CN104789273A - 利用荒煤气余热回收焦炉荒煤气苯类物质的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的装置，包括气液分离器，气液分离器与焦炉荒煤气管道、焦油氨水分离器连接，焦油氨水分离器与焦油泵、循环氨水泵连接，气液分离器与热泵机组连接，热泵机组与煤气冷却器、清洗油泵连接，热泵机组与贫富油换热器、贫油槽、荒煤气洗涤塔连接，贫富油换热器与油气换热器、负压蒸馏塔、轻苯冷却器连接，油气换热器与富油泵出液口、荒煤气洗涤塔底部连接，热泵机组与负压蒸馏塔、热贫油泵进液口、贫富油换热器连接，负压蒸馏塔与萘油槽、重苯槽连接，轻苯冷却器与回流罐、不凝器冷却器连接，不凝器冷却器与真空泵连接，回流罐与回流泵、分离水槽连接，回流泵与负压蒸馏塔、粗苯槽连接。

Description

利用荒煤气余热回收焦炉荒煤气苯类物质的系统

技术领域

本发明涉及焦炉荒煤气余热回收技术领域，尤其涉及一种可广泛应用于焦化行业利用荒煤气余热回收焦炉荒煤气苯类物质的系统。

背景技术

在炼焦生产、焦炉荒煤气净化及化产品回收工艺技术中，炼焦煤在炭化室最终形成焦炭，排放出富含焦油气、苯类物质、萘等多种物质的焦炉煤气，即常说的荒煤气；经净化回收其中的化学产品后煤气，称为回炉煤气或净煤气。焦炉炭化室经上升管逸出的650-750℃荒煤气首先在桥管和集气管内经循环氨水喷洒温度降至80-90℃；然后由集气管沿吸煤气主管流向煤气初步冷却器，根据煤气输送管道情况不同，荒煤气在在输送过程中煤气降温2-5℃；为了进一步冷却荒煤气和析出其冷凝水汽、焦油蒸气等，以减少煤气体积，便于输送，且节省输送煤气所需动力，一般是在初步冷却器内利用工艺冷却水将荒煤气冷却至23-25℃。如图1所示，荒煤气的初步冷却方式大多采用横管间接冷却，初步冷却器一般分为上段、中段、下段三部分，上、中段采用中温冷却水冷却，下段用低温冷却水冷却，85℃的荒煤气自上至下依次通过初步冷却器上、中、下三段换热器后的温度依次为73℃、45℃、24℃。若仅考虑荒煤气在初步冷却器的上、中段被带走的热量，荒煤气的量以5.5×10⁴m3/h计，荒煤气从85℃降低至45℃，则可释放大约2.40×10⁷大卡能量。若以工艺冷却水冷却荒煤气，则一方面该部分热量被浪费，另一方面还要消耗同等数量冷量的工艺冷却水。

与此同时，各焦化企业为了净化荒煤气和回收荒煤气中苯类物质，一般采用液体洗涤吸收法和富油蒸馏分离法，即在荒煤气洗涤塔内用洗油洗涤吸收荒煤气中苯族烃，使之成为富含苯族烃的富油；然后将富油送负压蒸馏塔进行蒸馏分离出其中的苯族烃类物质。如图2所示，洗苯工段送来的富油依次经过负压蒸馏塔工段贫富油换热器、管式炉升温，加热后的富油进入负压蒸馏脱苯蒸馏分离其中苯类物质，脱除苯类物质的洗油即成为贫油送荒煤气洗涤塔循环使用；加热富油的管式炉采用煤气为燃料。

