CN106244248B - 一种焦炉煤气冷却-余热回收装置及工艺 - Google Patents

一种焦炉煤气冷却-余热回收装置及工艺 Download PDF

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Abstract

一种焦炉煤气冷却‑余热回收装置及工艺，该装置设有多段分级冷却的间冷装置和多段分级冷却的直间冷装置，间冷装置和直间冷装置可以上下设置构成一个冷却装置，中间由断液盘隔开，或者分为通过管道连接的两个独立的冷却单元。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：一种焦炉煤气冷却‑余热回收装置及工艺，通过对焦炉荒煤气采用二个冷却装置多段分级冷却，实现荒煤气由～750℃冷却到20～25℃并回收煤气余热产生的高、低压蒸汽，同时采取焦油高温、中温馏分和轻油馏分并去除煤气中夹带的煤粉、焦油和萘；本发明节省了大量的工业循环冷却水，同时解决了冷却元件壁上冷凝和煤气中夹带的煤粉、焦粉粘结附着堵塞的问题。

Description

一种焦炉煤气冷却-余热回收装置及工艺
技术领域
本发明涉及焦炉高温荒煤气冷却、焦油馏分采取及余热回收技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气冷却-余热回收装置及工艺。
背景技术
焦炉出来的荒煤气温度约为750℃左右，荒煤气中含有焦油以及夹带的煤粉、焦粉，所带出的热量相当于焦炉炼焦消耗的总热量的～33﹪，为便于后工序的净化与处理，现有技术中通常的做法是：喷洒循环氨水与荒煤气直接接触冷却，靠循环氨水大量汽化，使荒煤气急剧降温至80～83℃同时冷凝焦油和洗涤煤气中夹带的煤粉、焦粉，而后再经煤气初冷器冷却到20～30℃之后送到后续的煤气精制系统。现有技术的上述过程中高温荒煤气的热量转化为无用的常压水汽(约为80℃左右)并需要大量的循环水在煤气初冷器进行冷却，浪费了高温荒煤气的热量且消耗了大量的冷却水，煤气中的焦油进入循环氨水中需要油水分离及焦油蒸馏分离。
国内、外对焦炉高温荒煤气冷却、余热回收、焦油馏分直接分离做了大量的探讨，目前报道的技术方向有两种：(1)焦炉上升管冷却方式，冷却介质有水-水蒸气、气体、高温液体等，但是始终无法解决荒煤气中的焦油在低于470℃时的冷却元件壁上冷凝和煤气中夹带的煤粉、焦粉粘结附着堵塞问题；(2)把荒煤气汇集后集中冷却，主要有二种方式：一种是采用余热锅炉回收余热，再采用焦油直冷最后进入煤气初冷器(如资料:专利201310139946)，水蒸气的临界温度为374.15℃仍然无法根本解决煤气中的焦油在高温余热锅炉中冷凝及夹带的煤粉、焦粉粘结附着堵塞问题；另一种是用焦油直冷方式，焦油直冷方式冷却高温部分的400～750℃荒煤气必然引起焦油的大量汽化问题，目前尚没有发现应用实例的报道。
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，提供一种焦炉煤气冷却-余热回收装置及工艺，实现荒煤气由～750℃冷却到20～25℃并回收煤气余热产生的高、低压蒸汽，同时采取焦油高温、中温馏分和轻油馏分并去除煤气中夹带的煤粉、焦油和萘，以满足后续煤气精制的要求；本发明可以同时实现焦炉荒煤气冷却、余热回收、焦油馏分采出及煤粉、焦粉和萘的净化作用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焦炉煤气冷却-余热回收装置，该装置设有多段分级冷却的间冷装置和多段分级冷却的直间冷装置，间冷装置和直间冷装置可以上下设置构成一个冷却装置，中间由断液盘隔开，或者分为通过管道连接的两个独立的冷却单元。
所述间冷装置包括高温冷却器、中温冷却器，高温冷却器设置在中温冷却器的上端，在高温冷却器与中温冷却器之间设置有中间断液盘，或者高温冷却器与中温冷却器之间通过管道连接。
