一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿协同处理的工艺方法和工艺系统

摘要

本发明提供一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿相协同处理的工艺方法和工艺系统。上述方法按顺序依次包括除尘处理步骤、预冷处理步骤、洗涤处理步骤、除焦油雾处理步骤、洗氨处理步骤和脱湿处理步骤。上述系统包括依次连接的除尘器、预冷器、洗涤塔、电扑焦油器、洗氨塔和脱湿塔。本发明采用荒煤气气固分离、油气分离、洗氨及脱湿的净化工艺顺序，使煤气脱湿产生的煤水中污染物含量大幅度的减少，降低煤水处理装置投资、减少处理成本。解决了现有技术中高温荒煤气净化处理过程生产成本高和能源利用率低的问题技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及油气分离及净化技术，尤其涉及一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿协同处理的工艺方法和工艺系统，属于煤化工技术领域。

背景技术

炼焦煤或低阶煤在干馏过程中热解产生的气体称之高温荒煤气；高温荒煤气温度一般在550～650℃。高温荒煤气中含有大量的粉尘、油气、氨、硫化氢等杂质；同时煤料中的水分(8～12％称之煤水)汽化与高温荒煤气混合。目前，高温荒煤气均采用喷淋氨水绝热冷却至80～85℃左右；饱和煤气再经初冷器间接冷却至25～30℃，煤气中焦油、水蒸汽冷凝成油水混合液排至焦油氨水分离槽进行油水分离。冷却后的煤气经风机加压送至硫铵装置洗氨。焦油氨水分离槽分离得到焦油渣、焦油和煤水(剩余氨水)。由于荒煤气中含有大量的粉尘、油气、氨、硫化氢等杂质，使油水分离出的煤水(剩余氨水)含有氨、硫化氢、氰化氢和有机芳香烃等杂质。分离产生的煤水送至后续污水处理装置进行溶剂萃取、蒸氨、生化及膜过滤等处理工序。目前，煤化工行业普遍采用这种煤气净化工艺流程，特点是技术成熟、运行经验丰富。该工艺流程存在的主要问题：(1)高温荒煤气热量未得到有效利用；(2)煤水(剩余氨水)中含有高浓度的氨、硫化氢、氰化氢和芳香烃等污染物，处理煤水工艺冗长、运行费用高、达标排放困难。

目前，煤化工行业迫切需要能够解决上述问题的新工艺技术，改变煤化工行业煤气净化工艺的现状，节约能耗、提高环保水平。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述高温荒煤气净化处理过程生产成本高和能源利用率低的问题，提出一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿协同处理的工艺方法和工艺系统，以实现低成本、更合理的高温荒煤气净化处理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明第一方面的技术目的是提供一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿相协同处理的工艺方法，按顺序依次包括除尘处理步骤、预冷处理步骤、洗涤处理步骤、除焦油雾处理步骤、洗氨处理步骤和脱湿处理步骤。

进一步地，所述除尘处理步骤是将高温荒煤气中的含尘浓度降至≤0.5g/m

进一步的，作为更具体的实施方式，所述工艺方法包括以下步骤：

步骤一，除尘处理：将高温荒煤气进行除尘处理，使其含尘浓度≤0.5g/m

步骤二，预冷处理：对除尘后的荒煤气进行预冷除焦油，预冷后荒煤气温度控制在155～165℃，优选为160℃，预冷处理后荒煤气中的焦油含量<20g/m

步骤三，洗涤处理：将经预冷处理的荒煤气依次经油洗和水洗，所述油洗采用焦油为洗油，吸收荒煤气中未冷凝的酚油、轻油和重质苯等焦油馏分，保持与荒煤气接触的洗油初始温度高于荒煤气露点1～5℃，优选为3℃；所述水洗是采用氨水洗涤荒煤气，脱除荒煤气中夹带的油雾，与荒煤气接触的氨水初始温度高于荒煤气露点1～5℃，优选为1℃，洗涤处理后荒煤气中焦油含量<1～2g/m

步骤四，除焦油雾处理：经洗涤处理后的荒煤气采用电扑焦油器处理，在静电场的作用下除去荒煤气中的焦油雾，荒煤气中的焦油含量降至<30mg/m

步骤五，洗氨处理：经除焦油雾处理后，对荒煤气进行洗氨处理，洗氨的操作温度为65～68℃，以硫铵母液作为吸收液与荒煤气逆流接触，吸收其中的氨，使用后的硫铵母液部分进行结晶，结晶母液部分与剩余部分的使用后硫铵母液换热后返回结晶器，对换热后的硫铵母液进行循环洗氨，部分排出进入结晶分离装置；