一方面，荒煤气在冷却过程中除携带的热量被白白浪费外，还需要消耗大量的工艺冷却水，增加了系统能耗和水耗，降低了能源利用率；另一方面，焦炉煤气回收苯类物质需要消耗大量的煤气为燃料加热富油，增加了系统能耗。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种利用荒煤气余热回收焦炉荒煤气苯类物质的系统；本发明研究的利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的技术，通过采用二类热泵机组替代现有荒煤气初步冷却器的上、中段及蒸苯塔工段管式炉，来冷却焦炉荒煤气，利用荒煤气余热驱动热泵加热富油，加热升温后的富油直接进入负压蒸馏塔蒸馏分离出其中的苯类物质，降低了工艺冷却水系统能耗、水耗，节约了富油蒸馏系统的管式炉运行成本。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的装置，包括气液分离器、热泵机组、负压蒸馏塔，气液分离器通过鼓风机与焦炉荒煤气管道连接，所述气液分离器与焦油氨水分离器连接，焦油氨水分离器分别与焦油泵及循环氨水泵进液口连接，循环氨水泵出液管道将循环氨水喷洒到桥管和集气管内对荒煤气冷却至80—90°，煤焦油通过管道外送，所述气液分离器通过荒煤气管道与热泵机组连接，所述热泵机组与煤气冷却器连接，煤气冷却器内的荒煤气通过管道外送，热泵机组与清洗油泵出液口连接，清洗油泵的进液口与清洗油槽连接，热泵机组通过管道与贫富油换热器连接，贫富油换热器与贫油槽连接，贫油槽通过冷贫油泵与荒煤气洗涤塔的上部及中部连接，贫富油换热器与油气换热器连接，所述油气换热器分别与负压蒸馏塔上部、轻苯冷却器连接，所述油气换热器通过洗苯富油管道与富油泵出液口连接，富油泵进液口与荒煤气洗涤塔底部连接，经过洗涤后的荒煤气从荒煤气洗涤塔顶部的管道排出；热泵机组通过管道与负压蒸馏塔上部连接，负压蒸馏塔底部与热贫油泵进液口连接，热贫油泵出液口与贫富油换热器连接，所述负压蒸馏塔的中下部通过管道与萘油槽连接，中部通过管道与重苯槽连接，所述轻苯冷却器与回流罐连接，回流罐的上部与不凝器冷却器双向连接，所述不凝器冷却器与真空泵连接，通过真空泵将不凝气输送到荒煤气系统管道，回流罐的下部与回流泵进液口连接，回流泵的出液口与负压蒸馏塔上部连接，回流罐的下部同时与分离水槽连接，回流泵的出液口同时与粗苯槽连接，所述粗苯槽与粗苯成品泵连接、将粗苯成品通过管道输送储存。

在热泵机组的蒸发器和发生器部分增设有污垢清洗器，在清洗油泵作用下利用主要组成为苯类物质、热氨水等的轻质洗油定期对热泵机组的蒸发器和发生器部分即荒煤气侧进行清洗。

所述热泵机组的蒸发器和发生器的一端分别与焦炉荒煤气连接，吸收器与富油介质连接，冷凝器与循环水相连，在蒸发器内冷剂泵将冷剂输送到蒸发器，冷剂吸收传热管内荒煤气的热量而蒸发，使低压蒸汽部分凝结成液体排出机组，在吸收器内，通过喷淋至吸收器传热管上的吸收溶液，吸收由蒸发器产生的冷剂蒸汽，吸收冷剂时产生的吸收热使管内流动的富油升温；吸收冷剂蒸汽后，浓度下降的吸收液即稀溶液由溶液泵经溶液热交换器送入发生器；在发生器内，由吸收器返回的稀溶液，被喷淋在发生器传热管表面，稀溶液被传热管内的焦炉荒煤气加热；被加热的稀溶液产生冷剂蒸汽，变成浓度较高的吸收液即浓溶液，通过溶液热交换器被送回吸收器；在冷凝器内，在发生器产生的冷剂蒸汽，被冷凝器传热管内流动的冷却水冷却，冷凝后变成为冷剂液体，由冷剂泵输送至蒸发器，实现焦炉荒煤气余热的回收和富油升温。

本发明的有益效果：

本发明利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的系统，特别适用于焦化行业，该装置系统利用二类热泵代替初步冷却器上段、中段对荒煤气进行冷却，回收荒煤气余热来加热荒煤气苯类物质回收工序的富油，节约煤气、蒸汽和中温冷却水消耗，可以大大降低富油蒸馏、初步冷却器中温冷却水部分的设备投资及运行费用；此外热泵回收热量加热富油介质，不产生废水，具有较好的经济效益、社会效益和环保效益。

回收利用焦炉荒煤气热量加热荒煤气洗涤塔来的含苯类物质的富油介质，被加热的富油循环介质进入负压蒸馏塔后蒸馏分离出其中的苯类物质，实现了焦炉荒煤气热量的回收利用。

用热泵代替原有初冷器上段和中段，通过热泵机组，将荒煤气热量传递给富油介质，降低了中温水消耗，从而降低水耗。

用热泵代替原富油蒸馏工序的管式炉加热富油，降低了系统运行成本和煤气消耗。

用热泵代替原富油蒸馏工序的管式炉加热富油，可大大环节洗油高温恶化程度，提高了荒煤气洗涤效果，降低了系统洗油消耗。

用热泵代替初冷器上段、中段来冷却荒煤气，可降低荒煤气冷却的设备投资及运行成本。

该装置系统对新建系统和老系统均适用，只需对原有设备稍加改造，不影响主体设备，改造费用低，具有较好的经济效益和社会效益。

8.在热泵机组的蒸发器和发生器部分设有污垢清洗器，在清洗油泵作用下利用主要组成为苯类物质、热氨水等的轻质洗油定期对热泵机组的蒸发器和发生器部分即荒煤气侧进行清洗，确保换热效率。