所述高温冷却器包括高温荒煤气入口、高温循环泵、水入口、高压蒸汽出口，高温荒煤气入口设置在高温冷却器的管程顶部，高温冷却器的壳程设有水入口和高压蒸汽出口，高温循环泵通过管道分别连接中间断液盘的循环液出口和高温冷却器管程的上端入口。
所述中温冷却器包括中温循环泵、水入口、低压蒸汽出口，中温冷却器的壳程设有水入口和低压蒸汽出口，中温循环泵入口通过管道与中温冷却器管程底部循环液出口连接，中温循环泵出口通过管道与中温冷却器管程上部入口相连，中温冷却器管程下部荒煤气出口通过管道与直间冷装置上部直冷段顶部的荒煤气入口相连。
所述直间冷装置设置上下两组直间冷段，两组直间冷段之间设置有中间断液盘，或者两组直间冷段之间通过管道连接。
所述上组直间冷段包括上部直冷段、上部间冷段、上部循环泵，上部直冷段设置在上部间冷段的上端，上部循环泵的入口通过管道连接两组直间冷段之间的中间断液盘的循环液出口，上部循环泵的出口通过管道连接上部直冷段的上部入口，上部间冷段管程设有循环水入口和循环水出口，上部循环泵的出口设有轻油排出口通过管道与油水分离器中部连接。
所述下组直间冷段包括下部直冷段、下部间冷段、下部循环泵，下部直冷段设置在下部间冷段的上端，下部循环泵的入口通过管道连接下部间冷段底部的循环液出口，下部循环泵的出口通过管道连接下部直冷段的上部入口，下部间冷段管程设有低温循环水入口和低温循环水出口，下部循环泵的出口设有轻油排出口通过管道与油水分离器中部连接。
一种采用焦炉煤气冷却-余热回收装置的焦炉煤气冷却-余热回收工艺，该工艺是将高温荒煤气在间冷装置中进行多段分级冷却后，再通入直间冷装置中进一步的分级冷却，将750℃以上的高温荒煤气逐级冷却至20～25℃；在间冷装置中分别回收荒煤气余热产生的高压蒸汽和低压蒸汽；在间冷装置和直间冷装置中分别设有循环泵，使循环液在各段冷却装置中独立循环，通过循环液分别回收焦油高温馏分、中温馏分和轻油馏分同时去除煤气中夹带的煤粉、焦粉和萘。
该工艺是将750℃以上的高温荒煤气在间冷装置中的液膜式高温冷却器中冷却至280℃～300℃后，再经下部液膜式中温冷却器冷却到180～200℃后进入直间冷装置上部直冷段，经上部直冷段循环液冷却洗涤后的煤气进入上部间冷段冷却到40～50℃后进入直间冷装置下部直冷段，经下部直冷段循环液冷却洗涤后的煤气进入下部间冷段冷却到20～25℃后由直间冷装置底部排出送出；
间冷装置上部的高温冷却器壳程采用水冷却高温荒煤气产生2.5～10MPa的高压蒸汽；煤气冷凝的焦油馏分、煤粉、焦粉进入焦油高温馏分循环液中，焦油高温馏分循环液由中间断液盘收集经高温循环泵送至高温冷却器管程上部循环，多余的部分作为焦油高温馏分送出；
间冷装置下部的中温冷却器壳程采用水冷却荒煤气产生0.4～1MPa的低压蒸汽；荒煤气冷凝的焦油馏分、煤粉、焦粉进入焦油中温馏分循环液中，焦油中温馏分循环液由中温冷却器底部经中温循环泵送至中温冷却器管程上部循环，多余的部分作为焦油中温馏分送出；
直间冷装置上部循环液由中间断液盘收集经上部循环泵送至上部直冷段上部喷洒冷却洗涤煤气，喷洒液和煤气一起进入上部间冷段冷却后由中间断液盘收集送至上部循环泵循环，多余的部分作为轻油送至油水分离器；
直间冷装置下部循环液由底部经下部循环泵送至下部直冷段上部喷洒冷却洗涤煤气，喷洒液和煤气一起进入下部间冷段冷却后由底部送至下部循环泵循环，多余的部分作为轻油送至油水分离器。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
一种焦炉煤气冷却-余热回收装置及工艺，通过对焦炉荒煤气采用二个冷却装置多段分级冷却，实现荒煤气由～750℃冷却到20～25℃并回收煤气余热产生的高、低压蒸汽，同时采取焦油高温、中温馏分和轻油馏分并去除煤气中夹带的煤粉、焦油和萘；本发明节省了大量的工业循环冷却水，同时解决了冷却元件壁上冷凝和煤气中夹带的煤粉、焦粉粘结附着堵塞的问题。
附图说明
图1是本发明一种焦炉煤气冷却-余热回收装置的结构示意图。
