CN111253985A - 一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焦炉高温荒煤气冷却、焦油馏分分离及余热回收技术领域，具体涉及一种用于荒煤气冷却及初步分离的装置及其工艺。本发明的技术方案为：荒煤气离开焦炉炭化室，经过旋风除尘器后通过复杂分馏塔，最后进入后续荒煤气净化工艺。本发明的有益效果在于：通过复杂分馏塔内荒煤气的多次循环取热，实现荒煤气由650～750℃冷却到25～35℃，在发生高压和中压蒸汽的同时初步分离出焦油的高温馏分、中温馏分和低温馏分，除去荒煤气中夹带的煤粉和焦油。本发明有以下优势：(1)充分回收了荒煤气余热；(2)实现了荒煤气所含馏分的初步分离；(3)减少了荒煤气直接冷却产生的污水。

Description

一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置及其工艺
技术领域
本发明涉及焦炉高温荒煤气冷却、焦油馏分分离及余热回收技术领域，具体涉及一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置及其工艺。
背景技术
炼焦工业是过程工业的耗能大户，存在许多余热浪费现象。落后的生产技术，粗犷的生产方式以及设备特点，不仅造成大量余热浪费，而且引起了环境污染。面对日益严峻的节能减排形势及精细化生产的迫切需要，余热回收显得格外重要。煤在炼焦时除75％左右变成焦炭外，还有约25％生成各种化学产品及煤气。回收这些化学产品对综合利用煤炭资源和经济建设有着重要意义。
现有的焦炉荒煤气冷却工艺是：将来自焦炉炭化室的650～750℃荒煤气，经焦炉上升管，后进入集气槽。在集气槽内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80～90℃，后进入横管式间接冷却器被冷却到50～55℃，再进入直冷空喷塔冷却到25～35℃后送至后续工序。其冷却速度快，可去除荒煤气中大部分粉尘和焦油，但大量热能未被利用且产生废水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置及其工艺，同步实现焦炉荒煤气冷却、余热回收和焦油馏分分离。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置，其特征在于，主要包括焦炉炭化室、旋风除尘器、复杂分馏塔，其中焦炉炭化室的荒煤气出口与旋风除尘器相连，旋风除尘器出口与复杂分馏塔相连，复杂分馏塔塔顶与后续荒煤气净化工艺入口相连。
进一步地，复杂分馏塔分为精馏段和填料段，精馏段与填料段之间通过升气管连接；旋风除尘器出口与复杂分馏塔填料段相连。
进一步地，复杂分馏塔精馏段从下到上依次设有高温取热循环、中温取热循环及低温取热循环。
进一步地，复杂分馏塔填料段底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上，填料的上方安装填料压板，填料压板的上方安装液体分布器。
本发明还提供一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的工艺，是将荒煤气由650～750℃冷却到25～35℃，在发生高压和中压蒸汽的同时初步分离出焦油的高温馏分、中温馏分和低温馏分，除去荒煤气中夹带的煤粉和焦油，具体操作步骤如下：
(1)来自焦炉炭化室的荒煤气经旋风除尘器从塔底进入复杂分馏塔填料段，进入复杂分馏塔精馏段的荒煤气按其馏程范围高低依次通过各自的出料口分离出高温、中温、低温馏分和循环油；
(2)循环油从复杂分馏塔填料段的液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下；
(3)来自焦炉炭化室的荒煤气经旋风除尘器从塔底进入复杂分馏塔填料段，与循环油呈逆流接触通过填料层的空隙，荒煤气自下而上被冷却洗涤，换热后的荒煤气通过升气管进入复杂分馏塔精馏段；
(4)荒煤气在分馏塔中温度降至25～35℃后，从塔顶逸出并进入后续工序。
按上述方案，分馏塔分离出来的高温馏分温度范围为280～300℃，中温馏分温度范围为180～200℃，低温馏分温度范围为40～60℃。
