焦炉煤气净化单元初冷工序的煤气洗萘工艺

摘要

本发明公开了焦炉煤气净化单元初冷工序中的煤气洗萘工艺，洗萘工艺设有分离系统，所述的分离系统包括位于冷却器附近的上段冷凝液分离槽，冷却器的上段冷凝液以自流的方式流入上段冷凝液分离槽，在槽内的静置时间不小于30分钟，分离出的焦油自流到下段循环洗萘液槽中。本发明与现有技术相比，1.利用焦炉煤气冷凝过程中连续产生的冷凝液用于洗萘，净化后煤气中萘含量350～100mg/m3，煤气中萘的露点温度低于煤气温度，后续煤气净化工序不必设有脱萘装置，将多步冼萘变为一步洗萘；2.工艺设备数量和现有已知的洗萘工艺相比，设备数量最少，因此设备占地也相应的减少；3.降低工序能耗。

说明书

技术领域：

本发明属于焦化厂的焦炉煤气净化单元，特别属于焦炉煤气净化单元初冷工序中的煤气洗萘工艺。

背景技术：

焦炉煤气在净化过程中，煤气中的萘会随温度的降低而析出堵塞煤气净化设备，目前行业中着眼于在焦炉煤气净化单元初冷工序中就将煤气中的萘脱除到露点温度以下。相应的洗萘工艺主要有：间-直冷串联的初冷除萘(简称工艺1)、间接横管式初冷器的初冷除萘(简称工艺2)和初冷与终冷过程中间的油洗萘(简称工艺3)。工艺1中，煤气首先在间接式初冷器被冷却到50℃左右，然后在直接式初冷器冷却到规定温度，在直接式初冷器内，煤气被含有少量焦油的大量氨水循环喷洒冷却，冷凝的萘被焦油溶解，煤气出口含萘量接近于出口温度下的饱和含萘量，此种工艺(与本发明相比)存在的缺点为：(1)煤气出口含萘量接近于出口温度下的饱和含萘量；(2)设备数量多(氨水冷却器)；(3)需往冷却氨水系统中补充焦油；(4)氨水冷却器材质为不锈钢。工艺2中，煤气和冷凝液在横管式初冷器中都是自上而下流动，在初冷器的中下部利用焦油氨水分离工序来的含水焦油(或称乳浊液)冲刷着冷却水管外壁，将煤气中冷凝析出的萘被焦油完全溶解而不会堵塞初冷器，此种工艺存在的缺点为：(1)需在初冷器的下段冷却焦油氨水分离工序来的含水焦油，能耗高；(2)油水分离设备和循环洗萘液贮槽体积大，设备数量多。工艺3采用焦油洗油或轻柴油等做吸收剂，此种工艺存在的缺点为：(1)设备数量多(洗萘塔、洗油泵或轻柴油泵、洗油槽或轻柴油槽、洗油循环槽或轻柴油循环槽)；(2)焦油洗油或轻柴油需外购。另外，中国专利88103450提供了一种焦炉煤气初步冷却工艺，所述洗萘方法为在二段冷却器内，使用轻质焦油与煤气在二(下)段冷却器内顺流接触，且轻质焦油喷洒密度大于1m³/h.m²。所述洗萘方法包括初冷洗萘及终冷洗萘的两段式洗萘工艺，所使用的焦油为上段冷凝液经过分离系统所得到的轻质焦油，所述的分离系统包括：冷凝液池、2台泵、焦油分离器、中间槽、冷却器，工艺流程复杂，设备多，能耗高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是在焦炉煤气净化单元初冷工序中提供一种能耗低、设备少的洗萘工艺。

本发明解决技术问题的技术方案为：在焦炉煤气净化单元初冷工序中的焦炉煤气洗萘工艺，在煤气冷却器下段使用含水焦油与煤气在煤气冷却器内顺流接触，进行洗萘，所述的含水焦油是煤气在煤气冷却器上段得到的上段冷凝液经过分离系统所得到的轻质焦油与煤气在煤气冷却器下段冷却时得到的下段冷凝液的混合物，其特征在于：所述的分离系统包括位于煤气冷却器附近的上段冷凝液分离槽，煤气冷却器的上段冷凝液以自流的方式流入上段冷凝液分离槽，在槽内的静置时间不小于30分钟，以充分分离出氨水及焦油，分离出的焦油自流到下段循环洗萘液槽中，以稳定保持循环洗萘液中的焦油含量以及萘含量。

