[发明专利]一种可实现荒煤气余热和化产回收及煤气净化的节能工艺及装置

说明书

本发明提供了一种可实现荒煤气余热和化产回收及煤气净化的节能工艺及装置，荒煤气经过除尘装置预处理后，进入常压蒸馏塔粗分并进行过剩热量的回收，塔顶所得粗煤气依次经过多级冷却压缩装置、回收水洗氨塔和终洗氨塔处理后得到脱氨煤气，再经脱硫和终冷后得到工业用净煤气，常压蒸馏塔侧线采出的混合焦油馏分进入减压蒸馏塔精细分离后得到酚油、萘油、洗油、一蒽油和二蒽油产品，常压蒸馏塔塔底所得沥青经沥青拔轻设备回收轻组分后得到沥青产品。整个工艺实现了荒煤气余热和化产的回收及煤气的净化，规避了结焦等工程因素，具有能耗低、工艺完整、产品合格且可针对不同荒煤气组成灵活调整等优点。

技术领域

本发明属于煤焦化技术领域，具体说，是涉及一种将焦炉荒煤气冷却、热量回收、煤气净化的同时将煤焦油各馏分精细分离的节能环保工艺与装置。

背景技术

炼焦是现代钢铁工业的重要生产环节。荒煤气是炼焦所得的重要产品，其组成主要为煤焦油和煤气。荒煤气是煤在高温干馏的过程中以气态形式析出的热解产物，其组成按大类可归纳为三部分：净煤气、煤焦油和杂质(水汽、氨、硫化氢、氰化氢及粉尘固体物等)。

在传统的炼焦生产中，焦炉产物荒煤气，离开焦炉后立刻被热氨水喷淋急冷到80℃左右，同时煤气中的焦油冷凝下来与热氨水混合在一起，焦油倾析出来后进一步分离，粗煤气则送去除杂净化。在焦炉产物带出的热量中，荒煤气显热约占37～40％，且其温度可高达700℃，如此大量的高温余热具有极大的回收利用价值，然而在传统的生产流程中，采用急冷的方式对荒煤气进行降温，使得大量高温位热量直接损失，造成了严重的能量浪费，并且，混入焦油和荒煤气中的水分还需经过二次脱水处理加以脱除，增加了不必要的能量投入。由于整个荒煤气处理工艺需要对各个杂质如氨、硫等及焦油进行分离，导致能耗需求很大，若能对荒煤气热量有效利用，可以大幅度降低能耗，提高工艺经济效益。此外，由于水一方面是荒煤气中的一种杂质，另一方面又是一种可用于荒煤气脱氨的吸收剂，若能对荒煤气其自身含有的水充分利用，可以减少新鲜水的消耗和污水排放，显著提高工艺的环保水平。

目前，针对热回收的问题，采取的方法主要有上升管间接换热回收和荒煤气直接高温裂解利用。上升管间接换热回收的方法发展较早，是一直以来人们主要的尝试方向，该方法通过在焦炉上升管壁设置间壁式换热设备，实现用水或导热油等取热介质对高温余热的回收。但是该方法普遍受换热面结焦或设备腐蚀问题的制约，难以回收荒煤气露点以下温位的热量，且往往难以长期稳定运行。此外，荒煤气中所含水未被利用的问题依然存在。荒煤气直接高温裂解利用的方法是将自焦化炉逸出的荒煤气直接引进裂解炉，利用自身高温热量，仅需再投入很少的热量就可使荒煤气发生热裂解反应，从而将荒煤气中的各种有机物裂解为主要成分为CO和H₂的合成气。但是该方法只适用于所需产品为合成气的生产场景，无法在所有炼焦生产中普及实施。

专利CN 103509608 A提出了一种荒煤气冷却分馏方法及炼焦装置，该方法将自焦炉炭化室排出的荒煤气直接逐级冷却，并在逐级冷却的过程中，按照馏分沸点由高到低的顺序逐级提取荒煤气中的不同馏分。但是，对于分离馏分后仍然过剩的能量，该装置依然没有进行回收，且其塔底温度过高(650℃～700℃)，存在结焦等工程问题，对设备要求也过高，无法用于实际生产。

专利CN 111253985 A公开了一种用于荒煤气冷却及馏分初步分离的装置及其工艺，该工艺将离开焦炉炭化室的荒煤气经过旋风除尘器后通过复杂分馏塔，在塔内对荒煤气多次循环取热，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粗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。但是，该工艺仅对焦油进行模糊分离得到高、中、低温馏分，荒煤气所含的水进入其中的低温馏分，各馏分还需经过后续处理才能达到市场产品要求，且由于没有统筹考虑后续除杂、馏分油分离等耗能过程，导致荒煤气回收的热量直接发生蒸汽作为传热媒介，而不是直接进行热集成，造成热量品位不必要损失，能量利用率低。