CN108251144A - 利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺及系统，所述系统包括焦油预热器、预脱水塔、热泵机组、脱水塔、轻油冷凝冷却器、1#轻油分离器、2#轻油分离器及脱水塔回流槽；本发明利用热泵机组把预脱水塔和脱水塔塔顶高温油气的余热回收利用，经焦油预热器对初脱水焦油进行加热，节省加热能源，同时减少冷却水用量，实现了节能降耗的目的。

Description

利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺及系统

技术领域

本发明涉及焦化技术领域，尤其涉及一种利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的 工艺及系统。

背景技术

目前，焦化行业煤焦油蒸馏最终脱水处理方式有三种：

第一种，原料焦油在油库初步脱水(单独静止分离或加超级离心分离脱水)，初步脱 水后的焦油送间歇釜完成最终脱水，间歇釜用蒸汽或导热油加热，最终脱水后的焦油送焦 油馏分塔蒸馏，主要用于间歇焦油加工系统。

第二种，原料焦油在油库初步脱水(单独静止分离或加超级离心分离脱水)，初步脱 水后的焦油送管式炉对流段加热，加热后的焦油送到脱水塔完成最终脱水，最终脱水后的 焦油送焦油馏分塔蒸馏，主要用于小规模连续焦油加工系统。

第三种，原料焦油在油库初步脱水(单独静止分离或加超级离心分离脱水)，初步脱 水后的焦油经焦油预热器换热(热源为蒸汽或导热油)，加热后的焦油送至预脱水塔和脱 水塔完成最终脱水，最终脱水后的焦油送焦油馏分塔蒸馏，主要用于中、大规模连续焦油 加工系统。

上述三种方式中，第一种和第三种均是采用蒸汽或导热油作为原料焦油加热的热源， 将焦油加热到一定温度以后完成最终脱水，其中采用蒸汽加热的方式需要耗费大量的蒸 汽，采用导热油加热的方式需要消耗大量给导热油加热的燃料。第二种方式中原料焦油最 终脱水是通过管式炉加热脱水，需要消耗大量的燃料。三种方式实现焦油最终脱水都必须 消耗大量有用的热量，或消耗蒸汽热量，或消耗燃料燃烧转化的热量，既浪费能源，又增加投资。

发明内容

本发明提供了一种利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺及系统，利用热泵 机组把预脱水塔和脱水塔塔顶高温油气的余热回收利用，经焦油预热器对初脱水焦油进行 加热，节省加热能源，同时减少冷却水用量，实现了节能降耗的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺，利用热泵机组将焦油脱水时产生的 高温油气热量进行回收，并转化为更高温度的热能，利用该热能加热初脱水焦油，并实现 焦油的最终脱水。

所述利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺，具体包括：

1)余热回收：

脱水塔塔顶蒸出的轻油和水以高温油气的形式进入热泵机组的发生器和蒸发器内，加 热作为热泵工质的稀溶液，产生的低压工质蒸汽进入冷凝器；在冷凝器内，低压工质蒸汽 被低温热源冷却，热泵工质由蒸汽冷凝为水，凝结水用工质泵压入蒸发器内；高压工质水 在蒸发器管表面吸收预脱水塔塔顶蒸出的轻油和水的热量，蒸发气化为高压工质蒸汽后进 入吸收器内；在吸收器内，高压工质蒸汽被喷淋在吸收器管上的浓溶液所吸收，浓溶液吸 收蒸汽时产生的高温通过热载体用于初脱水焦油的加热；

2)换热及加热：

换热过程是经余热回收转化的高温热能和初脱水焦油换热，把初脱水焦油从80℃以 下加热到130℃以上，加热后的初脱水焦油进入预脱水塔闪蒸，轻油和水气化混合后的高 温油气从预脱水塔的塔顶排出；

加热过程中，预脱水塔塔底焦油自流到脱水塔塔底，为了进一步脱水，脱水塔底焦油 用塔底循环泵强制循环，经脱水塔重沸器加热后返回脱水塔内；脱水塔重沸器采用导热油 加热，脱水塔底焦油中的轻油和水气化后从脱水塔塔顶排出；排出的高温油气经热泵机组 和轻油冷凝冷却器冷却后，油水冷凝液进入油水分离单元，脱水塔底的最终脱水焦油外送 至焦油加工装置进行后续蒸馏；