附图说明

图1为现有技术的原荒煤气初步冷却器冷却工艺流程图；

图2为现有技术的原荒煤气中苯类物质洗涤及负压蒸馏工艺流程图；

图3为本发明的荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的系统流程图；

图4为本发明的热泵的工作原理图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图3、4所示，一种利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的装置，包括气液分离器1、热泵机组2、负压蒸馏塔10，气液分离器1通过鼓风机与焦炉荒煤气管道连接，所述气液分离器1与焦油氨水分离器24连接，焦油氨水分离器24分别与焦油泵25及循环氨水泵26进液口连接，循环氨水泵26出液管道将循环氨水喷洒到桥管和集气管内对荒煤气冷却至80—90°，煤焦油通过管道27外送，所述气液分离器1通过荒煤气管道与热泵机组2连接，所述热泵机组2与煤气冷却器3连接，煤气冷却器3内的荒煤气通过管道28外送，热泵机组2与清洗油泵6出液口连接，清洗油泵6的进液口与清洗油槽7连接，热泵机组2通过管道与贫富油换热器8连接，贫富油换热器8与贫油槽23连接，贫油槽23通过冷贫油泵22与荒煤气洗涤塔4的上部及中部连接，贫富油换热器8与油气换热器9连接，所述油气换热器9分别与负压蒸馏塔10上部、轻苯冷却器16连接，所述油气换热器9通过洗苯富油管道32与富油泵5出液口连接，富油泵进液口与荒煤气洗涤塔4底部连接，经过洗涤后的荒煤气从荒煤气洗涤塔4顶部的管道31排出。热泵机组2通过管道与负压蒸馏塔10上部连接，负压蒸馏塔10底部与热贫油泵21进液口连接，热贫油泵21出液口与贫富油换热器8连接，所述负压蒸馏塔10的中下部通过管道与萘油槽11连接，中部通过管道与重苯槽12连接，所述轻苯冷却器16与回流罐17连接，回流罐17的上部与不凝器冷却器19双向连接，所述不凝器冷却器19与真空泵20连接，通过真空泵20将不凝气输送到荒煤气系统管道33。回流罐17的下部与回流泵15进液口连接，回流泵的出液口与负压蒸馏塔10上部连接，回流罐17的下部同时与分离水槽18连接，回流泵的出液口同时与粗苯槽13连接，所述粗苯槽13与粗苯成品泵14连接、将粗苯成品通过管道34输送储存。

本发明的工作原理和工作过程：

本发明通过煤气鼓风机将焦炉荒煤气通过管道输送至气液分离器1，其中的液相进入焦油氨水分离器24进行油水分离，85℃左右荒煤气进入热泵机组2，通过热泵机组加热经油气换热器9、贫富油换热器8换热升温的富油，加热后高温富油直接送入负压蒸馏塔10、蒸馏分离其中的苯类物质，富油负压蒸馏塔10部分除原有管式炉不再使用外，其他和原有运行方式相同，经负压蒸馏塔脱除苯类物质后的贫油进入贫油槽23，然后通过冷贫油泵22送至荒煤气洗涤塔4循环使用，荒煤气在热泵机组2换热降温后温度降低至55℃左右；温度降低至55℃左右；55℃左右的荒煤气再进入煤气冷却器3，与低温水冷却水换热降温至23-25℃后，进入后序煤气净化生产单元。

由于荒煤气中水蒸汽、焦油气、萘、煤粉等杂质含量较多，为了更好地清除热泵机组荒煤气侧沉积的萘、煤焦油等污垢，在热泵机组2的蒸发器和发生器部分增设有污垢清洗器，在清洗油泵6作用下利用主要组成为苯类物质、热氨水等的轻质洗油定期对热泵机组的蒸发器和发生器部分即荒煤气侧进行清洗，确保换热效率。

所述热泵机组是一种常见的热能回收装置，利用荒煤气作为热源，在吸收器中将富油加热到较高温度。在机组内以冷剂和吸收剂为载体，实现余热与循环介质间的能量转换。机组蒸发器和发生器的一端分别与焦炉荒煤气连接，吸收器与富油介质连接，冷凝器与循环水相连。其原理为：在蒸发器内，由冷剂泵将冷剂输送到蒸发器，冷剂吸收传热管内荒煤气的热量而蒸发，使低压蒸汽部分凝结成液体排出机组。