步骤六，脱湿处理：洗氨处理后的荒煤气冷凝至23～28℃脱水，得到净化的荒煤气。

进一步地，步骤一中除尘处理包括至少两级除尘，本领域技术人员应当了解的是，一般的，高温荒煤气中的含尘浓度可高达40～60g/m

进一步地，上述除尘处理中使用的除尘器和煤气运输管道均采用热风夹套保温结构，保证除尘处理后的高温荒煤气温度高于油气冷凝温度450℃。

进一步地，步骤二所述预冷采用横管间接冷却方式，冷却介质采用导热油，导热油由初始的130℃左右升温至230℃左右，升温后的导热油送至余热回收装置。

本领域技术人员应当了解的是，一般的，高温荒煤气中的焦油含量与煤料和热解工艺相关，例如焦炉荒煤气焦油含量为100～120g/m

进一步地，步骤三中所述油洗为采用洗油喷淋方式与荒煤气逆流接触，优选在油洗过程中增加填料，以增加荒煤气的停留时间，实现更充分地油洗。

本领域技术人员应当了解的是，经过预冷处理后，荒煤气中大部分焦油被脱除，洗涤处理前荒煤气中含有酚油、轻油和粗苯约10～15g/m

进一步地，步骤五中所述洗氨处理中硫铵母液中硫酸质量浓度为2～4％，洗氨过程中连续加入硫酸保持此浓度范围。

进一步地，洗氨的操作温度是根据荒煤气中水蒸气含量、洗氨过程中水汽冷凝量及真空结晶器水分蒸发量之间的平衡协调控制的；

进一步地，结晶器的操作温度为50～52℃，压力13kPa(绝对压力)；经换热后，硫铵母液温度由65～68℃冷却至57～61℃，结晶母液由50～52℃升高至55～57℃。

进一步地，所述洗氨处理步骤中如采用磷酸作为吸收液，磷酸吸收荒煤气中的氨生成磷酸氢铵，磷铵富液经解吸生产氨水。

进一步地，经过前述脱油、洗氨处理后，步骤六脱湿处理时荒煤气中水蒸气冷凝产生的煤水中NH

进一步地，所述脱湿处理是采用横管间接冷却方式，以水作为冷却介质。

本发明的另一个目的还公开了一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿相协同处理的工艺系统，包括依次连接的除尘器、预冷器、洗涤塔、电扑焦油器、洗氨塔和脱湿塔；其中，所述洗涤塔为塔底进料，塔顶出料，其下半段为油洗段，上半段为水洗段，油洗段的底部外接洗油泵，并通过洗油冷却器连接至油洗段的顶部；所述水洗段底部外接氨水泵，并连接至水洗段的顶部。

进一步地，所述洗氨塔底部还外接硫铵母液泵，其设置分支，第一分支连接母液冷却器后返回洗氨塔顶，第二分支连接结晶器，结晶器的出料口连接通过结晶母液泵连接母液冷却器后返回结晶器，所述结晶器还外接真空泵。

进一步地，所述除尘器包括依次连接的一级除尘器和二级除尘器，所述一级除尘器为带旋流板导流和变径除尘室结构的除尘器，所述二级除尘器为采用重力移动颗粒床技术与流化床淘析技术集成的除尘器，二级除尘器的滤料出口与流化床入口连接，所述流化床滤料出口滤料经提升装置送至二级除尘器滤料入口。

进一步地，所述预冷器为采用间管冷却方式的冷凝塔，塔顶进料，塔底出料，塔底外接焦油泵，将荒煤气中脱除的焦油部分外排，部分循环至塔顶的喷淋器。

进一步地，所述油洗段装填有填料，所述填料能增加荒煤气与洗油的接触时间，实现更充分的焦油洗脱。

进一步地，所述洗涤塔的油洗段和水洗段两段顶部分别配置喷淋器。

进一步地，所述洗氨塔为喷淋塔，塔底进料，塔顶出料，塔内荒煤气与吸收液逆流接触

进一步地，所述除湿塔为采用间管冷却方式的冷却塔，塔顶进料，塔底出料。

进一步地，所述除湿塔还外接鼓风机，将处理后的洁净荒煤气收集运输。

本发明的高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿相协同处理的工艺方法和工艺系统，与现有技术相比较具有以下优点：

1)本发明采用荒煤气气固分离、油气分离、洗氨及脱湿的净化工艺顺序，使煤气脱湿产生的煤水中污染物含量大幅度的减少，降低煤水处理装置投资、减少处理成本。

2)本发明将冷却回收焦油工艺设置在高温荒煤气除尘工艺之后，减少焦油中固体颗粒物含量，简化后续焦油加工流程。

3)本发明采用热法洗氨工艺，洗氨塔操作温度控制在煤气露点温度，洗氨效果好，硫铵母液采用真空结晶提取硫铵，充分地实现废物再利用。

4)本发明先以除去高温荒煤气中的粉尘，以冷却和洗涤的方式分离煤气中的焦油，解决的后续煤气净化工艺中固、油、水三相分离困难的技术难题。

应当理解，在这里所用的用语和术语用于描述，而不用于限制。因此，基于公知的内容，本邻域内的技术人员可以理解这些概念，容易地设计出其它结构、方法和系统，以完成本发明的几个目的。重要的是可以认为权利要求书包括等同构造，只要其不脱离本发明的精神和范围即可。

