CN218951336U - 煤气生产系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种煤气生产系统，包括依次串联的煤气生产炉、焦油裂解反应器、旋风分离器、第一换热器、吸附塔、焦油干燥塔、余热锅炉、电捕焦油器和第二换热器；焦油干燥塔包括塔体和设置在塔体内部上方的喷淋层；喷淋层与焦油槽和连接；焦油干燥塔还与精制焦油储罐连接。本申请的系统通过上述设备的配合使用，将煤气生产炉输出的荒煤气中的焦油分解利用、同时将荒煤气所携带的热量进行梯度回收利用，提高了整个热解工艺的能源利用效率，具有节约能源、减少企业开支的有益效果。

Description

煤气生产系统

技术领域

本申请涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种煤气生产系统。

背景技术

煤炭热解分级、分质转化技术提高了煤炭的综合利用效益，但是煤炭在煤气生产设备中燃烧、热解之后会产生大量的含尘高温热解煤气(也即荒煤气)，这部分煤气携带的热量通常比较大，传统的热解煤气处理工艺是通过向集气管喷洒氨水，将热解气从800℃冷却到80℃左右，接着进入初冷器中利用冷却水冷却至25℃左右，这样冷却的好处是去除了热解气中大部分的粉尘和焦油，工艺流程简单，操作便利，冷却速度快。但是这一工艺流程，由于氨水碱性以及毒性的特殊性质，其在冷却荒煤气后形成的蒸汽难以利用其中的热能，因而该法几乎不能回收高温热解气从800℃左右冷却到25℃左右的热量，造成了能源的极大浪费。另一方面，如果采用换热器回收热解气余热，则随着热解气温度下降，其携带的煤焦油在冷凝过程(250℃左右焦油会完全凝结)中将大部分固体颗粒捕获形成含尘焦油，容易冷凝吸附在换热壁面上，不仅影响换热效果，严重的还可能导致设备堵塞，发生故障。

实用新型内容

本申请提供一种煤气生产系统，用于回收煤气生产中的余热和焦油，提高整个热解工艺的能源利用效率。

本申请提供一种煤气生产系统，包括依次串联的煤气生产炉、焦油裂解反应器、旋风分离器、第一换热器、吸附塔、焦油干燥塔、余热锅炉、电捕焦油器和第二换热器；

焦油干燥塔包括塔体和设置在塔体内部上方的喷淋层；喷淋层与焦油槽和连接；焦油干燥塔还与精制焦油储罐连接。

可选地，第二换热器还通过煤气压缩机与煤气储罐连接。

可选地，煤气生产炉包括炉体和设置在炉体内底部的炉篦，炉篦设置有多层，每层炉篦上的布风孔构成布风圈，每层炉篦上的布风孔的数量自下而上递减。

可选地，炉篦设置有3层，每层炉篦的布风孔的数量比自下而上为7∶2∶1。

可选地，炉篦设置有5层，每层炉篦的布风孔的数量比自下而上为5∶2∶1.5∶1∶0.5。

可选地，炉篦的布风孔的开口朝上设置，每层布风孔的开口上方设置有横截面为倒L形的折流挡板，折流挡板的内侧与炉篦固定连接。

可选地，煤气储罐包括罐体和设置在罐体内底的水封槽，煤气通过水封槽输入罐体内。

可选地，吸附塔内填充有粒径为10～50μm的炉渣。

可选地，第一换热器为立式盘管换热器，第二换热器5为列管式换热器。

本申请提供的煤气生产系统，通过设置焦油裂解反应器，将煤气生产炉中输出的荒煤气中的焦油裂解呈氢气、一氧化碳及低级烃类，不仅利用了荒煤气的热能还将荒煤气中的大部分焦油除去，再利用旋风分离器将荒煤气中的大部分粉尘除掉，进而通过第一换热器将荒煤气中的高温(大于300℃)热量利用，再通过吸附塔将荒煤气净化，进而通过焦油干燥塔将荒煤气中的热量利用用以干燥、精制含水的焦油，进一步地，利用余热锅炉将荒煤气中的低温(250℃以下)热量回收，再通过电捕焦油器将荒煤气中的残余焦油、粉尘等除掉，得到净化煤气，最后利用第二换热器将净化煤气的温度进一步降低至室温，便于净化煤气的存储及使用。本申请的系统通过上述设备的配合使用，将煤气生产炉输出的荒煤气中的焦油分解利用、同时将荒煤气所携带的热量进行梯度回收利用，提高了整个热解工艺的能源利用效率，具有节约能源、减少企业开支的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的煤气生产系统的示意图；

