CN104762095A - 一种生产兰炭的全循环低温干馏装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明具体提供了一种生产兰炭的全循环低温干馏装置及工艺，其中，由原煤储仓、全循环干馏炉、排焦装置组成的干馏系统将原煤热解为兰炭、含焦油的煤气；由集气槽、间冷器、电捕焦油器、脱硫塔、鼓风机组成的煤气净化系统将含煤焦油的煤气洗涤、净化和冷却；焦油氨水分离系统将煤气净化系统中产生的冷凝液分离为焦油渣、煤焦油和氨水；煤气加热系统利用焦油氨水分离系统产生的焦油渣和换热后的煤气作为燃料将循环热煤气加热至原料煤所需的干馏温度。本发明能实现对低变质烟煤干馏、煤气净化、回收煤焦油的功能，克服了现有工艺使用空气燃烧煤气提供干馏所需热量过程所带来废气量高的弊端，使煤气热值升高，便于后续煤气净化及加工利用。

Description

一种生产兰炭的全循环低温干馏装置及工艺
技术领域
本发明涉及煤低温干馏工艺，具体是一种生产兰炭的全循环低温干馏装置及工艺，可应用于低变质烟煤的干馏。
背景技术
兰炭又称半焦，是一种新型的炭素材料，具有固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性，可部分代替焦炭(冶金焦)而用于化工、冶炼、造气等行业。
我国目前利用低阶煤生产兰炭以采用内热式直立炭化炉干馏为主，工业应用化炉型有陕西冶金设计研究院有限公司的SH系列、陕西神木县三江煤化工有限责任公司研制的SJ系列以及中钢集团鞍山热能研究院设计的ZNZL系列(王永军发表在《化学工业》2009年9月第27卷第9期23-26页论文报道，其它炉型及工艺可参见此文介绍。)。此三种炉型加热原理基本类似，通过向炉内鼓入空气与煤气燃烧产生的“高温废气”提供热量干馏原煤，干馏气与“高温废气”混合后导出炉外，经洗涤、净化处理回收煤焦油与煤气。此工艺技术虽然生产兰炭稳定可靠，但也带来煤气后续净化、综合利用过程中的一些问题。因为空气中含有21％的氧气作为助燃剂与煤气燃烧，产生了大量CO2气体；同时空气中约有79％的氮气输入，最终产生的CO2气体、氮气与干馏气混合成煤气。煤气中携带的CO2气体与氮气属于无用气体，导致煤气净化系统配置增大、煤气热值降低等问题；同时也导致煤气后续加工使用难度加大。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种生产兰炭的全循环低温干馏装置及工艺，解决现有兰炭生产工艺副产煤气无用成分高、热值低的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种生产兰炭的全循环低温干馏装置及工艺，其技术方案是：一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，包括干馏系统、煤气净化系统、焦油氨水分离系统以及煤气加热系统，其中，干馏系统由原煤储仓、全循环干馏炉和排焦装置构成，原煤储仓置于全循环干馏炉的顶部并与其联接，全循环干馏炉的下部与排焦装置联接；
煤气净化系统由集气槽、间冷器、电捕焦油器、鼓风机以及脱硫塔依次通过管线联接构成，全循环干馏炉的炉顶通过管线与该煤气净化系统的集气槽联接，脱硫塔通过管线与全循环干馏炉下部所设置的冷煤气输入管联接；
焦油氨水分离系统由相互通过管线连接的焦油氨水分离池和煤焦油储罐构成，焦油氨水分离池与集气槽的上端和下端分别通过管线相联接，焦油氨水分离池还通过管线分别与间冷器以及电捕焦油器的下部联接；