3)油水分离：

油水分离单元包括1#轻油分离器和2#轻油分离器，预脱水塔的油气冷凝液进入1#轻 油分离器中，脱水塔的油气冷凝液进入2#轻油分离器中，分离出的轻油流入到脱水塔回流槽，经脱水塔回流泵给预脱水塔和脱水塔打回流，分离出的水汇总后外送处理。

用于实现所述工艺的利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的系统，包括焦油预热 器、预脱水塔、热泵机组、脱水塔、轻油冷凝冷却器、1#轻油分离器、2#轻油分离器及脱水塔回流槽；所述焦油预热器上的被加热介质入口与初脱水焦油管道连接，被加热介质出口与预脱水塔相连；焦油预热器上的加热介质入口和加热介质出口分别与热泵机组相连；预脱水塔的塔底焦油出口连接脱水塔，预脱水塔顶高温油气出口通过热泵机组连接1#轻油分离器；脱水塔底部的塔底循环焦油出口通过塔底循环泵和脱水塔重沸器连接脱水塔下部循环焦油入口；脱水塔底部的最终脱水焦油通过塔底抽出泵连接脱水焦油外送管道；脱水塔顶部高温油气出口通过热泵机组、轻油冷凝冷却器连接2#轻油分离器；1#轻油分离 器和2#轻油分离器的分离水出口分别连接分离水外送管道，1#轻油分离器和2#轻油分离 器的分离轻油出口均与脱水塔回流槽的轻油入口相连，脱水塔回流槽的轻油出口分别连接预脱水塔和脱水塔的回流液入口。

所述热泵机组为第二类吸收式热泵机组，其中设有发生器、蒸发器、吸收器和冷凝器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)将预脱水塔和脱水塔塔顶高温油气的余热经热泵机组进行回收，升温后用于初脱 水焦油加热，节省常规工艺中初脱水焦油加热时用的蒸汽或加热燃料，实现余热利用；

2)实现余热利用的同时还达到了对高温油气降温的目的，减少了冷却水用量，节省 能耗；

3)工艺流程简单，操作方便，运行成本低，节能环保。

附图说明

图1是本发明所述利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺的流程图。

图中：1.焦油预热器 2.预脱水塔 3.热泵机组 31.发生器 32.冷凝器 33.蒸发 器 34.吸收器 4. 1#轻油分离器 5.脱水塔回流槽 6.脱水塔回流泵 7.脱水塔8.轻 油冷凝冷却器 9. 2#轻油分离器 10.脱水塔重沸器 11.塔底循环泵 12.塔底抽出泵

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所示，本发明所述利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺，利用热泵 机组3将焦油脱水时产生的高温油气热量进行回收，并转化为更高温度的热能，利用该热 能加热初脱水焦油，并实现焦油的最终脱水。

所述利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺，具体包括：

1)余热回收：

脱水塔7塔顶蒸出的轻油和水以高温油气的形式进入热泵机组3的发生器31和蒸发 口器内，加热作为热泵工质的稀溶液，产生的低压工质蒸汽进入冷凝器32；在冷凝器32内，低压工质蒸汽被低温热源冷却，热泵工质由蒸汽冷凝为水，凝结水用工质泵压入蒸发器33内；高压工质水在蒸发器33管表面吸收预脱水塔塔顶蒸出的轻油和水的热量，蒸发 气化为高压工质蒸汽后进入吸收器34内；在吸收器34内，高压工质蒸汽被喷淋在吸收器 管上的浓溶液所吸收，浓溶液吸收蒸汽时产生的高温通过热载体用于初脱水焦油的加热；

2)换热及加热：

换热过程是经余热回收转化的高温热能和初脱水焦油换热，把初脱水焦油从80℃以 下加热到130℃以上，加热后的初脱水焦油进入预脱水塔2闪蒸，轻油和水气化混合后的高温油气从预脱水塔2的塔顶排出；

