焦爐煤氣凈化單元初冷工序的煤氣洗萘工藝的制作方法

專利名稱：焦爐煤氣凈化單元初冷工序的煤氣洗萘工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于焦化廠的焦爐煤氣凈化單元，特別屬于焦爐煤氣凈化單元初冷 工序中的煤氣洗萘工藝。
背景技術：
焦爐煤氣在凈化過程中，煤氣中的萘會隨溫度的降低而析出堵塞煤氣凈化 設備，目前行業中著眼于在焦爐煤氣凈化單元初冷工序中就將煤氣中的萘脫除 到露點溫度以下。相應的洗萘工藝主要有間-直冷串聯的初冷除萘(簡稱工藝 1)、間接橫管式初冷器的初冷除萘(簡稱工藝2)和初冷與終冷過程中間的油洗 萘(簡稱工藝3)。工藝1中，煤氣首先在間接式初冷器被冷卻到50'C左右，然 后在直接式初冷器冷卻到規定溫度，在直接式初冷器內，煤氣被含有少量焦油 的大量氨水循環噴灑冷卻，冷凝的萘被焦油溶解，煤氣出口含萘量接近于出口 溫度下的飽和含萘量，此種工藝(與本發明相比)存在的缺點為(1)煤氣出 口含萘量接近于出口溫度下的飽和含萘量；(2)設備數量多(氨水冷卻器)；(3) 需往冷卻氨水系統中補充焦油；(4)氨水冷卻器材質為不銹鋼。工藝2中，煤 氣和冷凝液在橫管式初冷器中都是自上而下流動，在初冷器的中下部利用焦油 氨水分離工序來的含水焦油(或稱乳濁液)沖刷著冷卻水管外壁，將煤氣中冷 凝析出的萘被焦油完全溶解而不會堵塞初冷器，此種工藝存在的缺點為(1) 需在初冷器的下段冷卻焦油氨水分離工序來的含水焦油，能耗高；(2)油水分 離設備和循環洗萘液貯槽體積大，設備數量多。工藝3采用焦油洗油或輕柴油 等做吸收劑，此種工藝存在的缺點為(1)設備數量多(洗萘塔、洗油泵或輕 柴油泵、洗油槽或輕柴油槽、洗油循環槽或輕柴油循環槽)；(2)焦油洗油或輕 柴油需外購。另外，中國專利88103450提供了一種焦爐煤氣初步冷卻工藝，所 述洗萘方法為在二段冷卻器內，使用輕質焦油與煤氣在二 (下)段冷卻器內順流接觸，且輕質焦油噴灑密度大于lmVh.m2。所述洗萘方法包括初冷洗萘及終冷 洗萘的兩段式洗萘工藝，所使用的焦油為上段冷凝液經過分離系統所得到的輕 質焦油，所述的分離系統包括冷凝液池、2臺泵、焦油分離器、中間槽、冷卻 器，工藝流程復雜，設備多，能耗高。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是在焦爐煤氣凈化單元初冷工序中提供一種能 耗低、設備少的洗萘工藝。
本發明解決技術問題的技術方案為在焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的焦 爐煤氣洗萘工藝，在煤氣冷卻器下段使用含水焦油與煤氣在煤氣冷卻器內順流 接觸，進行洗萘，所述的含水焦油是煤氣在煤氣冷卻器上段得到的上段冷凝液 經過分離系統所得到的輕質焦油與煤氣在煤氣冷卻器下段冷卻時得到的下段冷
凝液的混合物，其特征在于所述的分離系統包括位于煤氣冷卻器附近的上段 冷凝液分離槽，煤氣冷卻器的上段冷凝液以自流的方式流入上段冷凝液分離槽,
在槽內的靜置時間不小于30分鐘，以充分分離出氨水及焦油，分離出的焦油自
流到下段循環洗萘液槽中，以穩定保持循環洗萘液中的焦油含量以及萘含量。
為了便于上段冷凝液自流到上段冷凝液分離槽，所述的煤氣冷卻器為設有 隔液盤的分段橫管式冷卻器。
所述的上段冷凝液的溫度為35-50'C。
所述的上段冷凝液分離槽所分離的氨水以自流的方式流入焦油氨水分離工 序的貯槽中，如焦油氨水分離槽、機械化焦油氨水澄清槽、冷凝液(地下)槽。
所述的循環洗萘液的溫度為18-25'C，其中焦油含量為40-65wt%，焦油中 萘含量為6-24 wt %，含水焦油噴灑密度^2 mVh m2。
為了防止循環洗萘液焦油含量過低，影響洗萘效果，還可將來自焦油氨水 分離槽的乳濁液、來自機械化焦油氨水澄清槽或機械化焦油澄清槽分離出來的 含水焦油少量的補入下段循環洗萘液槽。也可向下段循環洗萘液槽補充少量的焦油洗油，補充的焦油洗油中萘含量應低于15wt呢。