煤气加热系统由除尘器、燃烧炉以及给料机相联构成，其中燃烧炉通过管线与全循环干馏炉的上部联接，同时燃烧炉还与全循环干馏炉中部设置的热循环煤气输入管联接。
上述原煤储仓具体通过电液动插板阀与全循环干馏炉联接。
上述全循环干馏炉具体通过星型卸料阀与排焦装置联接。
上述间冷器上设有循环回水、循环上水、低温回水以及低温上水接口。
作为热载体的部分煤气循环使用，原煤干馏过程所产煤气在脱硫塔与全循环干馏炉之间的联接管线上设有剩余煤气外送输出口。
上述焦油氨水分离池为多个独立的水平排布的混凝土池子依次连通组成，每个混凝土池子顶部设置有锯齿状圈梁；连通两个相通的混凝土池子的流通孔数量有多个，且开设在混凝土池子池壁的不同高度。
上述排焦装置是刮焦机。
一种生产兰炭的全循环低温干馏工艺，包括如下步骤：
(1)全循环干馏炉中部设有的热循环煤气输入管与通过原煤储仓从全循环干馏炉的顶部向下进入干馏炉的原煤逆向接触，原煤由上向下运动过程中完成干燥、干馏；全循环干馏炉下部设有的冷煤气输入管与干馏产生的兰炭换热，冷却后的兰炭由全循环干馏炉下部的排焦装置排出；干馏产生的煤气与循环热载体煤气混合后从全循环干馏炉的炉顶导出进入煤气净化系统；
(2)从干馏系统导出的混合煤气在集气槽中用循环氨水喷洒、洗涤、冷却，氨水焦油冷凝液流入焦油氨水分离系统；煤气在集气槽中初步降温后经间冷器的间接水进一步冷却，然后在电捕焦油器高压静电捕除焦油雾滴，再经鼓风机加压后送至脱硫塔；从间冷器与电捕焦油器得到的冷凝液经管线流入焦油氨水分离池。
(3)焦油氨水冷凝液在焦油氨水分离池内进行换热、沉降，将混合液分成焦油渣层、焦油层和氨水层；将所得的煤焦油送入煤焦油储罐作为产品外送；将所得的氨水经管线送至集气槽循环使用；将分离出的焦油渣通过给料机送入燃烧炉，作为补充燃料使用，燃烧完后的烟气经除尘器除尘后外排。
(4)将从脱硫塔输出的净化煤气经管线送至全循环干馏炉下部的冷却段冷却换热后送至煤气加热系统，一部分作为燃料使用，一部分作为循环热载体使用，作为循环热载体使用的此部分煤气经燃烧炉加热达到干馏系统所需温度后通入全循环干馏炉在炉内与原煤换热后经燃烧炉加热达到干馏系统所需温度后循环使用；剩余煤气部分作为产品外送；
(5)作为循环热载体使用的煤气在全循环干馏炉内与原煤换热完成干馏后，与干馏所产含焦油的煤气混合后从干馏炉顶部导出进入步骤(2)的过程。
本发明的有益效果：本发明克服了现有工艺使用空气燃烧煤气提供干馏所需热量过程所带来废气量高的弊端，使煤气热值升高，便于后续煤气净化及加工利用；由原煤储仓、全循环干馏炉、排焦装置组成的干馏系统，可实现粒状低变质烟煤干馏的目的，原煤热解为兰炭、含焦油的煤气；由集气槽、间冷器、电捕焦油器、脱硫塔、鼓风机组成的煤气净化系统可将含煤焦油的煤气洗涤、净化和冷却；焦油氨水分离系统可将煤气净化系统中产生的冷凝液分离为焦油渣、煤焦油和氨水；煤气加热系统利用焦油氨水分离系统产生的焦油渣和换热后的煤气作为燃料将循环热煤气加热至原料煤所需的干馏温度。本发明将干馏系统、煤气净化系统、焦油氨水分离系统和煤气加热系统结合成一个整体，使本工艺能实现对低变质烟煤干馏、煤气净化、回收煤焦油的功能，达到有效提高煤气热值的目的，使资源得到综合利用，符合环保节能的要求。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明的装置结构及工艺流程示意图；
图2是焦油氨水分离池的俯视图；
图3是沿图2中部横向标示的虚线处切剖的侧视图。