在吸收器内，通过喷淋至吸收器传热管上的吸收溶液，吸收由蒸发器产生的冷剂蒸汽，吸收冷剂时产生的吸收热使管内流动的富油升温。吸收冷剂蒸汽后，浓度下降的吸收液即稀溶液由溶液泵经溶液热交换器送入发生器。

在发生器内，由吸收器返回的稀溶液，被喷淋在发生器传热管表面，稀溶液被传热管内的焦炉荒煤气加热。被加热的稀溶液产生冷剂蒸汽，变成浓度较高的吸收液即浓溶液，通过溶液热交换器被送回吸收器。

在冷凝器内，在发生器产生的冷剂蒸汽，被冷凝器传热管内流动的冷却水冷却，冷凝后变成为冷剂液体，由冷剂泵输送至蒸发器。经过这样一个过程，实现焦炉荒煤气余热的回收和富油升温。上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员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以内。

Claims (3)

1.一种利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的装置，其特征是，包括气液分离器、热泵机组、负压蒸馏塔，气液分离器通过鼓风机与焦炉荒煤气管道连接，所述气液分离器与焦油氨水分离器连接，焦油氨水分离器分别与焦油泵及循环氨水泵进液口连接，循环氨水泵出液管道将循环氨水喷洒到桥管和集气管内对荒煤气冷却至80—90°，煤焦油通过管道外送，所述气液分离器通过荒煤气管道与热泵机组连接，所述热泵机组与煤气冷却器连接，煤气冷却器内的荒煤气通过管道外送，热泵机组与清洗油泵出液口连接，清洗油泵的进液口与清洗油槽连接，热泵机组通过管道与贫富油换热器连接，贫富油换热器与贫油槽连接，贫油槽通过冷贫油泵与荒煤气洗涤塔的上部及中部连接，贫富油换热器与油气换热器连接，所述油气换热器分别与负压蒸馏塔上部、轻苯冷却器连接，所述油气换热器通过洗苯富油管道与富油泵出液口连接，富油泵进液口与荒煤气洗涤塔底部连接，经过洗涤后的荒煤气从荒煤气洗涤塔顶部的管道排出；热泵机组通过管道与负压蒸馏塔上部连接，负压蒸馏塔底部与热贫油泵进液口连接，热贫油泵出液口与贫富油换热器连接，所述负压蒸馏塔的中下部通过管道与萘油槽连接，中部通过管道与重苯槽连接，所述轻苯冷却器与回流罐连接，回流罐的上部与不凝器冷却器双向连接，所述不凝器冷却器与真空泵连接，通过真空泵将不凝气输送到荒煤气系统管道，回流罐的下部与回流泵进液口连接，回流泵的出液口与负压蒸馏塔上部连接，回流罐的下部同时与分离水槽连接，回流泵的出液口同时与粗苯槽连接，所述粗苯槽与粗苯成品泵连接、将粗苯成品通过管道输送储存。

2.如权利要求1所述的利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的装置，其特征是，在热泵机组的蒸发器和发生器部分增设有污垢清洗器，在清洗油泵作用下利用主要组成为苯类物质、热氨水等的轻质洗油定期对热泵机组的蒸发器和发生器部分即荒煤气侧进行清洗。

3.如权利要求1所述的利用荒煤气余热回收焦炉煤气苯类物质的装置，其特征是，所述热泵机组的蒸发器和发生器的一端分别与焦炉荒煤气连接，吸收器与富油介质连接，冷凝器与循环水相连，在蒸发器内冷剂泵将冷剂输送到蒸发器，冷剂吸收传热管内荒煤气的热量而蒸发，使低压蒸汽部分凝结成液体排出机组，在吸收器内，通过喷淋至吸收器传热管上的吸收溶液，吸收由蒸发器产生的冷剂蒸汽，吸收冷剂时产生的吸收热使管内流动的富油升温；吸收冷剂蒸汽后，浓度下降的吸收液即稀溶液由溶液泵经溶液热交换器送入发生器；在发生器内，由吸收器返回的稀溶液，被喷淋在发生器传热管表面，稀溶液被传热管内的焦炉荒煤气加热；被加热的稀溶液产生冷剂蒸汽，变成浓度较高的吸收液即浓溶液，通过溶液热交换器被送回吸收器；在冷凝器内，在发生器产生的冷剂蒸汽，被冷凝器传热管内流动的冷却水冷却，冷凝后变成为冷剂液体，由冷剂泵输送至蒸发器，实现焦炉荒煤气余热的回收和富油升温。