CN203346358U - 一种焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系，该系统包括煤气净化系统，热量回收系统和脱硫废液提盐系统；气液分离装置液体出口连接有焦油氨水分离单元，蒸氨单元，气液分离装置气体出口依次连接有脱硫单元和硫铵、洗脱苯单元，脱硫废液出口与脱硫废液提盐系统连通;热量回收系统包括焦炉，与焦化厂焦炭处理排烟管道连通的烟道，焦炉和烟道分别经换热器后与锅炉连通，锅炉的蒸汽管道分别与浓缩釜，硫铵、洗脱苯单元和蒸氨单元连通；本实用新型将焦化厂炼焦过程中所富余的热量经换热器收集，通入废热锅炉产生蒸汽用于焦炉煤气净化系统，尤其是用于脱硫工段的脱硫废液提盐系统，进行了全方位的资源化利用焦化余热。
Description
技术领域
本实用新型属于煤化工领域，涉及资源化利用焦化厂余热的技术，尤其涉及一种焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统。
背景技术
高温焦化厂焦炭生产过程中可产生热量的地方有集气管热量、烟道气热量、湿法熄焦蒸汽热量等，这些热量的温度可高达800℃、200-300℃、400℃，这些热量可通过换热器、废热锅炉制得不同品级的蒸汽可供使用。煤在炼焦时除有75%左右变成焦炭外，还有约25%生成各种化学产品及煤气。因此。化学产品和煤气的回收及合理利用对于综合利用煤炭资源有着十分重要的意义。而焦炉煤气的净化过程就是收集煤气中的一些化学产品的过程，焦炉煤气在经过冷鼓电捕蒸氨、脱硫、硫铵、洗脱苯等过程后所得到的净煤气可以用于焦炉作为热源回用，也可以进一步作为别的化学品的生产原料，还可以作为日常所需能源的补充等，整个净化过程中都会用到蒸汽热量来协助完成各阶段对焦炉煤气的净化处理。焦炉煤气在净化过程中最关键的一步就是脱硫，脱硫工艺多采用PDS法，改良ADA法，HPF法等湿法脱硫方法。
脱硫工艺中产生的脱硫废液含有SO4 2-、SO3 2-、S2O3 2-、SCN-等物质，100万吨焦炭产量的焦化厂每天需排出约50吨的脱硫废液，脱硫废液无法生化处理、而且直接排放会造成巨大的环境问题。由于其盐含量较高，因此最好的解决方法是能够将脱硫废液中的盐回收出来，既可以解决难排放的经济问题，也可以避免废液所造成的环保问题，提纯的产品也具有一定的经济效益。
目前，国内外处理脱硫废液的方法有蒸发浓缩分步结晶，但是此方法所生产的硫氰酸盐及硫代硫酸盐、硫酸盐的混盐，产品纯度不够高，市场需求量有限，价格近年来较低，造成盐产品滞销。
其次，氧化燃烧法可以深度氧化脱硫废液并制得硫酸，但是这种工艺用到的苦味酸具有难储存、危险易爆的缺点，且此工艺需要高温高压的环境，对设备要求极其高。
还有一种全组分利用工艺是只采用铜盐将SCN-沉淀出来得到CuSCN，碱性条件下转化为NaSCN或者KSCN，使用强碱将Cu再生，从而使得铜可以重复使用，但是实际情况中，剩余废液中的SO4 2-、SO3 2-、S2O3 2-依旧很多，分布结晶不能将硫酸盐及硫代硫酸盐分离，最终所得依然为两盐粗产品，生产过程复杂。
实用新型内容