附图标记说明：1、原煤储仓；2、全循环干馏炉；3、排焦装置；4、燃烧炉；5、集气槽；6、间冷器；7、电捕焦油器；8、鼓风机；9、焦油氨水分离池；10、脱硫塔；11、给料机；12、除尘器；13、煤焦油储罐；14、混凝土池子；15、锯齿状圈梁结构；16、池外墙；17、流通孔；18、流通路径。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明：
如图1所示为本发明的装置结构及工艺流程示意图。本发明的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，包括干馏系统、煤气净化系统、焦油氨水分离系统以及煤气加热系统，其中，干馏系统由原煤储仓1、全循环干馏炉2和排焦装置3构成，主要作用是完成对原煤的干馏。原煤储仓1置于全循环干馏炉2的顶部并通过电液动插板阀与其联接，由皮带机将原煤送入储仓，定时送入干馏炉内，原煤自然下落的过程中，与循环热煤气逆向换热完成干燥和干馏的过程。全循环干馏炉2的下部通过星型卸料阀与排焦装置3联接。全循环干馏炉2所设置的热循环煤气输入管具体设置结构是在砌筑全循环干馏炉2火道时，预埋套管，套管四周采用耐火浇注料砌筑，热循环煤气输入管通过法兰与套管连接，这样做封闭严密且拆卸方便。
煤气净化系统由集气槽5、间冷器6、电捕焦油器7、鼓风机8以及脱硫塔10依次通过管线联接构成，全循环干馏炉2的炉顶通过管线与该煤气净化系统的集气槽5联接，脱硫塔10通过管线与全循环干馏炉2下部所设置的冷煤气输入管联接。
焦油氨水分离系统由相互通过管线连接的焦油氨水分离池9和煤焦油储罐13构成，焦油氨水分离池9与集气槽5的上端和下端分别通过管线相联接，焦油氨水分离池9还通过管线分别与间冷器6以及电捕焦油器7的下部联接。
煤气加热系统由除尘器12、燃烧炉4以及给料机11通过管线依次连接构成，其中燃烧炉4通过管线与全循环干馏炉2的上部联接，同时燃烧炉4还与全循环干馏炉2中部设置的热循环煤气输入管联接，给料机11通过管线与焦油氨水分离池9连接。
所述间冷器6上设有循环回水、循环上水、低温回水以及低温上水接口。
作为热载体的部分煤气循环使用，原煤干馏过程所产煤气在脱硫塔10与全循环干馏炉2之间的联接管线上设有剩余煤气外送输出口。
所述焦油氨水分离池9为多个独立的水平排布的混凝土池子14依次连通组成，每个混凝土池子14顶部设置有锯齿状圈梁15，以利于漂浮于焦油氨水混合液上部的轻油通过；连通两个相通的混凝土池子14的流通孔17数量有多个，且开设在混凝土池子14池壁的不同高度，以利于所产重油及氨水通过。氨水焦油混合液沿混凝土池子流通孔17位置流动，对流换热、平流沉降，将混合液分成焦油渣层、焦油层和氨水层；通过长时间的静置、换热，同时也达到使冷凝液降温的目的，利于氨水在集气槽对煤气喷洒、换热。焦油氨水分离池9的结构具体如图2及图3所示，如图所示，焦油氨水分离池9由池外墙16内包含的多个混凝土池子14组成，其中图2中的带箭头的折线即为流通路径18；图3是沿图2中部横向标示的虚线处切剖的侧视图。
参照图1，本发明的一种生产兰炭的全循环低温干馏工艺，包括如下步骤：
(1)由皮带机将原煤送入原煤储仓1，定时送入干馏炉内，原煤自然下落的过程中，与循环热煤气逆向换热完成干燥和干馏的过程。在该过程中，全循环干馏炉2中部设有的热循环煤气输入管与通过原煤储仓1从全循环干馏炉2的顶部向下进入干馏炉的原煤逆向接触，原煤由上向下进行干燥、干馏；全循环干馏炉2下部设有的冷煤气输入管与干馏产生的兰炭换热，冷却后的兰炭由全循环干馏炉2下部的排焦装置3排出，其中该排焦装置3具体是刮焦机；干馏产生的煤气与循环热煤气混合后从全循环干馏炉2的炉顶导出进入煤气净化系统；干馏系统所需温度根据可煤质试验结果调节，低阶煤干馏温度一般控制在600-700度。