按上述方案，高温取热循环和中温取热循环中分别通过3.0～3.8MPa和0.8～1.0MPa的除氧水发生蒸汽以回收荒煤气的热量，低温取热循环通过冷却水进行冷却。
按上述方案，循环油流量与荒煤气的质量比为0.83～1.04。
按上述方案，塔顶气送入后续的荒煤气净化工序，低温馏分并入洗苯后的洗油(富油)或并入粗苯中加工制取苯类产品，中温馏分送入馏分碱洗脱酚、粗酚钠的净化和净酚钠的分解等工序，高温馏分送入闪蒸塔进一步分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过复杂分馏塔内荒煤气的多次循环取热，实现荒煤气由650～750℃冷却到25～35℃，在发生高压和中压蒸汽的同时初步分离出焦油的高温馏分、中温馏分和低温馏分，除去荒煤气中夹带的煤粉和焦油。本发明有以下优势：(1)充分回收了荒煤气余热；(2)实现了荒煤气中馏分的粗分离；(3)减少了荒煤气直接冷却产生的污水。
附图说明
图1为本发明的荒煤气冷却及馏分初步分离的工艺流程及装置图。图中，1-焦炉炭化室，2-旋风除尘器，3-复杂分馏塔填料段，4-升气管，5-复杂分馏塔精馏段，6-高温取热循环，7-中温取热循环，8-低温取热循环。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所示，一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置，其特征在于，主要包括焦炉炭化室1、旋风除尘器2、复杂分馏塔，其中焦炉炭化室1的荒煤气出口与旋风除尘器2相连，旋风除尘器2出口与复杂分馏塔相连，复杂分馏塔塔顶与后续荒煤气净化工艺入口相连。
进一步地，复杂分馏塔分为精馏段3和填料段5，精馏段5与填料段3之间通过升气管4连接；旋风除尘器2出口与填料段3相连。
进一步地，复杂分馏塔精馏段5从下到上依次设有高温取热循环6、中温取热循环7及低温取热循环8。高温取热循环和中温取热循环中分别通过3.5MPa和1.0MPa的除氧水发生蒸汽以回收荒煤气的热量，低温取热循环通过冷却水进行冷却。
进一步地，复杂分馏塔填料段3底部装有填料支承板，填料(可选用压降较小的鲍尔环、阶梯环等填料)以乱堆或整砌的方式放置在支承板上，填料的上方安装填料压板，填料压板的上方安装液体分布器。
实施例
以100万吨/年焦化厂为例，采用上述装置对荒煤气进行冷却及馏分初步分离，具体操作步骤如下：
(1)来自焦炉炭化室1的荒煤气经旋风除尘器2从塔底进入复杂分馏塔精馏段5，按其馏程范围高低依次通过各自的出料口分离出高温、中温、低温馏分和循环油；
(2)循环油从复杂分馏塔填料段3的液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下；
(3)来自焦炉炭化室1的荒煤气经旋风除尘器2从塔底进入复杂分馏塔填料段3，与循环油呈逆流接触通过填料层的空隙，荒煤气自下而上被冷却洗涤，换热后的荒煤气通过升气管4进入复杂分馏塔精馏段5；
(4)荒煤气在复杂分馏塔中温度降至25～35℃后，从塔顶逸出并进入后续工序。塔顶气送入后续的荒煤气净化工序，低温馏分并入洗苯后的洗油(富油)或并入粗苯中加工制取苯类产品，中温馏分送入馏分碱洗脱酚、粗酚钠的净化和净酚钠的分解等工序，高温馏分送入闪蒸塔进一步分离。
实施例中，该用于荒煤气冷却及馏分初步分离的工艺涉及的主要操作数据见表1，取热循环参数见表2，塔板效率见表3。其中，循环油和荒煤气的质量比为0.92。
表1多级冷却工艺操作数据
Figure BDA0002398299050000031
Figure BDA0002398299050000041
表2循环取热参数
温度进/出，℃ 热量，Gcal/hr
高温取热循环 273/290 -12.53
中温取热循环 166/193 -2.75
低温取热循环 32/48 -11.95
表3塔板效率
Figure BDA0002398299050000042
对比例
同样，以100万吨/年焦化厂为例，采用现有的焦炉荒煤气冷却工艺，具体操作步骤如下：
