔中的萃取剂可采用来自水洗塔21的甲醇水溶液。

需要说明的是，本发明的实际操作中，各个步骤均在低压的环境中进行，压力小于等于1.6MPa。

对应的，本发明还提供了一种采用上述方法的半水煤气中焦油的分离装置，如图1所示，包括降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元；

降温单元，用于将半水煤气进行降温处理，并将降温后的半水煤气送至分离单元，如图1所示，降温单元可以包括第一煤气换热器2、气液分离器4、第二煤气换热器9以及氨冷器11。

实际操作中，从方向1处输送来的半水煤气首先通过第一煤气换热器2进行初次降温，初次降温后温度控制为5～10℃，初次降温后的温度控制在5～10℃便于饱和水分的分离，同时避免了水结冰造成的不利影响；进而将半水煤气沿方向3送至气液分离器4中，气液分离器4对半水煤气进行气液分离操作，冷凝分离出一小部分含有焦油的液体；进而将分离后的半水煤气中沿方向17、方向7加入有少量甲醇，加入甲醇的半水煤气沿方向5、方向8进一步送至第二煤气换热器9中进行再次降温操作，优选地，再次降温后的温度值控制为-25～-20℃；从第二煤气换热器9流出的半水煤气进而沿方向10进入氨冷器11中，通过氨冷器11进行第三次降温操作，优选地，第三次降温后温度值控制为-35～-30℃；至此降温单元的操作完成，此时半水煤气送至分离单元；其中，氨冷器11采用沿方向12输入液氨、沿方向13输出气氨的方式实现降温操作。

分离单元，用于接收来自降温单元输送来的半水煤气，并将半水煤气进行焦油分离操作，如图1所示，分离单元可以包括预洗塔15。

实际操作中，从氨冷器11送来的半水煤气首先沿方向14进入预洗塔15中，预洗塔15顶端沿方向16设置有甲醇进管，甲醇温度值控制在-40℃以下；进入预洗塔15中的半水煤气与甲醇逆流接触，完成半水煤气的焦油分离操作；此时分离出焦油的半水煤气接着进行复热操作，具体为首先进入第二煤气换热器9进行冷量回收复热操作，然后进入第一煤气换热器2再次进行冷量回收复热操作；复热后的半水煤气进入水洗单元，预洗塔15塔内底部的含焦油的甲醇溶液沿方向18进入萃取单元；

所述水洗单元包括水洗塔，水洗塔顶端设置有脱盐水喷管；从分离单元送来的复热半水煤气进入水洗塔进行甲醇分离操作，分离操作完成后的半水煤气可以进入后续工段，水洗塔的塔体底部甲醇水溶液进入萃取单元；

水洗单元，用于接收来自分离单元输送来的半水煤气，并将半水煤气中的甲醇分离，如图1所示，水洗单元可以包括水洗塔21。

实际操作中，从预洗塔15中送来的半水煤气已经完成了分离焦油操作，但是由于半水煤气中含有甲醇，因此必须对半水煤气中的甲醇进行相应的分离操作；经过两次复热的半水煤气沿方向20送至水洗塔21中进行甲醇分离操作，同时水洗塔沿方向21设置有脱盐水喷管，以增强甲醇的分离效果；至此，水洗单元的操作完成；此时，分离出甲醇的半水煤气可以沿方向22进入后续工段，比如如变换工段或压缩工段，该操作中回收冷量用以半水煤气的降温，实现了能源综合利用；同时，水洗塔21塔体底部的甲醇水溶液沿方向19进入萃取单元；

萃取单元，用于接收来自分离单元的预洗塔15中含焦油的甲醇溶液、水洗单元的水洗塔21中甲醇水溶液，对甲醇溶液进行焦油分离、甲醇萃取操作；萃取单元可以包括萃取塔、精馏塔。

实际操作中，萃取塔负责将甲醇水溶液中的焦油进行分离操作，萃取塔的焦油分离操作完成后的甲醇液体进入精馏塔，精馏塔负责将甲醇溶液进行甲醇分离操作；至此，萃取单元的操作完成，分离出的焦油进行回收，分离出的甲醇补入降温单元、分离单元进行循环利用，优选地，本发明的实施例中，萃取塔中的萃取剂可采用来自水洗塔21的甲醇水溶液。

需要说明的是，本发明的实际操作中，降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元均在低压的环境中进行，压力小于等于1.6MPa。

现有技术中的半水煤气焦油分离操作只是单纯的通过多级水洗操作进行，分离操作受温度的影响，使得轻质焦油很难从半水煤气中分离；然而，本发明通过低温分离操作、低温洗涤操作后，半水煤气中的焦油含量进行了有效分离，尤其是轻质焦油的含量大大降低。本发明提供的半水煤气中焦油的分离方法及装置还能解决中、小合成氨企业改善现有以无烟煤、焦炭为气化原料的状况，能够实现原料煤材料利用的多元化、降低生产成本，具有重要的社会利益和经济效益，易于推广和实施。