加热过程中，预脱水塔2塔底焦油自流到脱水塔7塔底，为了进一步脱水，脱水塔底焦油用塔底循环泵11强制循环，经脱水塔重沸器10加热后返回脱水塔7内；脱水塔重沸 器10采用导热油加热，脱水塔底焦油中的轻油和水气化后从脱水塔7塔顶排出；排出的 高温油气经热泵机组3和轻油冷凝冷却器8冷却后，油水冷凝液进入油水分离单元，脱水 塔7底的最终脱水焦油外送至焦油加工装置进行后续蒸馏；

3)油水分离：

油水分离单元包括1#轻油分离器4和2#轻油分离器9，预脱水塔2的油气冷凝液进入1#轻油分离器4中，脱水塔7的油气冷凝液进入2#轻油分离器9中，分离出的轻油流 入到脱水塔回流槽5，经脱水塔回流泵6给预脱水塔2和脱水塔7打回流，分离出的水汇 总后外送处理。

用于实现所述工艺的利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的系统，包括焦油预热 器1、预脱水塔2、热泵机组3、脱水塔7、轻油冷凝冷却器8、1#轻油分离器4、2#轻油 分离器9及脱水塔回流槽5；所述焦油预热器1上的被加热介质入口与初脱水焦油管道连 接，被加热介质出口与预脱水塔2相连；焦油预热器1上的加热介质入口和加热介质出口 分别与热泵机组3相连；预脱水塔2的塔底焦油出口连接脱水塔7，预脱水塔顶高温油气 出口通过热泵机组3连接1#轻油分离器4；脱水塔7底部的塔底循环焦油出口通过塔底循 环泵11和脱水塔重沸器10连接脱水塔下部循环焦油入口；脱水塔7底部的最终脱水焦油 通过塔底抽出泵12连接脱水焦油外送管道；脱水塔7顶部高温油气出口通过热泵机组3、 轻油冷凝冷却器8连接2#轻油分离器9；1#轻油分离器4和2#轻油分离器9的分离水出 口分别连接分离水外送管道，1#轻油分离器4和2#轻油分离器9的分离轻油出口均与脱 水塔回流槽5的轻油入口相连，脱水塔回流槽5的轻油出口分别连接预脱水塔2和脱水塔 7的回流液入口。

所述热泵机组3为第二类吸收式热泵机组，其中设有发生器31、冷凝器32、蒸发器33和吸收器34。

本发明所述利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺及系统的工作原理是：原 料焦油在油库单独静止分离或经超级离心分离初步脱水后，送至焦油预热器1换热，换热 后的初脱水焦油进入预脱水塔2，在预脱水塔2内闪蒸分离，预脱水塔2和脱水塔7塔顶蒸出的高温油气(气化后的轻油和水)余热经热泵机组3回收转化，在热泵机组3内升温 后的热泵工质加热初脱水焦油后，再回到热泵机组3中吸收预脱水塔2和脱水塔7塔顶高 温油气的余热，通过热泵机组3热泵工质循环利用，实现利用塔顶高温油气余热给初脱水 焦油连续加热，从而实现预脱水塔2和脱水塔7塔顶热量的回收、转化和利用。

本发明回收的余热主要是指预脱水塔2和脱水塔7塔顶高温油气携带的热量，在常规 工艺中，只是利用冷却水把高温油气冷却为低温的油水混合液，高温油气中的热量白白的 被冷却水带走。

为更好的利用预脱水塔2和脱水塔7塔顶高温油气的热量，本发明采用了热泵机组3， 把一部分高温油气的热量回收后转化成更高温度的热能，从而实现将余热转化为热能再利 用，其中脱水塔7塔顶高温油气经热泵机组3回收余热后，再进入轻油冷凝冷却器8继续 冷凝冷却。

本发明所述热泵机组3采用第二类吸收式热泵机组，它不需要高温热源驱动，而是以 低温余热源驱动，在采用低温冷却水的条件下，制取比驱动热源温度高的热泵工质，是完 全不消耗高温有用热能的节能型设备。热泵工质可采用溴化锂，其沸点高，具有很强的吸 收水和水蒸汽的能力，且溴化锂水溶液的浓度越高、温度越低其吸水能力越强。热载体可 采用导热油。

