一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法
2023-06-09 10:28:16 1
專利名稱：一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法
技術領域：
本發明涉及一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法，特別地講本發明涉及一種利用自產煤基重油作為煤乾餾過程熱量供應體、同時處理煤基重油燒熱煙氣、增產煤氣的煤乾餾方法。
背景技術：
目前煤乾餾過程比如煤制蘭炭過程存在的一個工藝缺陷是煤焦油產品均含有一定數量的煤基重油(比如常規沸點高於450°C或480°C的煤焦油餾分)，煤基重油氫含量低、 膠質和浙青質含量高、灰分含量高、金屬含量高、受熱極易縮合結焦、硫含量高、氮含量高， 煤基重油用作燃料因存在難以完全燃燒、煙氣難於處理、受熱設備易積灰或積垢等特點而難於利用，這大大增加了煤基重油的燃燒成本，降低了其燃料價值。另一方面，煤乾餾過程比如煤制蘭炭過程燃燒大量煤氣以提供乾餾能耗，形成氫氣、一氧化碳、甲烷等化工氣體的低價值利用。這種情況已經持續了二十多年。實質上，在煤基重油燃燒熱利用的常規概念中，均是設置換熱裝置而非直接傳熱， 這樣煤基重油用作燃料因存在的難以完全燃燒、煙氣難於處理、受熱設備易積灰或積垢等特點成了難以克服的障礙，本發明認為，正是這一概念束縛了現有相關技術思想。另一方面，由於沒有找到合適的可提高價值的能源置換機制，故對煤基重油燃燒利用一直未能取得技術突破。作為燃料，與固體煤炭相比，煤基重油分子尺寸已經靠近油品，易於分散、燃燒速度快，是一個潛在的煤乾餾過程供熱燃料，只要能夠解決好煙氣處理即可。而本發明的關鍵在於發現煤乾餾過程本身就是處理煤基重油燃燒煙氣的理想過程，將難以完全燃燒的煤基重油MZY的燃燒熱煙氣YQ(包括油霧、油氣、水蒸氣)引入煤乾餾過程MGL乾餾爐的合適高溫段進行二次熱加工，來源於熱煙氣YQ的煤氣、油氣作為煤乾餾過程MGL煤氣產品被回收， 可以實現煤基重油MGL的全部循環熱加工並轉化為氣體、油氣、炭、灰渣等產品，此時煤乾餾過程MGL成為不外排煤焦油重油MGL的工藝，提高了煤氣的產量(能源置換結果)，形成了生產優質煤焦油和富產煤氣的新型煤乾餾組合工藝，本發明形成的集成工藝具有簡化流程、顯著降低投資的功能。以中鋼集團鞍山熱能研究院和湖北黃岡華興冶金窯爐有限責任公司的大型直立爐120萬噸/年蘭炭產能裝置為例，按年開工8000小時計算，生產約12萬噸/年中低溫焦油，在減壓蒸餾條件下得到主要由常規沸點高於450°C烴組成的煤基重油約2. 25萬噸/年 (2813公斤/時)，假定全部燃燒，其熱量大體相當於觀13標立方/時甲烷氣，相當於置換熱值1900千卡/標立方的荒煤氣11163標立方/時，由於荒煤氣通常含30體積％氫氣和 12體積％ —氧化碳，僅此兩個組分折算氫氣約4688標立方/時，氫氣價格按1. 0 1. 5元 /標立方計算價值為4688 7032元，即煤基重油價格理論折算值為1667 2500元/噸， 即使氫氣價格按0. 6元/標立方計算煤基重油價格理論折算值也為1000元/噸，很明顯， 實現了煤基重油的增值轉化，相當於實現了低成本的煤基重油氣化制合成氣。
本發明的工藝特點是形成組合工藝，用煤基重油置換出合成氣組分，實現了能源升級。本發明所述方法未見報導。本發明所述方法與煤乾餾過程集成即形成一體化技術。因此，本發明的第一目的在於提出一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法。本發明第二目的在於提出一種利用自產煤基重油提供乾餾能耗、同時處理煤基重油燒熱煙氣、增產煤氣的煤乾餾方法。
發明內容
本發明一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法，其特徵在於包含以下步驟主要由常規沸點高於450°c的烴組成的煤基重油MZY的燃燒熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐被二次熱加工，來源於熱煙氣YQ的煤氣、油氣作為煤乾餾過程MGL煤氣產品被回收。本發明當煤基重油MZY是煤乾餾過程MGL的產物時，至少一部分煤基重油MGL完成循環熱加工利用。按照本發明，在煤乾餾過程MGL，按照煤料前進方向，入爐煤料經過煤預熱段、煤乾餾段、焦冷卻段轉化為焦炭排出煤乾餾過程；在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到的熱煙氣YQ可以進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐的乾餾段或進入煤乾餾過程MGL的焦炭冷卻段的前部。按照本發明，為了調節煤基重油燃燒煙氣進入煤乾餾過程MGL乾餾爐的溫度，在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到溫度為 Tl的熱煙氣YQ，熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合後進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐，調溫氣體 TffQ選自二氧化碳氣、氮氣、水蒸氣、煤乾餾過程MGL產煤氣中的一種或幾種；熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合為溫度一般為500 900°C、通常為650 850°C的混合氣進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐。按照本發明，煤基重油MZY的燃燒室，可以同時進行燃料氣RQ燃燒，RQ可以是煤乾餾過程MGL所產燃料氣。