(2)从干馏系统导出的混合煤气在集气槽5中用循环氨水喷洒、洗涤、冷却，氨水焦油冷凝液流入焦油氨水分离系统9；煤气在集气槽5中初步降温后经间冷器6的间接水进一步冷却，然后在电捕焦油器7高压静电捕除焦油雾滴，再经鼓风机8加压后送至脱硫塔10；从间冷器6与电捕焦油器7得到的冷凝液经管线流入焦油氨水分离池9。
(3)焦油氨水冷凝液在焦油氨水分离池9内进行换热、沉降，将混合液分成焦油渣层、焦油层和氨水层；通过长时间的静置、换热，也达到使氨水降温的目的，有利于作为冷凝液的氨水再次输入集气槽对煤气喷洒、换热。将所得的煤焦油送入煤焦油储罐13作为产品外送；将所得的氨水经管线送至集气槽5循环使用；将分离出的焦油渣通过给料机11送入燃烧炉4，作为补充燃料使用，燃烧完后的烟气经除尘器12除尘达标后排放至大气。
(4)将从脱硫塔10输出的净化煤气经管线送至全循环干馏炉2下部的冷却段冷却换热后送至煤气加热系统，一部分作为燃料使用，一部分作为循环热载体使用，作为循环热载体使用的此部分煤气经燃烧炉4加热达到干馏系统所需温度后循环使用；剩余煤气部分作为产品外送。
本发明克服了现有工艺使用空气燃烧煤气提供干馏所需热量过程所带来废气量高的弊端，使煤气热值升高，便于后续煤气净化及加工利用；由原煤储仓、全循环干馏炉、排焦装置组成的干馏系统，可实现粒状低变质烟煤干馏的目的，原煤热解为兰炭、含焦油的煤气；由集气槽、间冷器、电捕焦油器、脱硫塔、鼓风机组成的煤气净化系统可将含煤焦油的煤气洗涤、净化和冷却；焦油氨水分离系统可将煤气净化系统中产生的冷凝液分离为焦油渣、煤焦油和氨水；煤气加热系统利用焦油氨水分离系统产生的焦油渣和换热后的煤气作为燃料将循环热煤气加热至原料煤所需的干馏温度。本发明将干馏系统、煤气净化系统、焦油氨水分离系统和煤气加热系统结合成一个整体，使本工艺能实现对低变质烟煤干馏、煤气净化、回收煤焦油的功能，达到有效提高煤气热值的目的，使资源得到综合利用，符合环保节能的要求。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：包括干馏系统、煤气净化系统、焦油氨水分离系统以及煤气加热系统，其中，
干馏系统由原煤储仓(1)、全循环干馏炉(2)和排焦装置(3)构成，原煤储仓(1)置于全循环干馏炉(2)的顶部并与其联接，全循环干馏炉(2)的下部与排焦装置(3)联接；
煤气净化系统由集气槽(5)、间冷器(6)、电捕焦油器(7)、鼓风机(8)以及脱硫塔(10)依次通过管线联接构成，全循环干馏炉(2)的炉顶通过管线与该煤气净化系统的集气槽(5)联接，脱硫塔(10)通过管线与全循环干馏炉(2)下部所设置的冷煤气输入管联接；
焦油氨水分离系统由相互通过管线连接的焦油氨水分离池(9)和煤焦油储罐(13)构成，焦油氨水分离池(9)与集气槽(5)的上端和下端分别通过管线相联接，焦油氨水分离池(9)还通过管线分别与间冷器(6)以及电捕焦油器(7)的下部联接；
煤气加热系统由除尘器(12)、燃烧炉(4)以及给料机(11)相联构成，其中燃烧炉(4)通过管线与全循环干馏炉(2)的上部联接，同时燃烧炉(4)还与全循环干馏炉(2)中部设置的热循环煤气输入管联接。
