CN106590764B - 一种焦炉煤气冷却装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焦炉煤气冷却装置及工艺，所述装置包括横管初冷器和煤气洗净冷却器；所述煤气洗净冷却器由塔体、气液分离槽、电捕焦油器及逆喷管组成；塔体顶部设净煤气出口，逆喷管连通下部塔体；塔体一侧设氨水循环装置，氨水循环装置由氨水循环管道、循环泵和外置冷却器组成，沿氨水流动方向氨水循环管道上依次设置循环泵、外送氨水出口、外置冷却器以及焦油氨水乳化液补充口。本发明将焦炉煤气通过横管冷却器进行初步冷却后，进入具备捕集焦油雾功能的煤气洗净冷却器中进一步冷却，实现将焦炉煤气冷却的同时，尽可能降低焦炉煤气中杂质含量的目的，并且能够有效克服焦炉煤气冷却器阻力增高和换热效率降低的弊端。

Description

一种焦炉煤气冷却装置及工艺
技术领域
本发明涉及焦炉煤气冷却及净化技术领域，尤其涉及一种对焦炉煤气冷却的同时去除焦炉煤气中的杂质的焦炉煤气冷却装置及工艺。
背景技术
焦炉煤气从焦炉出来时夹带了很多杂质，需要把这些杂质尽可能地在前段工序中进行去除，从而使后段工序不易发生堵塞和腐蚀问题。焦炉煤气的常规冷却工艺是在焦炉桥管中由循环氨水冷却到80～90℃后进入煤气初步冷却器，通过不同的冷却设备，最终将煤气冷却到21-23℃，然后进入后续工序。因此，焦炉煤气的初步冷却是煤气净化工艺的基础。目前，焦炉煤气冷却采用直接冷却、间接冷却、间接和直接相结合的冷却工艺，具体分析如下：
1)焦炉煤气的直接冷却工艺可分为带填充物和无填充物两种，一般采用无充填式的多段空喷塔。煤气流向为由下而上，喷淋氨水由上而下与煤气逆流接触。喷淋用氨水经液液换热器与冷却水换热后循环使用。采用直接式冷却工艺时，由于水与煤气直接接触，在冷却的同时可以起到洗涤煤气的效果，煤气中杂质可以得到较好的净化。但直接式冷却由于存在先用冷却水冷却循环洗涤氨水，再用洗涤氨水冷却煤气这样两个温差，一般同样温度的冷却水，直接冷却后的煤气温度较高。此外，由于液气比较大，循环泵的电耗也较高，换热器的面积及台数多，占地面积大，我国现有设计中已不再采用。
2)焦炉煤气的间接冷却工艺多数采用高效横管初冷器。整个设备可按需分为三段(热水段、循环水段、低温水段)或二段(循环水段、低温水段)。煤气流向由上而下，与煤气冷凝液的流向一致，冷却水在换热管内由下而上流动。冷凝液与煤气顺流而下时，起到了冲洗和冷却管壁的双重作用。但在实际应用中，横管初冷器由于低温水段温度较低，煤气中的萘经常凝结在换热管管壁处，增加了横管初冷器的阻力，降低了传热效率。通常，横管初冷器需设置备品，当煤气阻力升高、传热效果差时，需倒换横管初冷器以便在停止运行后进行清洗。
3)根据上述两种煤气冷却工艺的特点，发展了间接冷却与直接冷却相结合的煤气冷却工艺，即间直冷工艺。煤气在高温段由80～90℃冷却到50～55℃时采用间接初冷器，这时由于冷却温差大、冷凝液量大，但冷凝的萘量相对较少，传热系数高，可大为减少传热面积；在煤气温度达到50～55℃时采用直接式冷却器，可充分发挥直接冷却煤气效果好的优点，对降低煤气的萘和腐蚀性杂质的含量起到了重要的作用。但此工艺相对比较复杂，设备多、能耗大、占地面积大，我国只在宝钢工程中采用此工艺。
常规工艺中，焦炉煤气经过冷却后，进入电捕焦油器进一步脱除煤气中夹带的焦油雾。在高压电场的作用下，绝大部分悬浮在煤气中的焦油雾滴在沉淀极沉淀下来，煤气从电捕焦油器顶部出来进入后续工序。煤气中的焦油雾被捕集下来，在电捕焦油器底部形成焦油排出。由于焦油需要一定液封高度，导致电捕焦油器通常都是被环形基础架设在地面以上，而非直接落地布置，导致电捕焦油器的下部空间浪费。
发明内容