图2为本申请另一实施例提供的煤气生产系统的示意图；

图3为本申请一实施例提供的煤气生产炉的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的炉篦的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的煤气储罐的结构示意图。

附图标记说明：

1、煤气生产炉；2、焦油裂解反应器；3、旋风分离器；4、第一换热器；5、吸附塔；6、焦油干燥塔；7、余热锅炉；8、电捕焦油器；9、第二换热器；10、煤气储罐；11、焦油槽；12、精制焦油储罐；13、煤气压缩机；101、炉体；102、炉篦；601、塔体；602、喷淋层；1001、罐体；1002、水封槽；1021、布风孔；1022、折流挡板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种煤气生产系统，包括依次串联的煤气生产炉1、焦油裂解反应器2、旋风分离器3、第一换热器4、吸附塔5、焦油干燥塔6、余热锅炉7、电捕焦油器8和第二换热器9；

焦油干燥塔6包括塔体601和设置在塔体601内部上方的喷淋层602；喷淋层602与焦油槽11连接；焦油干燥塔6还与精制焦油储罐12连接。

本申请中，焦油裂解反应器2可为流化床或固定床反应器，其中以20～100μm的氧化钙作为催化剂，将焦油利用荒煤气的高温催化裂解成氢气、一氧化碳、低级烃类，不仅利用了荒煤气的高温，而且还可将荒煤气中的焦油裂解除去，还可增加荒煤气中可燃气体的含量。

旋风分离器3为耐高温的材质制成，主要用于分离荒煤气中的粉尘，这些粉尘一部分来自于荒煤气从煤气生产炉1中带出，另一部分为焦油裂解反应器2中的粉末状催化剂，旋风分离器3可耐受荒煤气的高温，在高温条件下将荒煤气中的粉尘分离，其中的催化剂还可回收后再生。

第一换热器4中的换热介质为温度为400～500℃的高压蒸汽，其目的是将荒煤气中的高于换热介质温度的热量回收利用，因为从焦油裂解反应器2输出的荒煤气温度依旧较高，为700～800℃。若第一换热器4中的换热介质温度过低，则荒煤气中未能除掉的焦油会沉积于换热器内，造成换热器堵塞。

可选地，吸附塔5内填充有粒径为10～50μm的炉渣。

吸附塔5中填充粒径为10～50μm的炉渣，炉渣具有多孔的性能，不仅可进一步除掉荒煤气中的粉尘，而且还可以吸收一部分焦油，且炉渣是煤气生产车间的固废，将其利用不仅可就地取材，还能节约开支降低生产成本。

焦油干燥塔6是将荒煤气中的热量进一步利用的设备，来自焦油槽11中的焦油，该焦油为其他工段冷却荒煤气回收的焦油，其中含有大量水分。在使用时，焦油槽11中的焦油通过喷淋层602自上而下喷淋，荒煤气自下而上吹入，二者逆流接触，粗焦油中的水分被荒煤气中的热量蒸发随荒煤气带出焦油干燥塔6，干燥后的焦油落入焦油干燥塔6底部最终集中在精制焦油储罐12中，以集中利用，荒煤气中的残留焦油组分、粉尘等被喷淋的粗焦油吸收，荒煤气从焦油干燥塔6顶部输出，因此在焦油干燥塔6中实现含水焦油的干燥、精馏。