本实用新型目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，资源化利用焦化厂炼焦过程及焦炉煤气净化过程中所产生的多余热源并回用于焦炉煤气净化系统及脱硫废液处理系统，实现全方位的资源化利用焦化余热。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，包括煤气净化系统，热量回收系统和脱硫废液提盐系统；煤气净化系统包括气液分离装置，气液分离装置液体出口连接有焦油氨水分离单元，焦油氨水分离单元连接有蒸氨单元，气液分离装置气体出口依次连接有脱硫单元和硫铵、洗脱苯单元，脱硫单元的脱硫废液出口与脱硫废液提盐系统连通;热量回收系统包括焦炉，与焦化厂焦炭处理排烟管道连通的烟道，焦炉和烟道分别经换热器后与锅炉连通，锅炉的蒸汽管道分别与脱硫废液提盐系统中的浓缩釜，硫铵、洗脱苯单元和蒸氨单元连通；煤气净化系统的硫铵、洗脱苯单元气体出口分为两路，一路与煤气加热炉连接，煤气加热炉与硫铵、洗脱苯单元连接提供热量，另一路与热量回收系统的焦炉连通。
所述热量回收系统包括与煤气净化系统蒸氨单元连通的蒸氨塔，蒸氨塔经换热器后与锅炉连通。
所述硫铵、洗脱苯单元包括硫铵单元和洗脱苯单元，脱硫单元与硫铵单元连通，硫铵单元与洗脱苯单元，煤气加热炉与洗脱苯单元连通，硫铵单元经热风器与锅炉蒸汽管道连通。
所述焦油氨水分离单元包括与气液分离装置液体出口连通的机械澄清槽，机械澄清槽出口分别连接循环氨水槽、剩余氨水槽、焦油槽和焦油渣槽，剩余氨水槽与蒸氨单元连通。
所述脱硫废液提盐系统包括脱色反应釜，脱色反应釜与铜盐反应釜连通，铜盐反应釜出口分为两路一路与氧化反应釜连通，氧化反应釜依次连接第二浓缩釜和第二结晶釜，另一路与第一浓缩釜连通，第一浓缩釜与第一结晶釜连通；第一浓缩釜和第二浓缩釜均与锅炉蒸汽管道连通。
所述气液分离装置与脱硫单元之间设置有冷鼓电捕单元。
本实用新型将焦化厂炼焦过程中所富余的热量经换热器收集，通入废热锅炉产生蒸汽用于焦炉煤气净化系统，尤其是用于脱硫工段的脱硫废液提盐系统，进行了全方位的资源化利用焦化余热；既解决了焦化厂富余热源的浪费问题，同时将热量回用于焦炉煤气净化系统及脱硫废液提盐系统，最后解决了脱硫废液难排放的问题，又从中回收到了有用的化工产品，为企业增加了经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本实用新型焦炉煤气净化系统的工艺流程简图。
图2为本脱硫废液提盐的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的描述。
如图1和图2，本实用新型提供的一种焦化厂余热高效回用的焦炉煤气净化系统，包括煤气净化系统A、热量回收系统B、脱硫废液提盐系统C，具体包括以下内容：
1）煤气净化系统A中包括外管1、冷鼓电捕单元2、脱硫单元3、硫铵单元4、洗脱苯单元5、机械澄清槽6、循环氨水槽7、剩余氨水槽8、焦油槽9、焦油渣槽10、蒸氨单元11、生化单元12。其中脱硫单元3出口与脱硫废液提盐系统C中脱色反应釜21相连，热风器19为硫铵单元4中与锅炉蒸汽管道相连的部件，管式炉20是煤气加热炉，是洗脱苯单元5中与锅炉蒸汽管道及净化后的焦炉煤气管道相连的部件。煤气净化系统原料为焦炉煤气，外管1为气液分离装置煤气经外管1分为气液两路，气路依次经过首尾彼此相连的冷鼓电捕单元2、脱硫单元3、硫铵单元4、洗脱苯单元5后得到净化后的焦炉煤气分为两路，一路与热量回收系统B相连，进入焦炉16作为燃料，另一路与洗脱苯单元5中的管式炉20相连，作为燃料；液路进入机械澄清槽6，物料分离后分别进入循环氨水槽7、剩余氨水槽8、焦油槽9、焦油渣槽10，其中剩余氨水槽8与蒸氨单元11相连，蒸氨单元11中蒸氨塔13与热量回收系统B中的换热器14相连。
