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一种焦炉废气利用装置及方法

阅读：599发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种焦炉废气利用装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种焦炉废气利用装置及方法，具体涉及一种主要含CO2和水的焦炉废气的热量利用和CO2利用的系统工艺。属于焦化技术领域。该装置中，焦炉通过蒸汽过热器连接一级气液分离器，一级气液分离器上端通过气体冷却器连接二级气液分离器，一级气液分离器下端通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，二级气液分离器通过混合气预热器连接重整器，重整器通过增压机连接化学品合成器，重整器和化学品合成器下端连接低温蒸汽用户，最终排水注入蓄水池。通过从焦炉废气中分离出CO2和水，采用本方法实现了CO2和水的综合利用以及蒸汽热能的利用，实现了节能减排；是一种绿色环保的工艺装置；本装置新建和改造成本低，易于推广应用。，下面是一种焦炉废气利用装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种焦炉废气利用装置，包括焦炉、焦炉煤气气柜、重整器、化学品合成器、低温蒸汽用户、水处理器；其特征在于：还包括一级气液分离器、膨胀闪蒸器、二级气液分离器，焦炉通过蒸汽过热器连接一级气液分离器，一级气液分离器上端通过气体冷却器连接二级气液分离器，一级气液分离器下端通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，二级气液分离器通过混合气预热器连接重整器，重整器通过增压机连接化学品合成器，重整器和化学品合成器下端连接低温蒸汽用户，最终排水注入蓄水池。

2.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述一级气液分离器为列管式U形路径换热器。

3.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述膨胀闪蒸器和低温蒸汽用户的出口连接蓄水池，蓄水池与水处理池连接，水处理池的出口通过脱盐水预热器连接一级气液分离器的冷却水入口。

4.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述一级气液分离器的蒸汽出口通往重整器和化学品合成器。

5.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述重整器为CO2、水蒸汽和焦炉煤气重整制合成气的反应器。

6.根据权利要求1所述的焦炉废气利用装置，其特征在于：所述化学品合成器为甲醇合成器、二甲醚合成器、烯烃合成器、丙烯合成器、汽油合成器中的任一种。

7.一种焦炉废气利用方法，是采用权利要求1~6任一项所述的焦炉废气利用装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：I、废气的分离：

焦炉产生的废气通过废气主管经蒸汽过热器换热后进入一级气液分离器，从上进入沿列管向下到底部再从另一端列管向上到顶端，主要含CO2的饱和水蒸汽从顶侧输出，再经CO2气体冷却器降温后进入二级气液分离器，从顶端分离出CO2，底端分离出溶解CO2的水；

II、CO2的利用：

一级气液分离器底端分离出溶解CO2的过热水，经脱盐水预热器换热降温后与二级分离器分离出的水一同进入膨胀闪蒸器，闪蒸出的CO2与气柜中的焦炉煤气混合经CO2气体冷却器换热升温后，与二级气液分离器分离出的CO2混合，再经加热器加热进入重整器重整制合成气，合成气再经增压机提升压力后进入化学品合成气合成化学品；

III、水的利用：

膨胀闪蒸器分离出的水进入蓄水池，再经水处理器得到脱盐水，脱盐水通过脱盐水预热器预热后进入一级气液分离器吸收废气中的热量；

IV、蒸汽的利用：

一级气液分离器中的脱盐水吸收热量后产生低压蒸汽，从顶端输出进一步通过蒸汽过热器换热升温后分两路，一路进入重整器加热套提供热量，另一路进入化学品合成器加热套提供热量，剩余低温蒸汽再提供给低温蒸汽用户使用，最后以液体水送入蓄水池，供其他用途使用。

说明书全文

一种焦炉废气利用装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焦炉废气利用装置及方法，具体涉及一种主要含CO2和水的焦炉废气的热量利用和CO2利用的系统工艺。属于焦化技术领域。

背景技术

[0002] 从目前整个焦化产业链来看，炼焦过程与焦炉煤气转化利用过程相互独立，生产过程之间耦合程度偏低，能源资源在整个生产链过程不能达到物尽其用，造成了整个产业链集成度偏低，整体能量、元素利用效率偏低，近一半焦炉煤气直接燃烧用于自身加热，排放出大量CO2，大部分的C元素并没有得到有效利用，这极大浪费了宝贵的C资源，还造成环境污染；降低了能效和经济效益。这本身就是一种工艺过程与元素利用的不合理匹配。上述一对矛盾问题直接降低了整个产业链在环保、经济、能效等方面的性能。