余热锅炉7，用于进一步回收荒煤气中的余热，将荒煤气的温度降至100℃以下，一则可进一步回收荒煤气的余热，二则可减少荒煤气的高温对后续处理设备的危害。

电捕焦油器8用于将荒煤气中前序工段未能完全除掉的焦油、粉尘等进一步除去，从而提升荒煤气的洁净度，输出净化煤气。

第二换热器9，主要用于将净化后的煤气温度进一步降低，比如降为室温，以便于将净化煤气使用或存储。第二换热器9比如为列管式换热器，换热介质为循环冷却水。

本系统在运行时，粉煤从煤气生产炉1的顶部自上而下地均匀喷洒，同时气化剂(空气和水蒸气的混合物)从煤气生产炉1的底部向上吹入，

煤粉和气化剂在煤气生产炉1内发生燃烧，及其他化学反应输出荒煤气，从煤气生产炉1输出的荒煤气携带有800～900℃的高温，以及焦油、灰尘等物质，从煤气生产炉1输出的荒煤气先进入焦油裂解反应器2，在焦油裂解反应器2内的焦油裂解催化剂(这些催化剂比如是粒度为20～100μm的氧化钙)的催化作用下，荒煤气中的焦油会被催化裂解成分子量低的烃类、氢气、一氧化碳等气体，随荒煤气一同输出，未能反应完全的焦油也会随荒煤气一同输出，此时从焦油裂解反应器2内输出的荒煤气温度虽有降低，但仍有约700～800℃的高温。从焦油裂解反应器2输出的荒煤气经过旋风分离器3分离除掉荒煤气中的固体粉尘后，进入第一换热器4(第一换热器4比如为立式盘管换热器)，荒煤气走壳程，换热介质走管程，该换热器内的换热介质是温度为400～500℃的高压水蒸气，通过第一换热器4的将荒煤气中的部分热量吸收，用于其他工段的加热使用。

从第一换热器4输出的荒煤气进入吸附塔5，在吸附塔5内炉渣的吸附作用下，荒煤气中的粉尘、焦油等被进一步除去，从吸附塔5输出的荒煤气从焦油干燥塔6底部进入，焦油槽11中的粗焦油，输入至焦油干燥塔6，从喷淋层602喷淋而下，与上行的高温荒煤气逆流接触，粗焦油中的水分被荒煤气中的热量蒸发成为水蒸气，随着荒煤气输出(焦油比重大，难以被荒煤气带出)，干燥后的焦油落入焦油干燥塔6底部最终集中在精制焦油储罐12中，以集中利用，荒煤气中的残留焦油组分、粉尘等被喷淋的粗焦油吸收，荒煤气从焦油干燥塔6顶部输出。在焦油干燥塔6的处理过程中，由于焦油比重大，难以随荒煤气一同输出，且经过荒煤气将焦油干燥后，荒煤气的温度已降至250℃以下，焦油会凝结成比重大的焦油液滴，而不是气态随荒煤气输出。

从焦油干燥塔6输出的荒煤气此时温度已降至250℃以下，再进入余热锅炉7中，进一步利用荒煤气的余热。从余热锅炉7输出的荒煤气温度降至100℃左右，再进入电捕焦油器8中，进一步除掉其中的残余焦油和粉尘后输出至第二换热器9的管程(此时的煤气已基本被净化)。第二换热器9为列管式换热器，其壳程中的换热介质为循环冷却水，将处理后的净化煤气(温度基本为常温)可输入至相应的煤气使用工段或是存储装置中。

本申请提供的系统，通过设置焦油裂解反应器2，将煤气生产炉1中输出的荒煤气中的焦油裂解呈氢气、一氧化碳及低级烃类，不仅利用了荒煤气的热能还将荒煤气中的大部分焦油除去，再利用旋风分离器3将荒煤气中的大部分粉尘除掉，进而通过第一换热器4将荒煤气中的高温(大于300℃)热量利用，再通过吸附塔5将荒煤气净化，进而通过焦油干燥塔6将荒煤气中的热量利用以干燥、精制含水的焦油，进一步地，利用余热锅炉7将荒煤气中的低温(200℃)热量回收，再通过电捕焦油器8将荒煤气中的残余焦油、粉尘等除掉，得到净化煤气，最后利用第二换热器9将净化煤气的温度进一步降低至室温，便于净化煤气的存储及使用。本申请的系统通过上述设备的配合使用，将煤气生产炉1输出的荒煤气中的焦油分解利用、同时将荒煤气所携带的热量进行梯度回收利用，提高了整个热解工艺的能源利用效率，具有节约能源、减少企业开支的有益效果。

如图2所示，可选地，第二换热器9还通过煤气压缩机13与煤气储罐10连接。

本申请中，通过煤气压缩机13将煤气压缩后输入煤气储罐10，通过压缩可提高煤气压力，减小体积，节约存储空间。

如图3和图4所示，可选地，煤气生产炉1包括炉体101和设置在炉体101内底部的炉篦102，炉篦102设置有多层，每层炉篦102上的布风孔1021构成布风圈，每层炉篦102上的布风孔1021的数量自下而上递减。