為了防止煤氣冷卻器上段被煤氣中的萘所堵塞，還可將上段冷凝液分離槽 所分離出的焦油經泵輸入到煤氣冷卻器的上部進行噴灑。
本發明中的上段冷凝液分離槽集成了冷凝液貯槽、煤氣水封槽和油水分離 器的功能。
利用上段冷凝液分離槽和焦油氨水分離槽的位差，將上段冷凝液分離出的 氨水自流入焦油氨水分離槽，減少輸送氨水所需的動力消耗。
采用帶隔液盤的三段橫管式煤氣冷卻器以不同的冷卻介質自上而下分為 熱水段、工藝一段冷卻水段和工藝二段冷卻水段，充分利用了粗焦爐煤氣的熱 量并將冷卻器上兩段產生的煤氣冷凝液排出，使初冷器下段所需的冷卻水量盡 可能少，相應減少了對大氣的熱量和水汽排放以及制取低溫水所需的動力消耗;
采用煤氣冷卻工序內自產的焦油作為洗萘液，無須使用焦油洗油或10tt輕柴 油等外供洗萘液，以消耗2.5t/h焦油洗油計，年節約焦油洗油21900 t;
由于循環使用的洗萘液中焦油的含萘量在24wt義以下，洗萘液對萘具有良好 的溶解能力，即傳質推動力，使得初冷器出口煤氣中萘的露點溫度低于煤氣溫 度約2'C (洗萘后20'C時煤氣中萘含量 350mg/m3，相當于露點溫度18'C),在 本工序內解決了萘對后續煤氣凈化設備的堵塞。
本發明與現有技術相比，具有以下的優點1、利用焦爐煤氣冷凝過程中連 續產生的冷凝液用于洗萘，不使用工序外來的洗萘吸收劑；2、凈化后煤氣中萘 含量350 100mg/m3，煤氣中萘的露點溫度低于煤氣溫度；相應地，后續焦爐煤 氣凈化工序不必設有脫萘裝置，將多步冼萘變為一步洗萘；3、工藝設備數量和 現有已知的洗萘工藝相比，設備數量最少，因此設備占地也相應的減少；4、人 員無需進行蒸汽清掃初冷器和倒換初冷器的操作，操作簡單，5、降低的工序能 耗，以配合220X104噸焦碳/年的焦爐組、煤氣處理量13X104邁7h計，每年節 電2.08XK)6KWh、水1.6X105m3 、蒸汽1. lX104t 、回收熱量5. 26X 1(TKcal，折合標準煤12091噸。


圖l為本發明的工藝流程圖。
如圖l所示
1為其它工序的換熱設備(如換熱器、采暖設施等)、2為熱水槽；3為熱水 泵；4為煤氣冷卻器；5為上段洗萘液泵；6為上段冷凝液分離槽；7為下段水
封槽；8為下段洗萘液槽；9為下段洗萘液泵；10為焦油氨水分離槽，41為煤 氣冷卻器內的隔液盤。
A為焦爐來的荒煤氣(煤氣和焦油氨水混合物，約8(TC); B為粗焦爐煤氣; C為熱水出水(約77'C); D為熱水進水(約67。C); E為工藝一段冷卻水出水 (送往冷卻塔， 42'C); F為工藝一段冷卻水進水(由公輔工序送來的循環水， 32 35'C); G為工藝二段冷卻水出水(送往制冷機或冷卻塔， 23'C); H為工 藝二段冷卻水進水(由公輔工序送來的低溫水， 16'C); I為粗焦爐煤氣(送 往后續工序，18 25'C); J為上段洗萘液(40 45。C); K為上段冷凝液(40 45°C); L為下段洗萘液(18 25'C); M為下段冷凝液(18 25'C); N為補充洗 萘液(40 45。C); O為氨水(40 45°C); P為外切洗萘液(18 25'C); Q為含 水焦油(或稱乳濁液， 8(TC); R為焦油氨水混合物( 80°C)
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作詳細的說明。
如圖l所示
實施例1:以配合220X104噸焦碳/年的焦爐組、煤氣處理量13X104m7h 計，正常煤氣流量約為12Xl()4m7h ， 1、荒煤氣的分離
焦爐來的荒煤氣A,通過管道的向上爬坡，分為粗焦爐煤氣B和焦油氨水混 合物R,焦油氨水混合物R自流到焦油氨水分離槽10。2、 上段冷凝液的制取-