(1)来自焦炉炭化室1的650～750℃高温荒煤气，在集气管及桥管中用压力为0.25～0.3MPa、温度为72～78℃的循环氨水通过喷头强烈喷洒，使煤气冷却到82～86℃；(2)通往初冷器冷却，冷却至25～35℃后送至后续工序。
对比例中涉及的主要操作数据见表4。
表4现有工艺操作数据
荒煤气初始温度 680℃
荒煤气初始压力 0.1MPa
荒煤气流量 48518.2Nm<sup>3</sup>/h
循环氨水温度 75℃
循环氨水压力 272.5kPa
循环氨水流量 457990.86kg/h
循环氨水含氨量(wt％) 0.3％
本发明实施例与对比例的现有工艺相比，通过复杂分馏塔内荒煤气的多次循环取热，每加工万吨煤可产生3.5MPa蒸汽2105吨，1.0MPa蒸汽462吨。计算公式：某压力等级蒸汽量＝循环取热的热量×年工作时间÷相应压力等级蒸汽的相变热÷年处理量。本实施例计算中，3.5MPa和1.0MPa蒸汽的相变热近似计算为50×104kcal/t，年工作时间8400小时，年处理量为100×104吨煤。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置，其特征在于，主要包括焦炉炭化室、旋风除尘器、复杂分馏塔，其中焦炉炭化室的荒煤气出口与旋风除尘器入口相连，旋风除尘器出口与复杂分馏塔相连，复杂分馏塔的塔顶与后续荒煤气净化工艺入口相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置，其特征在于，所述复杂分馏塔分为精馏段和填料段，精馏段与填料段之间通过升气管连接；旋风除尘器出口与复杂分馏塔的填料段相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置，其特征在于，所述复杂分馏塔的精馏段从下到上依次设有高温取热循环、中温取热循环及低温取热循环。
4.根据权利要求2所述的一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置，其特征在于，所述复杂分馏塔的填料段底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上，填料的上方安装填料压板，填料压板的上方安装液体分布器。
5.一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的工艺，其特征在于，具体操作步骤如下：
(1)来自焦炉炭化室的荒煤气经旋风除尘器从塔底进入复杂分馏塔填料段，进入复杂分馏塔精馏段的荒煤气按其馏程范围高低依次通过各自的出料口分离出高温、中温、低温馏分和循环油；
(2)循环油从复杂分馏塔填料段的液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下；
(3)来自焦炉炭化室的荒煤气经旋风除尘器从塔底进入复杂分馏塔填料段，与循环油呈逆流接触通过填料层的空隙，荒煤气自下而上被冷却洗涤，换热后的荒煤气通过升气管进入复杂分馏塔精馏段；
(4)荒煤气在复杂分馏塔中温度降至25～35℃后，从塔顶逸出并进入后续工序。
6.根据权利要求5所述的一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的工艺，其特征在于，复杂分馏塔分离出来的高温馏分温度范围为280～300℃，中温馏分温度范围为180～200℃，低温馏分温度范围为40～60℃。
7.根据权利要求5所述的一种焦炉荒煤气的冷却工艺，其特征在于，高温取热循环和中温取热循环分别通过3.0～3.8MPa和0.8～1.0MPa的除氧水发生蒸汽以回收荒煤气的热量，低温取热循环通过冷却水进行冷却。
8.根据权利要求5所述的一种焦炉荒煤气的冷却工艺，其特征在于，循环油流量与荒煤气的质量比为0.83～1.04。
9.根据权利要求5所述的一种焦炉荒煤气的冷却工艺，其特征在于，复杂分馏塔塔顶气送入后续的荒煤气净化工序，低温馏分并入洗苯后的洗油或并入粗苯中加工制取苯类产品，中温馏分送入馏分碱洗脱酚、粗酚钠的净化和净酚钠的分解工序，高温馏分送入闪蒸塔进一步分离。
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