图中：1-高温冷却器、2-高温循环泵、3-中温冷却器、4-中温循环泵、5-上部直冷段、6-上部间冷段、7-上部循环泵、8-下部循环泵、9-下部直冷段、10-下部间冷段、11-间冷装置、12-直间冷装置、13-油水分离器、14-中间断液盘、15-中间断液盘、16-循环水出口、17-循环水入口、18-低温水出口、19-低温水入口、20-上部直冷段荒煤气入口、21-循环液出口、22-高温荒煤气入口、23-循环液出口、24-高压蒸汽出口、25-水入口、26-低压蒸汽出口、27-水入口、28-换热管、29-中温冷却器荒煤气出口、30-冷却后煤气出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：
如图1所示，一种焦炉煤气冷却-余热回收装置，该装置设有多段分级冷却的间冷装置11和多段分级冷却的直间冷装置12，间冷装置11和直间冷装置12可以上下设置构成一个冷却装置，中间由断液盘隔开，或者分为通过管道连接的两个独立的冷却单元。
所述间冷装置11包括高温冷却器1、中温冷却器3，高温冷却器1设置在中温冷却器3的上端，在高温冷却器1与中温冷却器3之间设置有中间断液盘14，或者高温冷却器1与中温冷却器3之间通过管道连接。
所述高温冷却器1包括高温荒煤气入口22、高温循环泵2、水入口25、高压蒸汽出口24，高温荒煤气入口22设置在高温冷却器1的管程顶部，高温冷却器1的壳程设有水入口25和高压蒸汽出口24，高温循环泵2通过管道分别连接中间断液盘14的循环液出口和高温冷却器1管程的上端入口。高温循环泵2的出口设有高温馏分排出口。
所述中温冷却器3包括中温循环泵4、水入口27、低压蒸汽出口26，中温冷却器3的壳程设有水入口27和低压蒸汽出口26，中温循环泵4入口通过管道与中温冷却器3管程底部循环液出口23连接，中温循环泵4出口通过管道与中温冷却器3管程上部入口相连，中温冷却器3管程下部荒煤气出口29通过管道与直间冷装置12上部直冷段5顶部的荒煤气入口20相连。中温循环泵4的出口设有中温馏分排出口。
所述直间冷装置12设置上下两组直间冷段，两组直间冷段之间设置有中间断液盘15，或者两组直间冷段之间通过管道连接。
所述上组直间冷段包括上部直冷段5、上部间冷段6、上部循环泵7，上部直冷段5设置在上部间冷段6的上端，上部循环泵7的入口通过管道连接两组直间冷段之间的中间断液盘15的循环液出口，上部循环泵7的出口通过管道连接上部直冷段5的上部入口，上部间冷段6管程设有循环水入口17和循环水出口16，上部循环泵7的出口设有轻油排出口通过管道与油水分离器13中部连接。
所述下组直间冷段包括下部直冷段9、下部间冷段10、下部循环泵8，下部直冷段9设置在下部间冷段10的上端，下部循环泵8的入口通过管道连接下部间冷段10底部的循环液出口21，下部循环泵8的出口通过管道连接下部直冷段9的上部入口，下部间冷段10管程设有低温循环水入口19和低温循环水出口18，下部循环泵8的出口设有轻油排出口通过管道与油水分离器13中部连接。下部间冷段10的下部设有冷却后煤气出口30。
油水分离器13上部设有轻油排出口，下部设有分离水排出口。
直间冷装置中的上部直冷段5、下部制冷段9为空冷段直接接触冷却，也可以为填料冷段直接接触冷却。
高温冷却器1、中温冷却器3为列管式换热器，也可以为板式等换热装置。
本发明的一种焦炉煤气冷却-余热回收装置，可以采用上述实施例中的两个冷却装置分四段冷却，也不排除采用下述结构：
1)间冷装置中的设有高、中、低温三组冷却器；
2)间冷装置中设有一组冷却器；
3)间冷装置中的高温冷却器与低温冷却器为两个独立结构，通过管道连接；
4)直间冷装置中设有三组直间冷段；
5)间冷装置与直间冷装置合为一个装置单元。