粗焦爐煤氣B進入煤氣冷卻器4，粗焦爐煤氣B中含有水8U/h;焦油 5.48t/h;萘1.02t/h，煤氣冷卻器4分為熱水段42、工藝一段冷卻水段43和 工藝二段冷卻水段44、隔液盤41設在工藝一段冷卻水段43和工藝二段冷卻水 段44之間。熱水段42的熱水出水C溫度為77'C、熱水進水D的溫度為67'C; 工藝一段冷卻水段43的工藝一段冷卻水出水E為42'C (送往冷卻塔)，工藝一 段冷卻水進水F為32 35°C (由公輔工序送來的循環水)；工藝二段冷卻水段 44的工藝二段冷卻水出水G為23°C (送往制冷機或冷卻塔)；工藝二段冷卻水 進水H為16'C (由公輔工序送來的低溫水)。
所述的煤氣冷卻器4內設置有隔液盤41，隔液盤41設在工藝一段冷卻水段 43和工藝二段冷卻水段44之間，隔液盤41將煤氣冷卻器4內的煤氣流道分為 上下兩段，在隔液盤41處將煤氣冷凝過程中產生的上段冷凝液K引出；為了防 止煤氣中的萘在初冷器上段換熱管壁外凝析結晶生長進而堵塞初冷器，控制煤 氣的上段冷卻溫度在40'C-45'C之間，煤氣在冷卻過程中凝析出來的萘溶解于上 段冷凝液K所含的焦油中，上段冷凝液K的溫度為40 45-C，其中含有氨水 73t/h;焦油4t/h、萘0.4t/h;
3、 補充洗萘液的制取
引出的上段冷凝液K在上段冷凝液槽6中靜置時間為45分鐘，將其中的氨 水及焦油進行靜置分離，分離出來的氨水0 (40 45'C， 73t/h)連續自流入焦 油氨水分離槽IO,分離出來的焦油即補充洗萘液N (40 45'C，焦油為4t/h, 含萘約為10%，)連續自流入下段洗萘液槽8，由于補充洗萘液N含萘低，可以 有效地保證下段洗萘液L的含萘量在24 wt %左右，進而保證了循環使用的下段 洗萘液L對煤氣冷卻器4下段的換熱管壁外凝析出來的萘具有良好的溶解能力。
4、 循環洗萘
將下段洗萘液槽8中的下段洗萘液L (溫度為20'C，焦油含量>40討％,焦油中萘含量約為20 wt %，循環量為 400m3/h),用下段洗萘液泵9抽出，輸送 到煤氣冷卻器4的下段與煤氣(含氨水5.91t/h;焦油lt/h)進行順流接觸， 下段冷凝液M從煤氣冷卻器4的下部出口自流到下段水封槽7,再溢流入下段洗 萘液槽8，形成循環洗萘，為保持下段洗萘液槽8的液位穩定，通過下段洗萘液 泵9的出口支管將多余的含水焦油外切，形成外切洗萘液P，送入焦油氨水分離 槽10中。外切洗萘液的流量為補充洗萘液N與煤氣冷卻器4下段得到的煤氣冷 凝液之和(氨水5.91t/h;焦油5.25t/h)。
由于補充洗萘液N中焦油約為4t/h，占下段洗萘液L總流量的 19fe,因此， 不需要專門的冷卻設備對其進行冷卻，同時，上段冷凝液K所含的焦油全部補 充到下段洗萘液中，凈化后煤氣中萘含量350mg/m3，煤氣中萘的露點溫度低于 煤氣表觀溫度2'C以下，后續煤氣凈化工序不需要再設置終冷洗萘塔。煤氣出口 溫度穩定在20 22'C;煤氣冷卻器4阻力穩定在1000Pa以下；不使用蒸汽清掃 煤氣冷卻器4，也無需倒換煤氣冷卻器4。
實施例2:
為了防止循環洗萘液焦油含量過低或萘含量過高，影響洗萘效果，還可將 焦油氨水分離槽中10的乳濁液Q以自流的方式補入下段循環洗萘液槽8。 實施例3:
為了進一步降低凈化后煤氣中萘含量在100 350mg/m3范圍內，向下段循環 洗萘液槽8連續補充少量的含水焦油或焦油洗油以進一步降低循環洗萘液中焦 油的萘含量。補充的焦油來自焦油氨水分離槽、機械化焦油氨水澄清槽或機械 化焦油澄清槽分離出來的含水焦油；補充的焦油洗油是焦油深加工的一種產品。 視不同的煤氣萘含量凈化指標要求，通過控制含水焦油或焦油洗油的補充量， 來控制循環洗萘液中焦油的萘含量在6 24wtW范圍內。
實施例4:
當煤氣冷卻器4上段換熱管壁外析出結晶的萘的堵塞了煤氣冷卻器4時，還可利用上段洗萘液泵5將上段冷凝液K所分離出來的焦油引到煤氣冷卻器4的上 部，進行噴灑，洗萘。