为了便于上段冷凝液自流到上段冷凝液分离槽，所述的煤气冷却器为设有隔液盘的分段横管式冷却器。

所述的上段冷凝液的温度为35-50℃。

所述的上段冷凝液分离槽所分离的氨水以自流的方式流入焦油氨水分离工序的贮槽中，如焦油氨水分离槽、机械化焦油氨水澄清槽、冷凝液(地下)槽。

所述的循环洗萘液的温度为18-25℃，其中焦油含量为40-65wt％，焦油中萘含量为6-24wt％，含水焦油喷洒密度≥2m³/h·m²。

为了防止循环洗萘液焦油含量过低，影响洗萘效果，还可将来自焦油氨水分离槽的乳浊液、来自机械化焦油氨水澄清槽或机械化焦油澄清槽分离出来的含水焦油少量的补入下段循环洗萘液槽。也可向下段循环洗萘液槽补充少量的焦油洗油，补充的焦油洗油中萘含量应低于15wt％。

为了防止煤气冷却器上段被煤气中的萘所堵塞，还可将上段冷凝液分离槽所分离出的焦油经泵输入到煤气冷却器的上部进行喷洒。

本发明中的上段冷凝液分离槽集成了冷凝液贮槽、煤气水封槽和油水分离器的功能。

利用上段冷凝液分离槽和焦油氨水分离槽的位差，将上段冷凝液分离出的氨水自流入焦油氨水分离槽，减少输送氨水所需的动力消耗。

采用带隔液盘的三段横管式煤气冷却器以不同的冷却介质自上而下分为：热水段、工艺一段冷却水段和工艺二段冷却水段，充分利用了粗焦炉煤气的热量并将冷却器上两段产生的煤气冷凝液排出，使初冷器下段所需的冷却水量尽可能少，相应减少了对大气的热量和水汽排放以及制取低温水所需的动力消耗；

采用煤气冷却工序内自产的焦油作为洗萘液，无须使用焦油洗油或10#轻柴油等外供洗萘液，以消耗2.5t/h焦油洗油计，年节约焦油洗油21900t；

由于循环使用的洗萘液中焦油的含萘量在24wt％以下，洗萘液对萘具有良好的溶解能力，即传质推动力，使得初冷器出口煤气中萘的露点温度低于煤气温度约2℃(洗萘后20℃时煤气中萘含量～350mg/m³，相当于露点温度18℃)，在本工序内解决了萘对后续煤气净化设备的堵塞。

本发明与现有技术相比，具有以下的优点：1、利用焦炉煤气冷凝过程中连续产生的冷凝液用于洗萘，不使用工序外来的洗萘吸收剂；2、净化后煤气中萘含量350～100mg/m³，煤气中萘的露点温度低于煤气温度；相应地，后续焦炉煤气净化工序不必设有脱萘装置，将多步冼萘变为一步洗萘；3、工艺设备数量和现有已知的洗萘工艺相比，设备数量最少，因此设备占地也相应的减少；4、人员无需进行蒸汽清扫初冷器和倒换初冷器的操作，操作简单，5、降低的工序能耗，以配合220×10⁴吨焦碳/年的焦炉组、煤气处理量13×10⁴m³/h计，每年节电2.08×10⁶KWh、水1.6×10⁵m³、蒸汽1.1×10⁴t、回收热量5.26×10¹⁰Kcal，折合标准煤12091吨。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

如图1所示：

1为其它工序的换热设备(如换热器、采暖设施等)、2为热水槽；3为热水泵；4为煤气冷却器；5为上段洗萘液泵；6为上段冷凝液分离槽；7为下段水封槽；8为下段洗萘液槽；9为下段洗萘液泵；10为焦油氨水分离槽，41为煤气冷却器内的隔液盘。

A为焦炉来的荒煤气(煤气和焦油氨水混合物，约80℃)；B为粗焦炉煤气；C为热水出水(约77℃)；D为热水进水(约67℃)；E为工艺一段冷却水出水(送往冷却塔，～42℃)；F为工艺一段冷却水进水(由公辅工序送来的循环水，32～35℃)；G为工艺二段冷却水出水(送往制冷机或冷却塔，～23℃)；H为工艺二段冷却水进水(由公辅工序送来的低温水，～16℃)；I为粗焦炉煤气(送往后续工序，18～25℃)；J为上段洗萘液(40～45℃)；K为上段冷凝液(40～45℃)；L为下段洗萘液(18～25℃)；M为下段冷凝液(18～25℃)；N为补充洗萘液(40～45℃)；O为氨水(40～45℃)；P为外切洗萘液(18～25℃)；Q为含水焦油(或称乳浊液，～80℃)；R为焦油氨水混合物(～80℃)

