CN105779027A - 基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统及方法，荒煤气经过精馏洗涤脱除重质焦油和焦粉，得到高沸点油品和高温荒煤气，高沸点油品和/或高温荒煤气经换热产生高压蒸汽，然后对高压蒸汽进行汽水分离，对分离的蒸汽进行利用。该系统除尘效率高，运行稳定，不易堵塞，并可实现热量充分回收利用。

Description

基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统与方法
技术领域
本发明属于煤化工领域，涉及一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统与方法。
背景技术
我国是一个“缺油、少气、相对富煤”的发展中国家，在能源消费方面，以煤为主的能源结构是我国发展经济的重要基础和特色。炼焦工业属于典型的能源流程产业。焦炭生产过程中，煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，在生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。荒煤气的分离利用和热量回收存在巨大经济效益。
从炼焦炉炭化室内产生的650℃～700℃高温荒煤气，其主要成分为氢气、甲烷、芳香烃等，经钢制的上升管逸出。为了冷却高温荒煤气，目前世界焦化业传统的方法是喷洒大量70℃～75℃的循环氨水，循环氨水吸热而大量蒸发，使荒煤气温度得以降低，进入后序煤化工产品回收加工工段。
CN201010022515.3公开焦炉煤气的净化方法，包括的步骤有：a)先将荒煤气送入初冷器用氨水喷洒降温；b)送入电捕焦油器清除焦油雾；c)送入鼓风机升温；d)送入洗萘塔用吸收剂脱萘；e)送入酸洗塔脱氨；f)送入终冷塔降温；g)送入洗苯塔用洗油脱苯；h)送入水洗塔用洗涤液喷洒进一步脱除洗油、焦油、萘。
该现有技术对高温荒煤气喷氨水降温存在如下缺点：
1)对荒煤气中含有的大量焦油、粗苯、萘等化工产品回收不彻底，终冷塔出口含萘量高，循环水所夹带的萘或焦油容易沉积在凉水架上，凉水架排污气和排水严重污染环境；
2)高温荒煤气被氨水急冷降温，带出的大量显热被白白浪费掉，无法回收该部分热量。
3)采用喷洒大量氨水冷却荒煤气，加剧了高浓度有机废水的产生，难以处理，造成严重环境污染。
4)荒煤气在余热回收装置积碳、积焦油，造成装置堵塞，给正常生产带来极大困难。
高温荒煤气热量回收利用历来是炼焦行业的难点，传统工艺之所以采用喷氨水的方法对高温荒煤气急冷降温，主要原因是荒煤气中含有大量粘度高的重质焦油、焦粉等杂质，在设备中会产生结焦、堵塞，使生产无法连续进行。
发明内容
为提高荒煤气处理效果，本发明提供了一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统与方法，目的是去除荒煤气中所含的易堵塞后续装置管道的重质重质焦油、焦粉等，使后续热量回收装置不易结焦、堵塞，可连续稳定运行，实现高温荒煤气的净化与热量回收。
本发明的技术方案是：
一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收方法，荒煤气经过精馏洗涤脱除重质焦油和焦粉，得到高沸点油品和高温荒煤气，高沸点油品和/或高温荒煤气经换热产生高压蒸汽，然后对高压蒸汽进行汽水分离，对分离的蒸汽进行利用。
为了实现本发明的方法，本发明设置精馏洗涤塔，荒煤气经精馏洗涤将重质焦油、焦粉等与煤气进行分离；精馏洗涤塔设置侧线采出，引出已经除去重质焦油与焦粉的高沸点油品进入废热锅炉换热产生高压蒸汽；设置汽包，来自废热锅炉的蒸汽经过汽包进行汽水分离，分离的蒸汽供用户使用；设置煤气一级冷却器，来自精馏洗涤塔塔顶的煤气进入一塔换热器进行进一步冷却；
进一步的，精馏洗涤塔侧线采出的高温高沸点洗油先经过废热锅炉，再经过一塔换热器与脱盐水换热后进入精馏洗涤塔塔顶循环，来自一塔换热器脱盐水经废热锅炉与高温高沸点洗油进行换热，汽化产生高压蒸汽。
进一步的，精馏洗涤后的高温荒煤气经煤气一级冷却器与脱盐水进行换热，换热后的脱盐水作为一塔换热器的入水。