本申请中，布风孔1021的数量自下而上递减，由于炉篦102每层的布风孔1021数量自下而上依次递减，因此吹入煤气生产炉1内的气化剂的量的分布从炉壁向中心依次递减。有助于气化剂在炉内的均匀分布利于气化反应。

可选地，炉篦102设置有3层，每层炉篦的布风孔的数量比自下而上为7：2：1。

本申请中，3层的炉篦102适用于较小的煤气生产炉，布风孔的数量比自下而上为7：2：1也即气化剂的进入量为7：2：1，这种方式可使得气化剂分布得更加均匀。

可选地，炉篦102设置有5层，每层炉篦的布风孔的数量比自下而上为5：2：1.5：1：0.5。

本申请中，5层的炉篦适用于较大型的煤气生产炉，布风孔的数量比所带来的有益效果同于上述3层炉篦的设置，此处不再赘述。

如图4所示，可选地，炉篦102的布风孔1021的开口朝上设置，每层布风孔1021的开口上方设置有横截面为倒L形的折流挡板1022，折流挡板1022的内侧与炉篦102固定连接。

本申请中，折流挡板1022在炉篦的外周固定设置，其横截面为倒L形，其结构中L形的短的一端，方向朝下，且其内侧的为向下的斜面设置，这样可改变气化剂的方向，使其方向变为斜向下沿着炉篦102的外轮廓吹入炉内。

由于炉篦102上的布风孔1021的开孔向上，且相对应地布风孔1021的开口上方设置有横截面为倒L形的折流挡板1022，从布风孔1021吹出的气化剂，碰撞到折流挡板1022，气化剂风向改变，通过折流挡板1022与下层炉篦102之间的间隙吹出，又因为折流挡板1022倒L形的一内侧呈向下的斜面，因而气化剂最终从炉篦102吹出后的风向会先向下再折返向上吹，增加了气化剂的存留时间，且这种方式，布气更加均匀，利于气化反应。

如图5所示，可选地，煤气储罐10包括罐体1001和设置在罐体1001内底的水封槽1002，煤气通过水封槽1002输入罐体1001内。

本申请中，在煤气储罐10内设置水封槽1002，一则可提升煤气储罐10的密闭性，防止煤气泄露；二则煤气在经过水封时还可起到洗涤作用，进一步将煤气净化。

可选地，第一换热器4为立式盘管换热器，第二换热器5为列管式换热器。

本申请中，第一换热器4为立式盘管换热器，因为第一换热器4要吸收的是高于300～400℃的高温热量，换热介质和高温荒煤气的温差大，普通的换热器，如列管式换热器，难以承受如此大的温差变化，而弹簧状盘管结构，可适应温差引起的膨胀和收缩，从而减少故障率，保证系统的平稳运行。

一种煤气生产系统其工作流程如下：

本系统在运行时，粉煤从煤气生产炉1的顶部自上而下地均匀喷洒，同时气化剂(空气和水蒸气的混合物)从煤气生产炉1的底部通过炉篦102向上吹入，由于炉篦102每层的布风孔1021数量自下而上依次递减，因此吹入煤气生产炉1内的气化剂的量的分布从炉壁向中心依次递减。由于炉篦102上的布风孔1021的开孔向上，且相对应地布风孔1021的开口上方设置有横截面为倒L形的折流挡板1022，从布风孔1021吹出的气化剂，碰撞到折流挡板1022，气化剂风向改变，通过折流挡板1022与下层炉篦102之间的间隙吹出，又因为折流挡板1022倒L形的一内侧呈向下的斜面，因而气化剂最终从炉篦102吹出后的风向会先向下再折返向上吹，增加了气化剂的存留时间，利于气化反应。