本发明提供了一种焦炉煤气冷却装置及工艺，将焦炉煤气通过横管冷却器进行初步冷却后，进入具备捕集焦油雾功能的煤气洗净冷却器中进一步冷却，实现将焦炉煤气冷却的同时，尽可能降低焦炉煤气中杂质含量的目的，并且能够有效克服焦炉煤气冷却器阻力增高和换热效率降低的弊端。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焦炉煤气冷却装置，包括通过煤气管道依次连接的横管初冷器和煤气洗净冷却器；所述煤气洗净冷却器由塔体，自下至上集成在塔体内的气液分离槽、电捕焦油器以及与塔体相连的逆喷管组成；塔体顶部设净煤气出口，逆喷管底部通过一弯管连通下部的塔体；塔体一侧设氨水循环装置，氨水循环装置由氨水循环管道、循环泵和外置冷却器组成，氨水循环管道的氨水入口设在塔体底部气液分离槽一侧，氨水出口设在弯管段，沿氨水流动方向氨水循环管道上依次设置循环泵、外送氨水出口、外置冷却器以及焦油氨水乳化液补充口。
所述横管初冷器为一段式或二段式，一段式横管初冷器中设循环水段，循环水段连接外部循环水管道；二段式横管初冷器分上、下两部分，分别设置热水段和循环水段，其中热水段连接外部热水管道，循环水段连接外部循环水管道；横管初冷器的顶部设焦炉煤气入口，底部分别设煤气出口及冷凝液出口。
所述外置冷却器连接外部低温水管道。
所述塔体为动力波洗涤塔。
所述电捕焦油装置下方设有除雾器和断液板，断液板上方一侧塔体上设焦油出口。
所述电捕焦油装置采用蜂窝式电捕焦油器。
基于所述装置的一种焦炉煤气冷却工艺，包括如下步骤：
1)从焦炉出来的80～90℃焦炉煤气，进入横管初冷器；在横管初冷器中，煤气由上而下流动，煤气冷凝液与其流向一致，冷却水在换热管内由下而上流动；冷却至45～55℃的煤气进入煤气洗净冷却器，冷凝液收集后外送；
2)煤气通过逆喷管进入煤气洗净冷却器，通过氨水洗涤进一步冷却至20～23℃，采用动力波洗涤方式，在逆喷管内煤气与氨水逆流接触，气液接触区形成泡沫区，在此区域内完成煤气冷却；煤气在得到冷却的同时，还可去除其中的H2S、NH3、HCN腐蚀性介质以及煤粉、焦粉和焦油雾；
3)气液分离槽中的循环洗涤氨水通过外置冷却器与低温水换热，通过循环泵在氨水循环装置内循环输送，并补充焦油氨水乳化液；
4)经过冷却及氨水清洗后的煤气与氨水混合物在气液分离槽中进行气液分离，分离出的煤气通过除雾器除雾后进入电捕焦油装置捕集煤气中的焦油，然送往下一工序；分离出的液体作为循环洗涤氨水循环使用；
5)电捕焦油装置下方设或不设断液板；设有断液板时电捕焦油装置捕集下来的焦油由断液板收集，然后经焦油入口外排；不设断液板时，电捕焦油装置捕集下来的焦油直接进入底部气液分离槽中，经循环洗涤氨水洗涤后进一步去除其中的萘；氨水循环装置中多余的氨水清洗液外送。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)与直接冷却工艺相比，减少了设备台数，节省了占地；
2)与间接冷却工艺相比，避免了煤气在低温冷却区的结萘现象带来的冷却器堵塞现象；
3)与间直冷工艺相比，工艺相对简单，设备数量少，节省能耗和占地；
4)采用动力波洗涤技术，能够更加高效地达到去除杂质和粉尘的作用，为后续工序提供更好的煤气净化效果；
5)煤气的低温冷却为液液换热，换热效率高于气液换热，可降低换热设备的投资；
6)将动力波洗涤与电捕焦油合二为一，且气液分离槽位于电捕焦油装置下部，充分利用空间，节省了占地和设备造价。
附图说明
图1是本发明实施例1所述焦炉煤气冷却装置的结构示意图。
图2是本发明实施例1所述煤气洗净冷却器的结构示意图。
图3是本发明实施例2所述焦炉煤气冷却装置的结构示意图。
图4是本发明实施例2所述煤气洗净冷却器的结构示意图。