发明内容

[0003] 为了克服上述不足，本发明旨在提供一种焦炉废气利用装置及其应用方法，废气中的CO2可以与净焦炉煤气重整制合成气，进一步生产下游化学产品。而水通过分离可以作为循环水在工艺系统中使用，也可加热制蒸汽给工艺系统提供热源，还可以用作熄焦用水，省却了外来用水，解决了煤化工行业需水量大的问题。

[0004] 本发明提供的一种焦炉废气利用装置及应用，采用多级气液分离将CO2分离后与焦炉煤气混合进入重整器中制合成气，然后合成气再进入化学品合成器制化学品；分离的水经脱盐处理后作为冷却水返回一级气液分离器进行热交换产生蒸汽，该蒸汽来提供重整器的热量和化学品合成器的热量，后经低温蒸汽用户后进入蓄水池，供其他用途；同时在整个系统中综合利用热量，实现了节能减排。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种焦炉废气利用装置，包括焦炉、焦炉煤气气柜、一级气液分离器、膨胀闪蒸器、二级气液分离器、重整器、化学品合成器、低温蒸汽用户、水处理器；焦炉通过蒸汽过热器连接一级气液分离器，一级气液分离器上端通过气体冷却器连接二级气液分离器，一级气液分离器下端通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，二级气液分离器通过混合气预热器连接重整器，重整器通过增压机连接化学品合成器，重整器和化学品合成器下端连接低温蒸汽用户，最终排水注入蓄水池。

[0007] 一级气液分离器下端通过脱盐水预热器连接膨胀闪蒸器，为了达到换热效果，可以连接两个脱盐水预热器。

[0008] 所述一级气液分离器为列管式U形路径换热器。

[0009] 所述膨胀闪蒸器和低温蒸汽用户的出口连接蓄水池，蓄水池与水处理池连接，水处理池的出口通过脱盐水预热器连接一级气液分离器的冷却水入口。

[0010] 所述一级气液分离器的蒸汽出口通往重整器和化学品合成器。

[0011] 所述重整器为CO2、水蒸汽和焦炉煤气重整制合成气的反应器。

[0012] 所述化学品合成器为甲醇合成器、二甲醚合成器、烯烃合成器、丙烯合成器、汽油合成器中的任一种。

[0013] 一种焦炉废气利用方法，是采用上述焦炉废气利用装置的方法，包括以下步骤：

[0014] I、废气的分离：

[0015] 焦炉产生的废气通过废气主管经蒸汽过热器换热后进入一级气液分离器，从上进入沿列管向下到底部再从另一端列管向上到顶端，主要含CO2的饱和水蒸汽从顶侧输出，再经CO2气体冷却器降温后进入二级气液分离器，从顶端分离出CO2，底端分离出溶解CO2的水；

[0016] II、CO2的利用：

[0017] 一级气液分离器底端分离出溶解CO2的过热水，经脱盐水预热器换热降温后与二级分离器分离出的水一同进入膨胀闪蒸器，闪蒸出的CO2与气柜中的焦炉煤气混合经CO2气体冷却器换热升温后，与二级气液分离器分离出的CO2混合，再经加热器加热进入重整器重整制合成气，合成气再经增压机提升压力后进入化学品合成气合成化学品；

[0018] III、水的利用：

[0019] 膨胀闪蒸器分离出的水进入蓄水池，再经水处理器得到脱盐水，脱盐水通过脱盐水预热器预热后进入一级气液分离器吸收废气中的热量；

[0020] IV、蒸汽的利用：

[0021] 一级气液分离器中的脱盐水吸收热量后产生低压蒸汽，从顶端输出进一步通过蒸汽过热器换热升温后分两路，一路进入重整器加热套提供热量，另一路进入化学品合成器加热套提供热量，剩余低温蒸汽再提供给低温蒸汽用户使用，最后以液体水送入蓄水池，供其他用途使用。

[0022] 本发明提供的一种焦炉废气利用装置及方法，优点在于：

[0023] （1）充分利用了焦炉加热系统中的废气，把废气中的CO2作为重要化工原料再利用，废气中的水不仅回收而且还作为提供热量的介质使废气中的热量得到充分的利用。