一种采用焦炉煤气冷却-余热回收装置的焦炉煤气冷却-余热回收工艺，该工艺是将高温荒煤气在间冷装置11中进行多段分级冷却后，再通入直间冷装置12中进一步的分级冷却，将750℃以上的高温荒煤气逐级冷却至20～25℃；在间冷装置11中分别回收荒煤气余热产生的高压蒸汽和低压蒸汽；在间冷装置11和直间冷装置12中分别设有循环泵，使循环液在各段冷却装置中独立循环，通过循环液分别回收焦油高温馏分(沥青、蒽油混合馏分)、中温馏分(洗油、萘油、酚油三混馏分)和轻油馏分(轻油和冷凝水的混合物)同时去除煤气中夹带的煤粉、焦粉和萘。
该工艺是将750℃以上的高温荒煤气在间冷装置11中的高温冷却器1中冷却至280℃～300℃后，再经下部中温冷却器3冷却到180～200℃后进入直间冷装置12上部直冷段5，经上部直冷段5循环液冷却洗涤后的煤气进入上部间冷段6冷却到40～50℃后进入直间冷装置12下部直冷段9，经下部直冷段9循环液冷却洗涤后的煤气进入下部间冷段10冷却到20～25℃后由直间冷装置12底部排出送出。
间冷装置11上部的高温冷却器1壳程采用水冷却高温荒煤气产生2.5～10MPa的高压蒸汽；煤气冷凝的焦油馏分、煤粉、焦粉进入焦油高温馏分循环液中，焦油高温馏分循环液由中间断液盘14收集经高温循环泵2送至高温冷却器1管程上部循环，使其在管程内壁形成均匀向下流动的液膜以带走煤粉和焦粉，多余的部分作为焦油高温馏分送出。
间冷装置11下部的中温冷却器3壳程采用水冷却荒煤气产生0.4～1MPa的低压蒸汽；荒煤气冷凝的焦油馏分、煤粉、焦粉进入焦油中温馏分循环液中，焦油中温馏分循环液由中温冷却器3底部循环液出口23经中温循环泵4送至中温冷却器3管程上部循环，使其在管程内壁形成均匀向下流动的液膜以带走煤粉和焦粉，多余的部分作为焦油中温馏分送出。
中温(300℃→180℃)部分煤气在中温冷却器冷却回收的余热也可以产生过热水。
直间冷装置12上部循环液由中间断液盘15收集经上部循环泵7送至上部直冷段5上部喷洒冷却洗涤煤气，喷洒液和煤气一起进入上部间冷段6冷却后，喷洒液由中间断液盘15收集送至上部循环泵7循环，多余的部分作为轻油(轻油和冷凝水的混合物)送至油水分离器13；直间冷装置12上部间冷段6管程内通入工业循环水冷却。
直间冷装置12下部循环液由底部经下部循环泵8送至下部直冷段9上部喷洒冷却洗涤煤气，喷洒液和煤气一起进入下部间冷段10冷却后，喷洒液由底部循环液出口21送至下部循环泵8循环，多余的部分作为轻油(轻油和冷凝水的混合物)送至油水分离器13；直间冷装置12下部间冷段10管程内通入工业低温水冷却。
由上部循环泵7、下部循环泵8送到油水分离器13的轻油和冷凝水的混合物在油水分离器13中油水分离，轻油由上部排出，分离水由下部排除。
本发明的工作原理如下：
见图1，焦炉荒煤气采用二个冷却装置分四段冷却：荒煤气高温冷却(750℃→300℃)采用液膜式间冷系统(高温冷却器1、高温循环泵2)、中温冷却(300℃→180℃)采用液膜式间冷系统(中温冷却器3、中温循环泵4)组合成第一个冷却装置-间冷装置11，分别回收荒煤气余热产生2.5～10MPa的高压蒸汽和0.4～1MPa的低压蒸汽及回收焦油高温馏分(沥青、蒽油混合馏分)和中温馏分(洗油、萘油、酚油三混馏分)；荒煤气低温冷却部分煤气冷却洗涤(180℃→45℃)部分采用直冷\间冷系统(上部直冷段5、上部间冷段6、上部循环泵7)、煤气冷却洗涤(45℃→20℃)部分采用直冷\间冷系统(下部直冷段9、下部间冷段10、下部循环泵8)、组合成第二个冷却装置-直间冷装置12，上段间冷段6由循环水冷却，下段间冷段10由低温水冷却，并回收轻油馏分及进一步除去煤气中夹带的煤粉、焦粉和萘；油水分离器13对直间冷装置12排除的轻油进行油水分离。
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 (5)