煤粉和气化剂在煤气生产炉1内发生燃烧，及其他化学反应输出荒煤气，从煤气生产炉1输出的荒煤气携带有800～900℃的高温，以及焦油、灰尘等物质，从煤气生产炉1输出的荒煤气先进入焦油裂解反应器2，在焦油裂解反应器2内的焦油裂解催化剂(这些催化剂比如是粒度为20～100μm的氧化钙)的催化作用下，荒煤气中的焦油会被催化裂解成分子量低的烃类、氢气、一氧化碳等气体，未能反应完全的焦油会随荒煤气一同输出，此时从焦油裂解反应器2内输出的荒煤气温度虽有降低但仍有约700～800℃的高温。从焦油裂解反应器2输出的荒煤气经过旋风分离器3分离除掉荒煤气中的固体粉尘后，进入第一换热器4，第一换热器4为立式盘管换热器，荒煤气走壳程，换热介质走管程，该换热器内的换热介质为温度为400～500℃的高压水蒸气，通过第一换热器4的将荒煤气中的部分热量吸收，用于其他工段的加热使用。

从第一换热器4输出的荒煤气进入吸附塔5，在吸附塔5内炉渣的吸附作用下，荒煤气中的粉尘、焦油等被进一步除去，从吸附塔5输出的荒煤气从焦油干燥塔6底部进入，焦油槽11中的粗焦油，输入至焦油干燥塔6，从喷淋层602喷淋而下，与上行的高温荒煤气逆流接触，粗焦油中的水分被荒煤气中的热量蒸发，落入焦油干燥塔6底部最终集中在精制焦油储罐12中，以集中利用，荒煤气中的残留焦油组分、粉尘等被喷淋的粗焦油吸收，荒煤气从焦油干燥塔6顶部输出。

从焦油干燥塔6输出的荒煤气此时温度已降至250℃以下，再进入余热锅炉7中，进一步利用荒煤气的余热。从余热锅炉7输出的荒煤气温度降至100℃左右，再进入电捕焦油器8中，进一步除掉其中的残余焦油和粉尘后输出至第二换热器9的管程(此时的煤气已基本被净化)。第二换热器9为列管式换热器，其壳程中的换热介质为循环冷却水，将处理后的净化煤气通过煤气压缩机13输向煤气储罐10，净化煤气通过水封后存储于罐体1001内。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种煤气生产系统，其特征在于，包括依次串联的煤气生产炉(1)、焦油裂解反应器(2)、旋风分离器(3)、第一换热器(4)、吸附塔(5)、焦油干燥塔(6)、余热锅炉(7)、电捕焦油器(8)和第二换热器(9)；

所述焦油干燥塔(6)包括塔体(601)和设置在塔体(601)内部上方的喷淋层(602)；所述喷淋层(602)与焦油槽(11)和连接；所述焦油干燥塔(6)还与精制焦油储罐(12)连接。

2.根据权利要求1所述的煤气生产系统，其特征在于，所述第二换热器(9)还通过煤气压缩机(13)与煤气储罐(10)连接。

3.根据权利要求1所述的煤气生产系统，其特征在于，所述煤气生产炉(1)包括炉体(101)和设置在炉体(101)内底部的炉篦(102)，所述炉篦(102)设置有多层，每层所述炉篦(102)上的布风孔(1021)构成布风圈，每层所述炉篦(102)上的所述布风孔(1021)的数量自下而上递减。

4.根据权利要求3所述的煤气生产系统，其特征在于，所述炉篦(102)设置有3层，每层炉篦的布风孔的数量比自下而上为7∶2∶1。

5.根据权利要求3所述的煤气生产系统，其特征在于，所述炉篦(102)设置有5层，每层炉篦的布风孔的数量比自下而上为5∶2∶1.5∶1∶0.5。

6.根据权利要求3所述的煤气生产系统，其特征在于，所述炉篦(102)的布风孔(1021)的开口朝上设置，每层所述布风孔(1021)的开口上方设置有横截面为倒L形的折流挡板(1022)，所述折流挡板(1022)的内侧与所述炉篦(102)固定连接。

7.根据权利要求2所述的煤气生产系统，其特征在于，所述煤气储罐(10)包括罐体(1001)和设置在所述罐体(1001)内底的水封槽(1002)，煤气通过水封槽(1002)输入罐体(1001)内。

8.根据权利要求1所述的煤气生产系统，其特征在于，所述吸附塔(5)内填充有粒径为10～50μm的炉渣。

9.根据权利要求1所述的煤气生产系统，其特征在于，所述第一换热器(4)为立式盘管换热器，所述第二换热器(9)为列管式换热器。

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