本发明还提供实现上述方法的系统，包括设置荒煤气入口的精馏洗涤塔、一塔回流罐、一塔换热器、废热锅炉、汽包、一塔侧线循环泵、煤气一级冷却器、气液分离罐、煤气二级冷却器；精馏洗涤塔底部设置重质焦油排出口，精馏洗涤塔顶部设置高温荒煤气出口，精馏洗涤塔侧线设置高沸点油品采出口；高沸点油品采出口连接一塔回流罐入口，一塔回流罐底部出口通过一塔侧线循环泵连接至废热锅炉洗油入口，废热锅炉洗油出口连接一塔换热器洗油入口；高温荒煤气出口连接煤气一级冷却器煤气入口，煤气一级冷却器煤气出口连接气液分离罐入口，气液分离罐煤气出口连接煤气二级冷却器煤气入口，煤气二级冷却器热水出口连接煤气一级冷却器热水入口和去溴化锂机组管线，煤气一级冷却器热水出口连接一塔换热器热水入口，一塔换热器热水出口连接废热锅炉热水入口，废热锅炉蒸汽出口连接汽包入口，汽包开设有将蒸汽送外界外的蒸汽出口。
本发明设置精馏洗涤塔，通过精馏洗涤塔的洗涤与精馏双重功能，除去荒煤气中的焦粉和重质焦油，避免了后续换热设备的结焦堵塞，并回收热量产生高压蒸汽，运行成本低，产生污水少，热量回收效率高。
进一步的，一塔换热器洗油出口连接精馏洗涤塔上部喷淋口。
进一步的，重质焦油排出口通过重质焦油循环泵连接至精馏洗涤塔中部重质焦油循环喷淋口。
进一步的，精馏洗涤塔是板式塔，塔内底部设有人字型塔盘，人字型塔盘上部设有穿流塔盘，穿流塔盘上部设有超微细泡塔盘。
进一步的，精馏洗涤塔中部设有集液器。
进一步的，精馏洗涤塔内塔板还可以全部采用穿流塔盘，并增大穿流塔盘的开孔率，同时采用非均匀开孔形式，一方面减少塔板压降；另一方面可消除塔盘上存在的堵塞现象。
本发明可实现炼焦行业清洁生产，将高温荒煤气所携带的大量热量进行充分回收利用，避免产生大量难以处理的污水，减少水资源的消耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明精馏洗涤塔的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：
实施例1：参见图1和图2，本发明一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统，包括具有荒煤气入口的精馏洗涤塔1，荒煤气精馏洗涤塔1底部开设有重质重质焦油排出口1-1，中部开设有循环重质焦油喷淋口1-10和侧线高沸点洗油采出口1-9，上部设有高沸点洗油喷淋口1-8，底部重质重质焦油排出口1-1通过重质焦油循环泵3连接至中部循环重质焦油喷淋口1-10，中部高沸点洗油采出口1-9连接一塔回流罐4入口，一塔回流罐4底部出口通过一塔侧线循环泵5连接至废热锅炉6高沸点洗油入口，废热锅炉6高沸点洗油出口连接一塔换热器7高沸点洗油入口，一塔换热器7高沸点洗油出口连接重质焦油精馏洗涤塔上部高沸点喷淋口1-8，精馏洗涤塔的煤气出口1-7连接煤气一级冷却器2煤气入口，。
煤气一级冷却器2、一塔换热器7各开设有热水入口和出口，废热锅炉6开设有热水入口和蒸汽出口，煤气一级冷却器2热水出口连接一塔换热器7热水入口，一塔换热器7热水出口连接废热锅炉6热水入口，废热锅炉6蒸汽出口连接汽包8入口，汽包8开设有将蒸汽送外界外的蒸汽出口。
精馏洗涤塔是板式塔，塔内底部设有人字型塔盘，人字型塔盘上部设有穿流塔盘，穿流塔盘上部设有超微细泡塔盘，塔中部设有集液器。
一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收方法，包括以下步骤：
步骤一：从焦炉出来的荒煤气温度为550-600℃，荒煤气流量为10000Nm3/h，含尘量为9.28g/m3，焦油含量为243.7g/m3，水蒸气含量为21.1％，荒煤气从重质焦油精馏洗涤塔下部煤气入口1-2进入，重质焦油精馏洗涤塔气相进口1-2上部设置人字形惯性与洗涤除尘相结合的结构1-3，可将荒煤气中的大部分3μm以上的炭粉颗粒去除，重质焦油精馏塔1下部通过重质焦油循环泵3循环重质焦油洗涤荒煤气，重质焦油精馏洗涤塔中部通过集液器1-6侧线1-9采出280-330℃高沸点洗油，依次进入一塔循环罐4、一塔侧线循环泵5、废热锅炉6、一塔换热器7，经换热器冷却至230-260℃，冷却后的高沸点洗油进入重质焦油精馏洗涤塔上部高沸点洗油喷淋口1-8作为回流，从重质焦油精馏洗涤塔1顶部煤气出口1-7进入煤气一级冷却器2，重质焦油精馏洗涤塔1塔底温度控制在470-530℃，塔顶温度控制在240-270℃，重质焦油精馏洗涤塔侧线1-9采出的高沸点洗油温度控制在280-330℃，该洗涤塔可除去荒煤气中99％以上的焦粉；
步骤二：脱盐水依次经煤气一级冷却器2、一塔换热器7、废热锅炉6换热产生4.35MPa(G)蒸汽，废热锅炉6出口的4.35MPa(G)蒸汽通过汽包8输送至界外，上述换热器管程压力控制在4.35-4.5MPa(G)，煤气一级冷却器2进口热水温度控制在90-100℃，煤气一级冷却器2出口温度控制在200-250℃，一塔换热器7进口热水来自煤气一级冷却器12出口，一塔换热器7出口温度控制在230-260℃，废热锅炉6进口热水来自一塔换热器7出口，废热锅炉6出口温度控制在270-280℃，汽包8温度控制在270-280℃，压力控制在4.35MPa(G)。