權利要求
1、焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝，在煤氣冷卻器下段使用含水焦油與煤氣在煤氣冷卻器內順流接觸，進行洗萘，所述的含水焦油為煤氣在煤氣冷卻器上段得到的上段冷凝液經過分離系統所得到的輕質焦油與煤氣在煤氣冷卻器下段冷卻時得到的下段冷凝液的混合物，其特征在于所述的分離系統包括位于煤氣冷卻器附近的上段冷凝液分離槽，煤氣冷卻器的上段冷凝液以自流的方式流入上段冷凝液分離槽，在槽內的靜置時間不小于30分鐘，以充分分離出氨水及焦油，分離出的焦油自流到下段循環洗萘液槽中，以穩定保持循環洗萘液中的焦油含量以及萘含量。
2、 根據權利要求1所述的焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝， 其特征在于所述的煤氣冷卻器為設有隔液盤的分段橫管式冷卻器。
3、 根據權利要求1所述的焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝， 其特征在于所述的上段冷凝液的溫度為35-50'C。
4、 根據權利要求1所述的焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝， 其特征在于所述的上段冷凝液分離槽所分離的氨水以自流的方式流入焦油氨 水分離工序的貯槽中，如焦油氨水分離槽、機械化焦油氨水澄清槽、冷凝液(地
5、 根據權利要求l所述焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝，其 特征在于所述的循環洗萘液的溫度為18-25'C,其中焦油含量40-65wt%，焦 油中萘含量6-24 wt %，含水焦油噴灑密度》2 mVh，m2。
6、 根據權利要求1所述的焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝， 其特征在于向下段循環洗萘液槽補充的少量含水焦油來自焦油氨水分離槽、 機械化焦油氨水澄清槽或機械化焦油澄清槽分離出來的含水焦油；補充的焦油 洗油，其萘含量應低于15wt%。
7、 根據權利要求1所述的焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝， 其特征在于將焦油氨水分離槽中的乳濁液以自流的方式補入下段循環洗萘液槽。
8、根據權利要求1所述的焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝， 其特征在于將上段冷凝液分離槽所分離出的焦油經泵輸入到冷卻器的上部進 行噴灑。
全文摘要
本發明公開了焦爐煤氣凈化單元初冷工序中的煤氣洗萘工藝，洗萘工藝設有分離系統，所述的分離系統包括位于冷卻器附近的上段冷凝液分離槽，冷卻器的上段冷凝液以自流的方式流入上段冷凝液分離槽，在槽內的靜置時間不小于30分鐘，分離出的焦油自流到下段循環洗萘液槽中。本發明與現有技術相比，1.利用焦爐煤氣冷凝過程中連續產生的冷凝液用于洗萘，凈化后煤氣中萘含量350～100mg/m³，煤氣中萘的露點溫度低于煤氣溫度，后續煤氣凈化工序不必設有脫萘裝置，將多步冼萘變為一步洗萘；2.工藝設備數量和現有已知的洗萘工藝相比，設備數量最少，因此設備占地也相應的減少；3.降低工序能耗。
文檔編號C10K1/10GK101619243SQ20091014428
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月29日 優先權日2009年7月29日
發明者楊建華, 畢振清, 強 汪, 沈立嵩, 王興祥 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司