图中：1.横管初冷器 2.煤气洗净冷却器 3.外置冷却器 4.循环泵 5.逆喷管 6.气液分离槽 7.电捕焦油装置 8.断液板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1-图2所示，本发明所述一种焦炉煤气冷却装置，包括通过煤气管道依次连接的横管初冷器1和煤气洗净冷却器2；所述煤气洗净冷却器2由塔体，自下至上集成在塔体内的气液分离槽6、电捕焦油器7以及与塔体相连的逆喷管5组成；塔体顶部设净煤气出口，逆喷管5底部通过一弯管连通下部的塔体；塔体一侧设氨水循环装置，氨水循环装置由氨水循环管道、循环泵4和外置冷却器3组成，氨水循环管道的氨水入口设在塔体底部气液分离槽6一侧，氨水出口设在弯管段，沿氨水流动方向氨水循环管道上依次设置循环泵4、外送氨水出口、外置冷却器3以及焦油氨水乳化液补充口。
所述横管初冷器1为一段式或二段式，一段式横管初冷器中设循环水段，循环水段连接外部循环水管道；二段式横管初冷器分上、下两部分，分别设置热水段和循环水段，其中热水段连接外部热水管道，循环水段连接外部循环水管道；横管初冷器1的顶部设焦炉煤气入口，底部分别设煤气出口及冷凝液出口。
所述外置冷却器3连接外部低温水管道。
所述塔体为动力波洗涤塔。
所述电捕焦油装置7下方设有除雾器和断液板8，断液板8上方一侧塔体上设焦油出口。
所述电捕焦油装置7采用蜂窝式电捕焦油器。
基于所述装置的一种焦炉煤气冷却工艺，包括如下步骤：
1)从焦炉出来的80～90℃焦炉煤气，进入横管初冷器1；在横管初冷器1中，煤气由上而下流动，煤气冷凝液与其流向一致，冷却水在换热管内由下而上流动；冷却至45～55℃的煤气进入煤气洗净冷却器2，冷凝液收集后外送；
2)煤气通过逆喷管5进入煤气洗净冷却器2，通过氨水洗涤进一步冷却至20～23℃，采用动力波洗涤方式，在逆喷管5内煤气与氨水逆流接触，气液接触区形成泡沫区，在此区域内完成煤气冷却；煤气在得到冷却的同时，还可去除其中的H2S、NH3、HCN腐蚀性介质以及煤粉、焦粉和焦油雾；
3)气液分离槽6中的循环洗涤氨水通过外置冷却器3与低温水换热，通过循环泵4在氨水循环装置内循环输送，并补充焦油氨水乳化液；
4)经过冷却及氨水清洗后的煤气与氨水混合物在气液分离槽6中进行气液分离，分离出的煤气通过除雾器除雾后进入电捕焦油装置7捕集煤气中的焦油，然送往下一工序；分离出的液体作为循环洗涤氨水循环使用；
5)电捕焦油装置7下方设或不设断液板8；设有断液板8时电捕焦油装置7捕集下来的焦油由断液板8收集，然后经焦油入口外排；不设断液板8时，电捕焦油装置7捕集下来的焦油直接进入底部气液分离槽6中，经循环洗涤氨水洗涤后进一步去除其中的萘；氨水循环装置中多余的氨水清洗液外送。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
如图1所示，本实施例中的焦炉煤气冷却装置包括横管冷却器1、煤气洗净冷却器2、外置冷却器3和循环泵4。
所述的横管初冷器1可采用二段(设热水段、循环水段)式或一段(设循环水段)式冷却方式，通过热水管道+循环水管道或循环水管道进行间接换热来初步冷却焦炉煤气。焦炉煤气管道进入横管初冷器1后，再通过横管初冷器1底部引出的煤气管道与煤气洗净冷却器2相连通。
所述煤气洗净冷却器2的结构组成见图2，包括逆喷管5、气液分离槽6、电捕焦油装置7、断液板8。横管初冷器1来的煤气首先进入逆喷管5，与循环洗涤氨水逆向接触后，进入气液分离槽6进行气液分离。分离后的气相煤气通过断液板8后进入电捕焦油装置7，捕集焦油雾后从煤气洗净冷却器2顶部净煤气出口离开去往下一工序。
煤气经过电捕焦油装置7时被捕集下来的焦油雾形成焦油，经断液板8隔断后排出，送往下一工序。
气液分离槽6内的循环洗涤氨水通过循环泵3送至外置冷却器3与低温水换热后进入逆喷管5循环使用。在进入逆喷管5前，从氨水循环管道上的补入焦油氨水乳化液。
【实施例2】
如图3所示，本实施例中的焦炉煤气冷却装置包括横管冷却器1、洗净冷却器2、外置冷却器3和循环泵4。
所述的横管初冷器1可采用二段(热水段、循环水段)式或一段(循环水段)式冷却方式，分别可通过热水管道+循环水管道或循环水管道进行间接换热来初步冷却焦炉煤气。焦油煤气管道进入横管初冷器1后，再通过横管初冷器1底部引出的煤气管道与煤气洗净冷却器2相连通。