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

如图1所示：

实施例1：以配合220×10⁴吨焦碳/年的焦炉组、煤气处理量13×10⁴m³/h计，正常煤气流量约为12×10⁴m³/h，

1、荒煤气的分离：

焦炉来的荒煤气A，通过管道的向上爬坡，分为粗焦炉煤气B和焦油氨水混合物R，焦油氨水混合物R自流到焦油氨水分离槽10。

2、上段冷凝液的制取：

粗焦炉煤气B进入煤气冷却器4，粗焦炉煤气B中含有水81t/h；焦油5.48t/h；萘1.02t/h，煤气冷却器4分为热水段42、工艺一段冷却水段43和工艺二段冷却水段44、隔液盘41设在工艺一段冷却水段43和工艺二段冷却水段44之间。热水段42的热水出水C温度为77℃、热水进水D的温度为67℃；工艺一段冷却水段43的工艺一段冷却水出水E为42℃(送往冷却塔)，工艺一段冷却水进水F为32～35℃(由公辅工序送来的循环水)；工艺二段冷却水段44的工艺二段冷却水出水G为23℃(送往制冷机或冷却塔)；工艺二段冷却水进水H为16℃(由公辅工序送来的低温水)。

所述的煤气冷却器4内设置有隔液盘41，隔液盘41设在工艺一段冷却水段43和工艺二段冷却水段44之间，隔液盘41将煤气冷却器4内的煤气流道分为上下两段，在隔液盘41处将煤气冷凝过程中产生的上段冷凝液K引出；为了防止煤气中的萘在初冷器上段换热管壁外凝析结晶生长进而堵塞初冷器，控制煤气的上段冷却温度在40℃-45℃之间，煤气在冷却过程中凝析出来的萘溶解于上段冷凝液K所含的焦油中，上段冷凝液K的温度为40～45℃，其中含有氨水73t/h；焦油4t/h、萘0.4t/h；

3、补充洗萘液的制取：

引出的上段冷凝液K在上段冷凝液槽6中静置时间为45分钟，将其中的氨水及焦油进行静置分离，分离出来的氨水O(40～45℃，73t/h)连续自流入焦油氨水分离槽10，分离出来的焦油即补充洗萘液N(40～45℃，焦油为4t/h，含萘约为10％，)连续自流入下段洗萘液槽8，由于补充洗萘液N含萘低，可以有效地保证下段洗萘液L的含萘量在24wt％左右，进而保证了循环使用的下段洗萘液L对煤气冷却器4下段的换热管壁外凝析出来的萘具有良好的溶解能力。

4、循环洗萘：

将下段洗萘液槽8中的下段洗萘液L(温度为20℃，焦油含量＞40wt％，焦油中萘含量约为20wt％，循环量为～400m³/h)，用下段洗萘液泵9抽出，输送到煤气冷却器4的下段与煤气(含氨水5.91t/h；焦油1t/h)进行顺流接触，下段冷凝液M从煤气冷却器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，形成循环洗萘，为保持下段洗萘液槽8的液位稳定，通过下段洗萘液泵9的出口支管将多余的含水焦油外切，形成外切洗萘液P，送入焦油氨水分离槽10中。外切洗萘液的流量为补充洗萘液N与煤气冷却器4下段得到的煤气冷凝液之和(氨水5.91t/h；焦油5.25t/h)。

由于补充洗萘液N中焦油约为4t/h，占下段洗萘液L总流量的～1％，因此，不需要专门的冷却设备对其进行冷却，同时，上段冷凝液K所含的焦油全部补充到下段洗萘液中，净化后煤气中萘含量350mg/m³，煤气中萘的露点温度低于煤气表观温度2℃以下，后续煤气净化工序不需要再设置终冷洗萘塔。煤气出口温度稳定在20～22℃；煤气冷却器4阻力稳定在1000Pa以下；不使用蒸汽清扫煤气冷却器4，也无需倒换煤气冷却器4。

实施例2：

为了防止循环洗萘液焦油含量过低或萘含量过高，影响洗萘效果，还可将焦油氨水分离槽中10的乳浊液Q以自流的方式补入下段循环洗萘液槽8。

实施例3：

为了进一步降低净化后煤气中萘含量在100～350mg/m³范围内，向下段循环洗萘液槽8连续补充少量的含水焦油或焦油洗油以进一步降低循环洗萘液中焦油的萘含量。补充的焦油来自焦油氨水分离槽、机械化焦油氨水澄清槽或机械化焦油澄清槽分离出来的含水焦油；补充的焦油洗油是焦油深加工的一种产品。视不同的煤气萘含量净化指标要求，通过控制含水焦油或焦油洗油的补充量，来控制循环洗萘液中焦油的萘含量在6～24wt％范围内。

实施例4：

当煤气冷却器4上段换热管壁外析出结晶的萘的堵塞了煤气冷却器4时，还可利用上段洗萘液泵5将上段冷凝液K所分离出来的焦油引到煤气冷却器4的上部，进行喷洒，洗萘。