焦炉产生的焦炉煤气通过集气管氨水降温后通过管道运送，液态部分进入机械澄清槽6，分离氨水和焦油，氨水分离之后经蒸氨后废水进入生化单元12，氨水回用；气态部分进入冷鼓电捕单元2进一步去除焦油滴；焦炉煤气进入脱硫单元3，得到硫磺，并同时产生脱硫废液；脱硫之后的焦炉煤气进入硫铵单元4，得到液态硫铵，经热风器19烘干得到固体产品；焦炉煤气最后进入洗脱苯单元5，管式炉20高温蒸出粗苯气体，再经分离得到粗苯产品；
2）热量回收系统B中包括焦炉16、烟道15、蒸氨塔13、换热器14、锅炉17。其中，焦炉16、烟道15、蒸氨塔13分别与各自的换热器14相连，汇至一路进入锅炉17产锅炉蒸汽，锅炉蒸汽管道分四路进入脱硫废液提盐系统C、热风器19、管式炉20和蒸氨塔13。
炼焦过程及焦炉煤气净化系统热量收集：焦炉集气管热量、烟道气热量以及蒸氨塔13热量通过换热器14通入锅炉17制得相应品级的锅炉蒸汽；
热量回用于焦炉煤气净化系统：废热锅炉17制得的蒸汽通过管道输送至冷鼓电捕焦油的蒸氨塔13，供以热量进行蒸氨；蒸汽输送至硫铵工段的热风器19中用于干燥；蒸汽输送至洗脱苯工段的管式炉20进行加温；蒸汽输送至脱硫废液处理系统中的浓缩釜为浓缩提供热量；
3）脱硫废液提盐系统C中包括脱色反应釜21、铜盐反应釜22、氧化反应釜23、第一浓缩釜26、第一结晶釜27、第二浓缩釜24和第二结晶釜25。其中，脱色反应釜21的原料为煤气净化系统A中脱硫单元3所产生的脱硫废液，脱色反应釜21出口分为两路，一路进入铜盐反应釜22，另一路经过滤得到滤渣；铜盐反应釜22出口分为两路，一路进入氧化反应釜23，另一路经过滤得到硫氰酸亚铜后，向滤液中加入浓氨水后进入第一浓缩釜26，此第一浓缩釜26的蒸汽管道与热量回收系统B中的锅炉17相连，蒸汽由锅炉17提供，第一浓缩釜26出口与第一结晶釜27相连，第一结晶釜27出口得到硫氰酸铵产品；氧化反应釜23出口与第二浓缩釜24相连，此第一浓缩釜26的蒸汽管道与热量回收系统B中的锅炉17相连，蒸汽由锅炉17提供，第二浓缩釜24出口与第二结晶釜25相连，第二结晶釜25出口得到硫酸铵产品。
本实用新型了资源化利用焦化厂炼焦过程及焦炉煤气净化过程中所产生的多余热源并回用于焦炉煤气净化系统及脱硫废液处理系统。将焦炉集气管热量、烟道气热量、蒸氨塔13热量通过换热器14进入废热锅炉17，废热锅炉17所产蒸汽通过管道与煤气净化系统中的冷鼓蒸氨、脱硫、硫铵、洗脱苯、脱硫废液浓缩结晶等各阶段相连，解决焦化厂余热直接浪费的现况，并且满足焦炉煤气净化系统过程脱硫废液处理时浓缩结晶提盐时所需热量、硫铵生产时热风器19所需热量、洗脱苯时管式炉20所需热量。
一种基于焦炉煤气净化系统的脱硫废液处理方法，具体内容为：
a）活性炭过滤、脱色：
把脱硫废液打入脱色反应釜21中，加入粉状活性炭，边加热边搅拌，并抽真空，真空度控制为-0.01—-0.1MPa，温度控制为60—100℃，加热时间为1—5h，然后经过滤，滤液进入铜盐反应器；
b）铜沉淀反应：
向步骤a）中的滤液中加入硫酸铜溶液，并向反应器通入SO2，搅拌反应1—3小时后，过滤得到沉淀，即为硫氰酸亚铜沉淀，所得到的滤液通入氧化反应釜23。再向铜沉淀中通入高浓度氨水，反应1—3小时后，再次过滤，对滤液蒸发结晶得到硫氰酸铵产品；
c）氧化处理：