[0024] （2）本工艺装置不仅利用了废气、废热，而且最终产物是水，无其他污染物产生，是一种绿色环保的工艺装置。

[0025] （3）本工艺采用的装置组成简单，建设所需费用低，在现有基础上改造成本低，易于推广应用。

附图说明

[0026] 图1是本发明焦炉废气利用的工艺流程示意图。

[0027] 1—焦炉；2—蒸汽过热器；3— 一级气液分离器；4—脱盐水预热器；5—膨胀闪蒸器；6—气体冷却器；7—二级气液分离器；8—混合气预热器；9—重整器；10—增压机；11—化学品合成器；12—低温蒸汽用户；13—蓄水池；14—水处理器；15—焦炉煤气气柜。

具体实施方式

[0028] 下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

[0029] 实施例1：焦炉废气利用装置

[0030] 图1示出了本发明焦炉废气利用的工艺流程示意图。

[0031] 图1中的虚线表示蒸汽的工艺路线。

[0032] 一种焦炉废气利用装置，包括焦炉1、焦炉煤气气柜15、一级气液分离器3、膨胀闪蒸器5、二级气液分离器7、重整器9、化学品合成器11、低温蒸汽用户12、水处理器14；焦炉1通过蒸汽过热器2连接一级气液分离器3，一级气液分离器3上端通过气体冷却器6连接二级气液分离器7，一级气液分离器3下端通过脱盐水预热器4连接膨胀闪蒸器5，二级气液分离器7通过混合气预热器8连接重整器9，重整器9通过增压机10连接化学品合成器
11，重整器9和化学品合成器11下端连接低温蒸汽用户12，最终排水注入蓄水池13。

[0033] 所述一级气液分离器为列管式U形路径换热器。

[0034] 所述膨胀闪蒸器5和低温蒸汽用户12的出口连接蓄水池13，蓄水池13与水处理池14连接，水处理池14的出口通过脱盐水预热器4连接一级气液分离器3的冷却水入口。

[0035] 所述一级气液分离器3的蒸汽出口通往重整器9和化学品合成器11。

[0036] 所述重整器9为CO2、水蒸汽和焦炉煤气重整制合成气的反应器。

[0037] 所述化学品合成器11为合成甲醇、二甲醚、烯烃、丙烯、汽油的任一种。

[0038] 实施例2：焦炉废气利用方法

[0039] 具体步骤为：

[0040] (1)废气的分离：

[0041] 焦炉1产生的废气以10000 kmol/h通过废气主管经蒸汽过热器2换热后进入一级气液分离器3，入口温度350℃，压力4.0MPa。废气从一级气液分离器3的上端向下到底部再向上到另一上端的“U”形路径，顶端输出CO2水蒸汽（出口温度230℃、压力3.98MPa），其中CO2的流量为1951 kmol/h（含量31.44 v%），H2O的流量为 4253.03 kmol/h（含量68.56%），再经气体冷却器6降温后进入二级气液分离器7，温度降到123℃，含86.21%的CO2从二级气液分离器7顶输出。

[0042] （2）CO2的利用：

[0043] 一级气液分离器3底部输出230℃过热水3795.19 kmol/h（其中含CO2 6.56 v%），再经脱盐水预热器4连续降温，其中降到172℃后与二级气液分离器7底部输出的水混合再降温到96℃一同进入膨胀闪蒸器5闪蒸出99% CO2 246.6 kmol/h与焦炉煤气气柜15的净焦炉煤气混合后经气体冷却器6加热，与二级气液分离器7顶输出的CO2预热后混合，再进一步通过混合气预热器8预热后输入重整器9。

[0044] （3）水的利用和蒸汽的利用：

[0045] 膨胀闪蒸器5底部产生的水输送到蓄水池13备用。蓄水池13的水经水处理器14得到40℃脱盐水经预加热器4最终加热到105℃，进入一级气液分离器3夹套吸收废气的热量后得到158℃的富热低压蒸汽，再经蒸汽过热器2升温到253℃后分别输送入重整器9和化学品合成器11提供反应所需热量，最后输送到低温蒸汽用户12，使用后降温下来的水输入蓄水池13备用。焦炉煤气气柜15的净焦炉煤气与膨胀闪蒸器5顶部输出的CO2先混合后经气体冷却器6预热到160℃后再进一步通过混合气预热器8预热后输入重整器9，重整后的合成气经增压机10增压后输入到化学合成器11中合成化学产品。

[0046] 以上实施例仅结合附图对本发明的具体实施方式进行了说明，而并非对其保护范围进行限制；本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的技术方案的基础上，其依然可以对前述实施例不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

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