具體實施例方式以下詳細描述本發明。本發明所述的壓力，指的是絕對壓力。本發明所述的氣體組分濃度，未特別指明時，均為體積濃度。本發明所述煤基油，指的是煤乾餾或煤焦化或煤造氣或煤直接液化等煤熱加工過程產生的來自煤料的烴油，包括低溫焦油、中溫焦油、高溫焦油、煤液化油及其混合油。本發明煤基油MJY分離過程原料煤基油M. JY可以是來自煤液化制油過程所生產的煤液化油品，所述煤液化油品可以是含固體顆粒的油品，通常固體顆粒由廢催化劑和或細微碳顆粒和或焦油縮合物組成。本發明所述煤焦油，指的是煤乾餾或煤焦化或煤造氣等煤熱加工過程產生的焦油，包括低溫焦油、中溫焦油、高溫焦油及其混合油。本發明所述煤基重油組分，指的是煤基油中常規沸點高於450°C或480°C的烴油組分，通常含有大量大分子物質如多環芳烴、膠質、浙青質等，其氫含量較低。本發明所述煤基重油MZY比如通常所述來自煤焦油的煤浙青，指的是主要由常規沸點高於450°C或480°C的煤基油組分組成的餾分，通常含有大量大分子物質如多環芳烴、 膠質、浙青質等，其氫含量較低、灰分含量較高。本文以中鋼集團鞍山熱能研究院和湖北黃岡華興冶金窯爐有限責任公司的大型直立爐(60萬t/a直立爐)蘭炭裝置技術為例說明本發明對內熱式蘭炭裝置的工藝改進。 然而這並不能限定本發明應用領域。本發明適用於一切內熱式炭化裝置或外熱式炭化裝置。在蘭炭裝置炭化爐部分，煤料進入炭化爐炭化室上部的煤料預熱段，氧化劑和燃料氣進入炭化爐燃燒室內發生燃燒反應形成高溫煙氣後進入炭化室乾餾段與來自煤料預熱段的煤料接觸，離開炭化爐炭化室炭冷卻段的熱態蘭炭被排焦機排出炭化室，離開炭化爐炭化室炭預熱段的荒煤氣進入煤氣分離部分。在煤氣分離部分，在一定有效的操作條件下完成氣液分離，其中，得到的煤焦油進入後續加工程序如焦油分餾部分，得到的離環煤氣進入後續加工程序如煤氣淨化、變換、提氫等加工步驟，得到的含煤焦油汙水進入汙水處理系統。在煤氣分離部分，部分來自煤氣的氣體作為循環載熱氣沿進入炭化爐炭化室焦冷卻段。炭化爐各部分的工作壓力，推薦採用較低的工作壓力，當然該工作壓力通常應能保證氣相物流依靠自身壓力最終進入後續工序。炭化室的頂部工作壓力，根據需要確定，通常為0. 15 0. 2MPa (絕壓)、一般為0. 13 0. 18MPa (絕壓)、較佳者為0. 15 0. 16MPa (絕壓)。內熱式蘭炭炭化爐各部分的工作溫度，依據原料煤性質、焦產品質量指標等確定， 以蘭炭炭化爐為例，頂部工作溫度，通常為150 320°C、一般為180 280°C、較佳者為 200 250°C，乾餾段熱點工作溫度，通常為650 950°C、一般為700 900°C、較佳者為 750 850°C，冷卻段排焦溫度，通常為150 300°C、一般為180 250°C。以下描述本發明的特徵部分。本發明一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法，其特徵在於包含以下步驟主要由常規沸點高於450°C的烴組成的煤基重油MZY的燃燒熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐被二次熱加工，來源於熱煙氣YQ的煤氣、油氣作為煤乾餾過程MGL煤氣產品被回收。本發明當煤基重油MZY是煤乾餾過程MGL的產物時，至少一部分煤基重油MGL完成循環熱加工利用。按照本發明，在煤乾餾過程MGL，按照煤料前進方向，入爐煤料經過煤預熱段、煤乾餾段、焦冷卻段轉化為焦炭排出煤乾餾過程；在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到熱煙氣YQ可以進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐的乾餾段或進入煤乾餾過程MGL的焦炭冷卻段的前部。按照本發明，為了調節煤基重油燃燒煙氣進入煤乾餾過程MGL乾餾爐的溫度，在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到溫度為 Tl的熱煙氣YQ，熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合後進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐，調溫氣體 TffQ選自二氧化碳氣、氮氣、水蒸氣、煤乾餾過程MGL產煤氣中的一種或幾種；熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合為溫度一般為500 900°C、通常為650 850°C的混合氣進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐。按照本發明，煤基重油MZY的燃燒室，可以同時進行燃料氣RQ燃燒，RQ可以是煤乾餾過程MGL所產燃料氣。與現有煤基重油燃燒工藝相比，本發明優點在於①實現了煤基重油燃燒煙氣的直接傳熱，提高了傳熱效率；②簡化了煤基重油燃燒煙氣的環保處理，實現了未燃燒物的回收利用；③實現了能源級別的提高；④與煤乾餾(或焦化或熱解)過程一體化設計，可以形成不產生或少產生煤基重油的增產煤氣產品的煤乾餾集成工藝。實施例一以中鋼集團鞍山熱能研究院和湖北黃岡華興冶金窯爐有限責任公司的大型直立爐120萬噸/年蘭炭產能裝置為例，按年開工8000小時計算，生產約12萬噸/年中低溫焦油，在減壓蒸餾條件下得到主要由常規沸點高於450°C烴組成的煤基重油約2. 25萬噸/年 (2813公斤/時)，假定全部燃燒，其熱量相當於觀13標立方/時甲烷氣，相當於置換熱值 1900千卡/標立方的荒煤氣11163標立方/時，由於荒煤氣通常含30體積％氫氣和12體積％ —氧化碳，僅此兩個組分折算氫氣約4688標立方/時，氫氣價格按1. 0元/標立方計算價值為4688元，即煤基重油價格理論折算值為1667元/噸，及使氫氣價格按0. 6元/標立方計算煤基重油價格理論折算值也為1000元/噸，很明顯，實現了煤基重油的增值轉化， 相當於實現了低成本的煤基重油氣化制合成氣。儘管本文僅列舉一個實施例，但它表明的效果同樣存在於任何適合於採用本發明的過程中。