将步骤b）中氧化反应釜23的滤液，由上部喷洒入反应器，同时，空气或纯氧由反应釜底部通入，与滤液充分接触，发生氧化反应，在此过程中，催化剂以TiO2或ZrO2为载体，在其上附载2%-8%的Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Tu中的一种或多种活性组分的蜂窝性催化剂，温度为150-350℃，反应釜压力为45-250kg/cm3,反应时间为0-120min,脱硫废液与空气的液气体积比为10-100L/m3。
d）浓缩结晶：
步骤c）氧化过后的液体送入到浓缩釜内进行减压浓缩，所得到的浆液送入结晶釜中进行结晶，待反应一段时间后进行过滤，所得滤液重新回到浓缩釜中循环，此过程中浓缩釜中的真空度为-0.6—-0.95Mpa，浓缩釜内温度为60—90℃，浓缩时间为8—20h，结晶釜中的温度为40—60℃，结晶时间为40-160min。
现有脱硫废液处理技术有蒸发浓缩提盐的方式所得盐产品品质较低，深度氧化法制硫酸成本及危险性高等缺点，本实用新型同时还提供了一种铜盐辅助空气氧化法处理脱硫废液，浓缩制取硫氰酸铵及硫酸铵的新方法，将SCN-沉淀出来，再生成硫氰酸铵，再将剩余的SO3 2-、S2O3 2-等离子氧化成了SO4 2-，这样解决了分布结晶法中两次浓缩的方式所得三盐的纯度低，各盐难分离的缺点，反应生成硫氰酸铵及硫酸铵两种盐，得到的盐好处理，纯度高。
为了更清楚的描述本实用新型的技术方案及优点，结合附图和以下实施例进一步详细说明。
1）某焦化厂将焦炉烟道气热量经换热器14回收至废热锅炉17制得0.8MPa的饱和蒸汽。
2）脱硫废液提盐：
a）取HPF法脱硫的焦炉煤气脱硫废液，将脱硫废液注入脱色反应釜21中，加入活性炭，边加热边搅拌，控制真空度为-0.1MPa，温度为80℃，加热4h，反应结束后进行过滤，滤液进入铜盐反应釜22，所留下的滤渣主要为活性炭及脱硫废液被吸附掉的固体杂质，可运至煤场进行配煤继续使用。
本步骤初步将脱硫废液脱色，并吸附掉废液中的单质硫等杂质，脱硫废液颜色变淡，呈浅黄色。
b）向步骤a）中的滤液中加入硫酸铜溶液，并向反应器通入SO2，搅拌反应1—3小时后，过滤得到沉淀，即为硫氰酸亚铜沉淀，所得到的滤液通入氧化反应釜23。再向铜沉淀中通入高浓度氨水，反应3h后，再次过滤，对滤液蒸发结晶得到硫氰酸铵产品；步骤b）中的主要反应有：
4Cu2++4SCN-+S2O3 2-+6OH-→4CuSCN↓+2SO3 2-+3H2O
CuSCN+NH3+H2O→NH4 ++SCN-+Cu(OH)2↓
c）步骤b)中的滤液由上部喷洒入氧化反应釜23，同时，空气或纯氧由反应釜底部通入，与滤液充分接触，发生氧化反应，在此过程中，催化剂以TiO2或ZrO2为载体，在其上附载3%的Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Tu中的一种或多种活性组分的蜂窝性催化剂，温度为280℃，反应釜压力为200kg/cm3,反应时间为100min,脱硫废液与空气的液气体积比为50L/m3。步骤c）中的主要化学反应如下：
脱硫废液中的SO3 2-、S2O3 2-中S在催化剂的条件下均可以被氧化成SO4 2-。
2SO3 2-+O2→2SO4 2-
2S2O3 2-+O2→2SO4 2-+2S
本步骤可将脱硫废液中SO3 2-、S2O3 2-中的S氧化至最高价态，以SO4 2-形式游离于溶液中，以便于下一步的浓缩结晶。
d）步骤c）中氧化过后的溶液送入到浓缩釜内进行减压浓缩，所得到的浆液送入结晶釜中进行结晶，待反应一段时间后进行过滤，所得滤液重新回到浓缩釜中循环，此过程中浓缩釜中的真空度为-0.95Mpa，浓缩釜内温度为90℃，浓缩时间为20h，结晶釜中的温度为50℃，结晶时间为90min。