1.一种焦炉煤气冷却-余热回收工艺，其特征在于，采用的装置设有多段分级冷却的间冷装置和多段分级冷却的直间冷装置，间冷装置和直间冷装置上下设置构成一个冷却装置，中间由断液盘隔开，或者分为通过管道连接的两个独立的冷却单元；该工艺是将高温荒煤气在间冷装置中进行多段分级冷却后，再通入直间冷装置中进一步的分级冷却，将750℃以上的高温荒煤气逐级冷却至20～25℃；在间冷装置中分别回收荒煤气余热产生的高压蒸汽和低压蒸汽；在间冷装置和直间冷装置中分别设有循环泵，使循环液在各段冷却装置中独立循环，通过循环液分别回收焦油高温馏分、中温馏分和轻油馏分同时去除煤气中夹带的煤粉、焦粉和萘；
具体步骤为：
将750℃以上的高温荒煤气在间冷装置中的高温冷却器中冷却至280℃～300℃后，再经下部中温冷却器冷却到180～200℃后进入直间冷装置上部直冷段，经上部直冷段循环液冷却洗涤后的煤气进入上部间冷段冷却到40～50℃后进入直间冷装置下部直冷段，经下部直冷段循环液冷却洗涤后的煤气进入下部间冷段冷却到20～25℃后由直间冷装置底部排出送出；
间冷装置上部的高温冷却器壳程采用水冷却高温荒煤气产生2.5～10MPa的高压蒸汽；煤气冷凝的焦油馏分、煤粉、焦粉进入焦油高温馏分循环液中，焦油高温馏分循环液由中间断液盘收集经高温循环泵送至高温冷却器管程上部循环，多余的部分作为焦油高温馏分送出；
间冷装置下部的中温冷却器壳程采用水冷却荒煤气产生0.4～1MPa的低压蒸汽；荒煤气冷凝的焦油馏分、煤粉、焦粉进入焦油中温馏分循环液中，焦油中温馏分循环液由中温冷却器底部循环液出口经中温循环泵送至中温冷却器管程上部循环，多余的部分作为焦油中温馏分送出；
直间冷装置上部循环液由中间断液盘收集经上部循环泵送至上部直冷段上部喷洒冷却洗涤煤气，喷洒液和煤气一起进入上部间冷段冷却后，喷洒液由中间断液盘收集送至上部循环泵循环，多余的部分作为轻油送至油水分离器；
直间冷装置下部循环液由底部经下部循环泵送至下部直冷段上部喷洒冷却洗涤煤气，喷洒液和煤气一起进入下部间冷段冷却后，喷洒液由底部循环液出口送至下部循环泵循环，多余的部分作为轻油送至油水分离器。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却-余热回收工艺，其特征在于，所述高温冷却器包括高温荒煤气入口、高温循环泵、水入口、高压蒸汽出口，高温荒煤气入口设置在高温冷却器的管程顶部，高温冷却器的壳程设有水入口和高压蒸汽出口，高温循环泵通过管道分别连接中间断液盘的循环液出口和高温冷却器管程的上端入口。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却-余热回收工艺，其特征在于，所述中温冷却器包括中温循环泵、水入口、低压蒸汽出口，中温冷却器的壳程设有水入口和低压蒸汽出口，中温循环泵入口通过管道与中温冷却器管程底部循环液出口连接，中温循环泵出口通过管道与中温冷却器管程上部入口相连，中温冷却器管程下部荒煤气出口通过管道与直间冷装置上部直冷段顶部的荒煤气入口相连。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却-余热回收工艺，其特征在于，所述直间冷装置设置上下两组直间冷段，所述上组直间冷段包括上部直冷段、上部间冷段、上部循环泵，上部直冷段设置在上部间冷段的上端，上部循环泵的入口通过管道连接两组直间冷段之间的中间断液盘的循环液出口，上部循环泵的出口通过管道连接上部直冷段的上部入口，上部间冷段管程设有循环水入口和循环水出口，上部循环泵的出口设有轻油排出口通过管道与油水分离器中部连接。
5.根据权利要求4所述的一种焦炉煤气冷却-余热回收工艺，其特征在于，所述下组直间冷段包括下部直冷段、下部间冷段、下部循环泵，下部直冷段设置在下部间冷段的上端，下部循环泵的入口通过管道连接下部间冷段底部的循环液出口，下部循环泵的出口通过管道连接下部直冷段的上部入口，下部间冷段管程设有低温循环水入口和低温循环水出口，下部循环泵的出口设有轻油排出口通过管道与油水分离器中部连接。
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