如图1所示，在本发明所述热泵机组3中，利用送入发生器31和蒸发器33的中温驱动热源(预脱水塔2和脱水塔7塔顶高温油气的热量)与低温热源(冷却水)之间的热势差，制取了比中温驱动热源温度高的热源，通过热泵工质在热泵机组3与焦油预热器1之间的循环流动，不断将中温驱动热源(废热)转化为温度更高的热源并用于初脱水焦油的加热。

本发明特别适用于中、大规模的低、中、高温煤焦油蒸馏加工系统。

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 (4)

1.利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺，其特征在于，利用热泵机组将焦油脱水时产生的高温油气热量进行回收，并转化为更高温度的热能，利用该热能加热初脱水焦油，并实现焦油的最终脱水。

2.根据权利要求1所述的利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺，其特征在于，具体包括：

1)余热回收：

脱水塔塔顶蒸出的轻油和水以高温油气的形式进入热泵机组的发生器和蒸发器内，加热作为热泵工质的稀溶液，产生的低压工质蒸汽进入冷凝器；在冷凝器内，低压工质蒸汽被低温热源冷却，热泵工质由蒸汽冷凝为水，凝结水用工质泵压入蒸发器内；高压工质水在蒸发器管表面吸收预脱水塔塔顶蒸出的轻油和水的热量，蒸发气化为高压工质蒸汽后进入吸收器内；在吸收器内，高压工质蒸汽被喷淋在吸收器管上的浓溶液所吸收，浓溶液吸收蒸汽时产生的高温通过热载体用于初脱水焦油的加热；

2)换热及加热：

换热过程是经余热回收转化的高温热能和初脱水焦油换热，把初脱水焦油从80℃以下加热到130℃以上，加热后的初脱水焦油进入预脱水塔闪蒸，轻油和水气化混合后的高温油气从预脱水塔的塔顶排出；

加热过程中，预脱水塔塔底焦油自流到脱水塔塔底，为了进一步脱水，脱水塔底焦油用塔底循环泵强制循环，经脱水塔重沸器加热后返回脱水塔内；脱水塔重沸器采用导热油加热，脱水塔底焦油中的轻油和水气化后从脱水塔塔顶排出；排出的高温油气经热泵机组和轻油冷凝冷却器冷却后，油水冷凝液进入油水分离单元，脱水塔底的最终脱水焦油外送至焦油加工装置进行后续蒸馏；

3)油水分离：

油水分离单元包括1#轻油分离器和2#轻油分离器，预脱水塔的油气冷凝液进入1#轻油分离器中，脱水塔的油气冷凝液进入2#轻油分离器中，分离出的轻油流入到脱水塔回流槽，经脱水塔回流泵给预脱水塔和脱水塔打回流，分离出的水汇总后外送处理。

3.用于实现权利要求2所述利用热泵机组回收余热实现焦油最终脱水的工艺的系统，其特征在于，包括焦油预热器、预脱水塔、热泵机组、脱水塔、轻油冷凝冷却器、1#轻油分离器、2#轻油分离器及脱水塔回流槽；所述焦油预热器上的被加热介质入口与初脱水焦油管道连接，被加热介质出口与预脱水塔相连；焦油预热器上的加热介质入口和加热介质出口分别与热泵机组相连；预脱水塔的塔底焦油出口连接脱水塔，预脱水塔顶高温油气出口通过热泵机组连接1#轻油分离器；脱水塔底部的塔底循环焦油出口通过塔底循环泵和脱水塔重沸器连接脱水塔下部循环焦油入口；脱水塔底部的最终脱水焦油通过塔底抽出泵连接脱水焦油外送管道；脱水塔顶部高温油气出口通过热泵机组、轻油冷凝冷却器连接2#轻油分离器；1#轻油分离器和2#轻油分离器的分离水出口分别连接分离水外送管道，1#轻油分离器和2#轻油分离器的分离轻油出口均与脱水塔回流槽的轻油入口相连，脱水塔回流槽的轻油出口分别连接预脱水塔和脱水塔的回流液入口。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述热泵机组为第二类吸收式热泵机组，其中设有发生器、蒸发器、吸收器和冷凝器。