本步骤中主要将所得的氧化后的硫酸盐溶液中多余的水分蒸发掉，再在结晶温度下得到硫酸盐固体，纯度可达到96%以上，可做肥料或者外售。
本实用新型方法中所使用到的催化剂、活性炭等辅助试剂均可以买到，氧化反应釜23、浓缩釜、结晶釜等设备可以订制。
Claims (6)
1.一种焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，其特征在于：包括煤气净化系统（A），热量回收系统（B）和脱硫废液提盐系统（C）；煤气净化系统（A）包括气液分离装置，气液分离装置液体出口连接有焦油氨水分离单元，焦油氨水分离单元连接有蒸氨单元（11），气液分离装置气体出口依次连接有脱硫单元（3）和硫铵、洗脱苯单元，脱硫单元（3）的脱硫废液出口与脱硫废液提盐系统（C）连通；热量回收系统（B）包括焦炉（16），与焦化厂焦炭处理排烟管道连通的烟道（15），焦炉（16）和烟道（15）分别经换热器（14）后与锅炉（17）连通，锅炉（17）的蒸汽管道分别与脱硫废液提盐系统（C）中的浓缩釜，硫铵、洗脱苯单元和蒸氨单元（11）连通；煤气净化系统（A）的硫铵、洗脱苯单元气体出口分为两路，一路与煤气加热炉连接，煤气加热炉与硫铵、洗脱苯单元连接提供热量，另一路与热量回收系统（B）的焦炉（16）连通。
2.根据权利要求1所述的焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，其特征在于：所述热量回收系统（B）包括与煤气净化系统（A）蒸氨单元（11）连通的蒸氨塔（13），蒸氨塔(13)经换热器(14)后与锅炉(17)连通。
3.根据权利要求1所述的焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，其特征在于：所述硫铵、洗脱苯单元包括硫铵单元(4)和洗脱苯单元(5)，脱硫单元(3)与硫铵单元(4)连通，硫铵单元(4)与洗脱苯单元(5)，煤气加热炉与洗脱苯单元(5)连通，硫铵单元(4)经热风器(19)与锅炉(17)蒸汽管道连通。
4.根据权利要求1所述的焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，其特征在于：所述焦油氨水分离单元包括与气液分离装置液体出口连通的机械澄清槽(6)，机械澄清槽(6)出口分别连接循环氨水槽(7)、剩余氨水槽(8)、焦油槽(9)和焦油渣槽(10)，剩余氨水槽(8)与蒸氨单元(11)连通。
5.根据权利要求1所述的焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，其特征在于：所述脱硫废液提盐系统（C）包括脱色反应釜(21)，脱色反应釜(21)与铜盐反应釜(22)连通，铜盐反应釜(22)出口分为两路一路与氧化反应釜(23)连通，氧化反应釜(23)依次连接第二浓缩釜(24)和第二结晶釜(25)，另一路与第一浓缩釜(26)连通，第一浓缩釜(26)与第一结晶釜(27)连通；第一浓缩釜(26)和第二浓缩釜(24)均与锅炉(17)蒸汽管道连通。
6.根据权利要求1所述的焦化厂热源高效回用的焦炉煤气净化系统，其特征在于：所述气液分离装置与脱硫单元(3)之间设置有冷鼓电捕单元(2)。
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