權利要求
1.一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法，其特徵在於包含以下步驟主要由常規沸點高於450°C的烴組成的煤基重油MZY的燃燒熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐被二次熱加工，來源於熱煙氣YQ的煤氣、油氣作為煤乾餾過程MGL煤氣被回收。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於當煤基重油MZY是煤乾餾過程MGL的產物時，至少一部分煤基重油MGL完成循環熱加工利用。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在煤乾餾過程MGL，按照煤料前進方向，入爐煤料經過煤預熱段、煤乾餾段、焦冷卻段轉化為焦炭排出煤乾餾過程；在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到的熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐的乾餾段。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於在煤乾餾過程MGL，按照煤料前進方向，入爐煤料經過煤預熱段、煤乾餾段、焦冷卻段轉化為焦炭排出煤乾餾過程；在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到的熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐的乾餾段。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在煤乾餾過程MGL，按照煤料前進方向，入爐煤料經過煤預熱段、煤乾餾段、焦冷卻段轉化為焦炭排出煤乾餾過程；在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的焦炭冷卻段的前部。
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於在煤乾餾過程MGL，按照煤料前進方向，入爐煤料經過煤預熱段、煤乾餾段、焦冷卻段轉化為焦炭排出煤乾餾過程；在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到的熱煙氣YQ進入煤乾餾過程MGL的焦炭冷卻段的前部。
7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的方法，其特徵在於在煤基重油MZY的燃燒室，水蒸汽霧化後的煤基重油MZY與含氧氣體接觸燃燒後得到溫度為Tl的熱煙氣YQ，熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合後進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐，調溫氣體TWQ選自二氧化碳氣、氮氣、水蒸氣、煤乾餾過程MGL產煤氣中的一種或幾種。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合為溫度為500 900°C的混合氣進入煤乾餾過程MGL的乾餾爐。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於熱煙氣YQ與調溫氣體TWQ混合為溫度為650 850°C的混合氣進入煤制蘭炭乾餾過程MGL的乾餾爐。
10.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的方法，其特徵在於煤基重油MZY的燃燒室，同時進行燃料氣燃燒。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於煤基重油MZY的燃燒室，同時進行煤乾餾過程MGL產燃料氣的燃燒。
全文摘要
一種使用煤基重油燃燒煙氣的煤乾餾方法，煤基重油MZY的燃燒熱煙氣YQ(包括油霧、油氣、水蒸氣)進入煤乾餾過程MGL被二次熱加工，來源於熱煙氣YQ的煤氣、油氣作為煤乾餾過程MGL煤氣產品被回收。當煤基重油MZY是煤乾餾過程MGL的產物時，可以實現煤基重油MGL的全部循環熱加工並轉化為氣體、油氣、炭產品，此時煤乾餾過程MGL成為不外排煤焦油重油MGL的工藝，提高了煤氣的產量，成為生產優質煤焦油和富產煤氣的新型煤乾餾組合工藝。
文檔編號C10B53/00GK102585859SQ201110460119
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者何巨堂, 韓清霞 申請人:何巨堂, 韓清霞