虽然本发明所披露的实施方式如上，但上述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明技术领域的技术人员，在不脱离本发明所披露的精神的范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改和变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将半水煤气首先通过第一煤气换热器进行初次降温，然后将半水煤气送至气液分离器中进行气液分离操作，进而将分离后的半水煤气中加入少量甲醇后送至第二煤气换热器中进行再次降温操作，进而进入氨冷器中完成第三次降温操作；

（2）将完成降温后的半水煤气送至预洗塔后，与预洗塔中的低温甲醇逆流接触，完成半水煤气的焦油分离操作；

（3）将完成分离焦油操作的半水煤气进入第二煤气换热器进行冷量回收，进而进入第一煤气换热器再次进行冷量回收，然后送至水洗塔中进行甲醇分离操作，分离出甲醇的半水煤气可以进入后续工段；

（4）将预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取塔，进行甲醇水溶液中的焦油的分离操作；进而将萃取后的甲醇液体与水洗塔中的甲醇水溶液进入精馏塔，进行甲醇的分离操作；分离出的焦油进行回收，分离出的甲醇再次进入系统循环利用。

2.如权利要求1所述的半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，所述半水煤气初次降温后的温度值控制为5～10℃；再次降温后的温度值控制为-25～-20℃，第三次降温后温度值控制为-35～-30℃；

所述半水煤气经过两次冷量回收操作后的温度值控制为30～35℃。

3.如权利要求1所述的半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，所述低温甲醇的温度值控制在-40℃以下。

4.如权利要求1所述的半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，所述萃取塔中的萃取剂为水洗塔中的甲醇水溶液。

5.如权利要求1至4任一项所述的半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，所述步骤均在压力小于等于1.6MPa的环境中进行操作。

6.一种半水煤气中焦油的分离装置，其特征在于，包括降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元；其中，

降温单元，用于将半水煤气进行降温处理，并将降温后的半水煤气送至分离单元；

分离单元，用于接收来自降温单元输送来的半水煤气，并将半水煤气进行焦油分离操作，完成焦油分离操作后进行冷量回收复热处理后送至水洗单元；

水洗单元，用于接收来自分离单元的半水煤气，并对半水煤气进行甲醇分离操作；

萃取单元，用于接收来自分离单元中含焦油的甲醇溶液、水洗单元中甲醇水溶液，对甲醇溶液进行焦油分离、甲醇萃取操作。

7.如权利要求6所述的半水煤气中焦油的分离装置，其特征在于，

所述降温单元包括第一煤气换热器、气液分离器、第二煤气换热器以及氨冷器，半水煤气通过第一煤气换热器进行初次降温，然后将送至气液分离器中进行气液分离操作，进而送至第二煤气换热器中进行再次降温操作，再将分离后的半水煤气中加入有少量甲醇后水煤气进进入氨冷器中，进行第三次降温操作；至此降温单元的操作完成，此时半水煤气送至分离单元；

所述分离单元包括预洗塔，预洗塔顶端设置有甲醇进管，从氨冷器送来的半水煤气进入预洗塔中与低温甲醇逆流接触，完成半水煤气的焦油分离操作；此时分离出焦油的半水煤气接着进行复热操作，具体为首先进入第二煤气换热器进行冷量回收复热操作，然后进入第一煤气换热器再次进行冷量回收复热操作；复热后的半水煤气进入水洗单元，预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取单元；

所述水洗单元包括水洗塔，水洗塔顶端设置有脱盐水喷管；从分离单元送来的复热半水煤气进入水洗塔进行甲醇分离操作，分离操作完成后的半水煤气可以进入后续工段，水洗塔的塔体底部甲醇水溶液进入萃取单元；

所述萃取单元包括萃取塔、精馏塔；将预洗塔中含焦油的甲醇溶液进入萃取塔进行焦油的分离操作；进而将萃取后的甲醇液体与水洗塔中的甲醇水溶液进入精馏塔，进行甲醇的分离操作；分离出的焦油进行回收，分离出的甲醇再次进入系统循环利用。

8.如权利要求7所述的半水煤气中焦油的分离方法，其特征在于，所述半水煤气初次降温后的温度值控制为5～10℃；再次降温后的温度值控制为-25～-20℃，第三次降温后温度值控制为-35～-30℃；

所述半水煤气经过两次冷量回收操作后的温度值控制为30～35℃；

所述低温甲醇的温度值控制在-40℃以下。

9.如权利要求7所述的半水煤气中焦油的分离装置，其特征在于，所述萃取塔中的萃取剂为水洗塔中的甲醇水溶液。

10.如权利要求6至9任一项所述的半水煤气中焦油的分离装置，其特征在于，所述降温单元、分离单元、水洗单元以及萃取单元均在压力小于等于1.6MPa的环境中进行操作。