所述洗净冷却器2的结构组成见图4，包括逆喷管5、气液分离槽6和电捕焦油装置7。横管初冷器1来的煤气首先进入逆喷管5，与循环洗涤氨水逆向接触后，进入气液分离槽6进行气液分离。分离后的气相煤气进入电捕焦油装置7，捕集焦油雾后从煤气洗净冷却器2顶部净煤气出口离开去往下一工序。
煤气经过电捕焦油装置7时被捕集下来的焦油雾形成焦油进入气液分离槽6。循环洗涤氨水通过循环泵3送至外置冷却器3与低温水换热后进入逆喷管5循环使用。在进入逆喷管5前氨水循环管道上，通过焦油氨水乳化液补充口补入焦油氨水乳化液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种焦炉煤气冷却工艺，其特征在于，基于一种焦炉煤气冷却装置实现，所述焦炉煤气冷却装置包括通过煤气管道依次连接的横管初冷器和煤气洗净冷却器；所述煤气洗净冷却器由塔体，自下至上集成在塔体内的气液分离槽、电捕焦油器以及与塔体相连的逆喷管组成；塔体顶部设净煤气出口，逆喷管底部通过一弯管连通下部的塔体；塔体一侧设氨水循环装置，氨水循环装置由氨水循环管道、循环泵和外置冷却器组成，氨水循环管道的氨水入口设在塔体底部气液分离槽一侧，氨水出口设在弯管段，沿氨水流动方向氨水循环管道上依次设置循环泵、外送氨水出口、外置冷却器以及焦油氨水乳化液补充口；
所述焦炉煤气冷却工艺包括如下步骤：
1)从焦炉出来的80～90℃焦炉煤气，进入横管初冷器；在横管初冷器中，煤气由上而下流动，煤气冷凝液与其流向一致，冷却水在换热管内由下而上流动；冷却至45～55℃的煤气进入煤气洗净冷却器，冷凝液收集后外送；
2)煤气通过逆喷管进入煤气洗净冷却器，通过氨水洗涤进一步冷却至20～23℃，采用动力波洗涤方式，在逆喷管内煤气与氨水逆流接触，气液接触区形成泡沫区，在此区域内完成煤气冷却；煤气在得到冷却的同时，还可去除其中的H2S、NH3、HCN腐蚀性介质以及煤粉、焦粉和焦油雾；
3)气液分离槽中的循环洗涤氨水通过外置冷却器与低温水换热，通过循环泵在氨水循环装置内循环输送，并补充焦油氨水乳化液；
4)经过冷却及氨水清洗后的煤气与氨水混合物在气液分离槽中进行气液分离，分离出的煤气通过除雾器除雾后进入电捕焦油装置捕集煤气中的焦油，然送往下一工序；分离出的液体作为循环洗涤氨水循环使用；
5)电捕焦油装置下方设或不设断液板；设有断液板时电捕焦油装置捕集下来的焦油由断液板收集，然后经焦油入口外排；不设断液板时，电捕焦油装置捕集下来的焦油直接进入底部气液分离槽中，经循环洗涤氨水洗涤后进一步去除其中的萘；氨水循环装置中多余的氨水清洗液外送。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却工艺，其特征在于，所述横管初冷器为一段式或二段式，一段式横管初冷器中设循环水段，循环水段连接外部循环水管道；二段式横管初冷器分上、下两部分，分别设置热水段和循环水段，其中热水段连接外部热水管道，循环水段连接外部循环水管道；横管初冷器的顶部设焦炉煤气入口，底部分别设煤气出口及冷凝液出口。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却工艺，其特征在于，所述外置冷却器连接外部低温水管道。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却工艺，其特征在于，所述塔体为动力波洗涤塔。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却工艺，其特征在于，所述电捕焦油装置下方设有除雾器和断液板，断液板上方一侧塔体上设焦油出口。
6.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气冷却工艺，其特征在于，所述电捕焦油装置采用蜂窝式电捕焦油器。
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