采用该工艺处理高温荒煤气的除尘效率为99％以上，每小时可回收热量产生4.35MPa(G)蒸汽6.26t，每小时可回收热量约为15073MJ。该系统具有除尘效率高，热量回收率高，系统不易堵塞，可连续稳定运行等特点。
实施例2：一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统，精馏洗涤塔内塔板全部采用穿流塔盘，其余系统及工艺条件同实施例1，采用该工艺处理高温荒煤气的除尘效率为99％以上，每小时可回收热量产生4.35MPa(G)蒸汽6.26t，每小时可回收热量约为15073MJ。
实施例3：一种基于洗涤精馏的荒煤气热量回收系统，控制煤气一级冷却器进水温度为30-50℃，压力为1.0Mpa，汽包温度控制在250-265℃，其余系统及工艺条件同实施例1，采用该工艺处理高温荒煤气的除尘效率为99％以上，每小时可回收热量产生1.0MPa(G)蒸汽5.38t，每小时可回收热量约为15073MJ。
本发明的优点：
1)精馏洗涤塔采用非均匀开孔穿流塔盘、惯性除尘与洗涤技术结合的人字塔盘、提高传质与超细粉尘捕捉效率的微细泡塔盘等多种技术组合或采用其中任一塔盘技术，具有传质效率高、压降低、可彻底去除超细焦粉与防堵塞的优点。利用精馏洗涤塔对荒煤气精馏洗涤，在该塔内同时实现沥青、重质焦油与高沸点洗油的分离和焦粉的彻底去除，为荒煤气高温热量的回收奠定了基础，保证进入废锅的油品不含沥青质、焦粉等杂质，流动性好，不会出现设备结焦、堵塞现象。本方案的突出优势是，在回收荒煤气高温热量时，可实现系统的连续稳定运行。消除了原工艺不能回收高温荒煤气热量的弊端。
2)精馏洗涤塔中段设有侧线采出，通过侧线采出高沸点洗油，利用高沸点液体洗油在换热器换热，与传统气相换热相比，传热系数高，换热效率高，换热器设备小、投资少。
本方案与传统工艺相比，将高温荒煤气所携带的大量高品质显热进行回收利用，以10000Nm3/h荒煤气为例，每小时可回收热量产生4.35MPa(G)蒸汽6.26t，每小时可回收热量为15073MJ，4.35MPa(G)蒸汽可用于驱动汽轮机发电。以每年运行8000小时，每吨蒸汽价格200元计算，全年产蒸汽50080吨，可增加经济效益1001.6万元。

Claims (8)

1.基于洗涤精馏的荒煤气热量回收方法，其特征在于：荒煤气经过精馏洗涤脱除重质焦油和焦粉，得到高沸点油品和高温荒煤气，高沸点油品和/或高温荒煤气经换热产生高压蒸汽，然后对高压蒸汽进行汽水分离，对分离的蒸汽进行利用。
2.如权利要求1所述基于洗涤精馏的荒煤气热量回收方法，其特征在于：高沸点油品经换热后作为洗油进入精馏洗涤中循环。
3.实现如权利要求1所述方法的系统，其特征在于：包括设置荒煤气入口的精馏洗涤塔、一塔回流罐、一塔换热器、废热锅炉、汽包、一塔侧线循环泵、煤气一级冷却器、气液分离罐、煤气二级冷却器；精馏洗涤塔底部设置重质焦油排出口，精馏洗涤塔顶部设置高温荒煤气出口，精馏洗涤塔侧线设置高沸点油品采出口；高沸点油品采出口连接一塔回流罐入口，一塔回流罐底部出口通过一塔侧线循环泵连接至废热锅炉洗油入口，废热锅炉洗油出口连接一塔换热器洗油入口；高温荒煤气出口连接煤气一级冷却器煤气入口，煤气一级冷却器煤气出口连接气液分离罐入口，气液分离罐煤气出口连接煤气二级冷却器煤气入口，煤气二级冷却器热水出口连接煤气一级冷却器热水入口和去溴化锂机组管线，煤气一级冷却器热水出口连接一塔换热器热水入口，一塔换热器热水出口连接废热锅炉热水入口，废热锅炉蒸汽出口连接汽包入口，汽包开设有将蒸汽送外界外的蒸汽出口。
4.如权利要求3所述方法的系统，其特征在于：一塔换热器洗油出口连接精馏洗涤塔上部喷淋口。
5.如权利要求3所述方法的系统，其特征在于：重质焦油排出口通过重质焦油循环泵连接至精馏洗涤塔中部重质焦油循环喷淋口。
6.如权利要求3-5任一所述的系统，其特征在于：精馏洗涤塔为板式塔，塔内底部设有人字型塔盘、穿流塔盘、超微细泡塔盘的至少一种。
7.如权利要求6任一所述的系统，其特征在于：精馏洗涤塔中部设有集液器。
8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于：穿流塔盘采用非均匀开孔形式。
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