2.如权利要求1所述的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：所述原煤储仓(1)具体通过电液动插板阀与全循环干馏炉(2)联接。
3.如权利要求1所述的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：所述全循环干馏炉(2)具体通过星型卸料阀与排焦装置(3)联接。
4.如权利要求1所述的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：所述间冷器(6)上设有循环回水、循环上水、低温回水以及低温上水接口。
5.如权利要求1所述的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：作为热载体的部分煤气循环使用，原煤干馏过程所产煤气在脱硫塔(10)与全循环干馏炉(2)之间的联接管线上设有剩余煤气外送输出口。
6.如权利要求1所述的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：所述焦油氨水分离池(9)为多个独立的水平排布的混凝土池子(14)依次连通组成，每个混凝土池子(14)顶部设置有锯齿状圈梁(15)；连通两个相通的混凝土池子(14)的流通孔(17)数量有多个，且开设在混凝土池子(14)池壁的不同高度。
7.如权利要求1所述的一种生产兰炭的全循环低温干馏装置，其特征在于：所述排焦装置(3)是刮焦机。
8.一种生产兰炭的全循环低温干馏工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)全循环干馏炉(2)中部设有的热循环煤气输入管与通过原煤储仓(1)从全循环干馏炉(2)的顶部向下进入干馏炉的原煤逆向接触，原煤由上向下运动过程中完成干燥、干馏；全循环干馏炉(2)下部设有的冷煤气输入管与干馏产生的兰炭换热，冷却后的兰炭由全循环干馏炉(2)下部的排焦装置(3)排出；干馏产生的煤气与循环热载体煤气混合后从全循环干馏炉(2)的炉顶导出进入煤气净化系统；
(2)从干馏系统导出的混合煤气在集气槽(5)中用循环氨水喷洒、洗涤、冷却，氨水焦油冷凝液流入焦油氨水分离系统(9)；煤气在集气槽(5)中初步降温后经间冷器(6)的间接水进一步冷却，然后在电捕焦油器(7)高压静电捕除焦油雾滴，再经鼓风机(8)加压后送至脱硫塔(10)；从间冷器(6)与电捕焦油器(7)得到的冷凝液经管线流入焦油氨水分离池(9)。
(3)焦油氨水冷凝液在焦油氨水分离池(9)内进行换热、沉降，将混合液分成焦油渣层、焦油层和氨水层；将所得的煤焦油送入煤焦油储罐(13)作为产品外送；将所得的氨水经管线送至集气槽(5)循环使用；将分离出的焦油渣通过给料机(11)送入燃烧炉(4)，作为补充燃料使用，燃烧完后的烟气经除尘器(12)除尘后外排。
(4)将从脱硫塔(10)输出的净化煤气经管线送至全循环干馏炉(2)下部的冷却段冷却换热后送至煤气加热系统，一部分作为燃料使用，一部分作为循环热载体使用，作为循环热载体使用的此部分煤气经燃烧炉(4)加热达到干馏系统所需温度后通入全循环干馏炉(2)在炉内与原煤换热后经燃烧炉(4)加热达到干馏系统所需温度后循环使用；剩余煤气部分作为产品外送；
(5)作为循环热载体使用的煤气在全循环干馏炉(2)内与原煤换热完成干馏后，与干馏所产含焦油的煤气混合后从干馏炉(2)顶部导出进入步骤(2)的过程。
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