附图说明

图1为实施例1的高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿相协同处理的工艺系统示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

本实施例公开了一种高温荒煤气油气分离、洗氨及脱湿相协同处理的工艺系统，如图1所示，包括依次连接的一级除尘器10、二级除尘器20、预冷塔30、洗涤塔40、电扑焦油器50、洗氨塔60和脱湿塔70；

其中，一级除尘器10采用旋流板导流和变径除尘室结构，二级除尘器20为重力移动颗粒床，内装滤料，其还连接流化床21，可将使用后的滤料输出至流化床净化处理；

所述预冷塔30为间管冷却塔，内通冷却介质焦油作为导热油，顶部设置荒煤气入口，下部设置荒煤气出口，底部还外接焦油泵31，将脱除的焦油部分外排，部分循环至塔顶的喷淋器；

所述洗涤塔40分两段，其下半段为油洗段41，上半段为水洗段44，荒煤气进料口设置于油洗段41下部，出料口设置于塔顶，两段顶部分别配置喷淋器，油洗段41内还装填有填料，油洗段41的底部外接洗油泵42，并通过洗油冷却器43连接至油洗段41的喷淋器；所述水洗段44底部外接氨水泵45，并连接至水洗段44的喷淋器；

所述洗氨塔60为喷淋塔，荒煤气进料口设置于塔底，出料口设置于塔顶，塔顶还设置喷淋器，在塔内荒煤气与母液逆流接触；所述洗氨塔60底部外接硫铵母液泵61，其设置分支，第一分支连接母液冷却器62后返回洗氨塔顶，第二分支连接结晶器63，结晶器63的出料口通过结晶母液泵64连接母液冷却器62后返回结晶器63，所述结晶器63还外接真空泵65；

所述除湿塔70为间管冷却塔，内通冷却介质水，顶部设置荒煤气入口，下部设置荒煤气出口，底部还设置冷凝水外排口；荒煤气出口还连接鼓风机71，将处理后的洁净荒煤气收集运输。

实施例2

本实施例公开了一种利用上述工艺系统进行荒煤气净化的工艺方法，包括以下步骤：

步骤一，除尘处理：将由焦炉炭化室排出的高温荒煤气依次通入一级除尘器10和二级除尘器20进行除尘处理，高温荒煤气进入除尘装置温度600℃，含尘浓度55g/m

步骤二，预冷处理：对除尘后的荒煤气通入预冷塔30进行预冷除焦油，预冷后荒煤气温度控制在160℃，预冷处理后荒煤气中的焦油含量<20g/m

步骤三，洗涤处理：将经预冷处理的荒煤气通入洗涤塔40底部，依次经油洗段41和水洗段44，所述油洗采用焦油为洗油，吸收荒煤气中未冷凝的酚油、轻油和重质苯等焦油馏分，保持与荒煤气接触的洗油初始温度高于荒煤气露点3℃；所述水洗是采用氨水洗涤荒煤气，脱除荒煤气中夹带的油雾，与荒煤气接触的氨水初始温度高于荒煤气露点1℃，洗涤处理后荒煤气中焦油含量<1～2g/m

步骤四，除焦油雾处理：经洗涤处理后的荒煤气通入电扑焦油器50处理，在静电场的作用下除去荒煤气中的焦油雾，荒煤气中的焦油含量降至<30mg/m

步骤五，洗氨处理：经除焦油雾处理后，将荒煤气通入洗氨塔60进行洗氨处理，洗氨的操作温度为65～68℃，以硫铵母液(硫酸质量浓度3％)作为吸收液与荒煤气逆流接触，吸收其中的氨，使用后的硫铵母液部分通入结晶器63进行结晶，结晶器63的操作温度为50～52℃，压力13kPa(绝对压力)，部分经过母液冷却器62后返回洗氨塔顶，对换热后的硫铵母液进行循环洗氨，结晶器63内的结晶母液部分经结晶母液泵64泵送至母液冷却器62，与硫铵母液换热后返回结晶器63，部分排出进入结晶分离装置；上述过程中，硫铵母液温度由65～68℃冷却至57～61℃，结晶母液由50～52℃升高至55～57℃；

步骤六，脱湿处理：洗氨处理后的荒煤气通入除湿塔70冷凝至23～28℃脱水，得到净化的荒煤气。荒煤气中水蒸气冷凝产生的煤水中NH

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。