CN209854067U - 全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置，解决了半焦尾气含氮量高、影响半焦尾气的高价值利用、设备投资和运行成本高的问题。技术方案包括半焦炉，所述半焦炉的尾气出口与半焦尾气净化***连接，所述半焦尾气净化***分别与半焦炉的燃料进口和化工装置的脱碳单元连接，所述半焦炉的助燃气进口分别与脱碳单元的二氧化碳尾气出口和制氧站连接。本实用新型***简单、有效地降低半焦尾气中的氮含量、提高半焦尾气质量、降低化工装置的设备投资和运行成本。

Description

全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤化工技术领域，具体的说是一种全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置。

背景技术

半焦是低变质无粘结性或弱粘结性的高挥发分煤在中低温条件下热解后的固体炭质产品，晋、陕、蒙、宁交界地区大量储藏有大量的半焦生产用煤，半焦可以替代一般焦炭，广泛应用于铁合金、电石、合成气等行业。

当前广泛应用的半焦生产装置是源于鲁奇干馏炉的内热式直立干馏炉，干馏热源来自于干馏炉尾气与空气的燃烧烟气，煤与高温烟气直接接触进行干馏，产生焦油与焦炉气。由于采用中低温干馏技术，半焦生产副产的煤焦油为低温煤焦油，其H/C(原子比)一般为1.2～1.49，易加氢、精制生产石脑油、柴油等高价值油品。半焦尾气的主要组分包括：H₂、CO、CO₂、CH₄、N₂等，尾气中氮气含量高(>40％v)，热值低(～2000kCal/Nm³)，一氧化碳含量大于10％v，不宜作居民用燃料气，目前大部分作为工业燃料气，用于小型发电、镁铝加工等行业，经济效益低。H₂、CO是重要的基础化学原料，以此为原料可生产一系列高价值化工产品，但是半焦中大量存在的N₂导致脱氮成本高。因此低成本地脱除半焦尾气中的氮气，实现半焦尾气资源的高价值利用，具有较大的开发潜力和广阔的发展前途。

目前脱除半焦尾气中的氮气有两种主要工艺，一种是后处理工艺，使用PSA、冷冻等工艺对净化后的半焦尾气进行脱氮。这种方法存在尾气处理量大，投资高，能耗高等问题，经实践检验，脱氮成本高，不宜采用；另一种是前置处理工艺，通过减少进入半焦尾气中的氮气，达到降低氮气含量的目的。外热式干馏炉可将含氮高温烟气与半焦尾气隔离，从而获得低氮气含量的半焦尾气，但是外热式干馏炉生产规模无法扩大，不适合大规模应用。当前，使用富氧或纯氧替代空气作为助燃剂与燃料气燃烧，减少内热式干馏炉高温烟气中的氮气量，减少半焦尾气中氮气含量的技术正引起研究者的关注。一种技术方案是采用专用的纯氧烧嘴进行纯氧燃烧，但是纯氧烧嘴投资较高，难以推广；一种技术方案是采用稀释燃烧的技术，当前研究较多的是采用蒸汽作为稀释介质，但是此方案蒸汽消耗量大，经济性较差，同时蒸汽易冷凝，损坏高温烟道。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种***简单、有效降低半焦尾气中的氮含量、提高半焦尾气和化工产品质量、降低设备投资和运行成本的全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置。

技术方案包括半焦炉，所述半焦炉的尾气出口与半焦尾气净化***连接，所述半焦尾气净化***分别与半焦炉的燃料气进口和化工装置的脱碳单元连接，所述半焦炉的助燃气进口分别与脱碳单元的二氧化碳尾气出口和制氧站氧气出口连接。

所述化工装置为制氢装置、甲醇装置、乙二醇装置、合成氨装置或甲烷化装置。

所述脱碳单元的合成气出口连接化工产品生产单元。

有益效果：

(1)本实用新型整合利用了化工装置的脱碳单元，将出半焦尾气净化***的半焦尾气部分引入脱碳单元，以脱除半焦制备时带入的二氧化碳，从而降低半焦尾气提质设备的投资；通过制氧站提供纯氧，以降低半焦尾气中氮气含量，提高半焦尾气质量；

(2)出半焦尾气净化***的半焦尾气部分回引入半焦炉作为燃料；利用制氧站提供纯氧作为助燃气，并同时巧妙的将所述脱碳单元副产的二氧化碳尾气与纯氧混合，用于稀释纯氧，稳定半焦制备装置的生产操作，解决了纯氧烧嘴投资较高的问题；

(3)与纯氧混后的二氧化碳送入半焦炉后还能稀释干馏热载体气，提高热载体气中的碳含量，增加半焦尾气及焦油的产量，提升了半焦制备的经济性；

(4)由于直接减少了助燃气中氮气的加入，半焦尾气中氮气含量将从45％v以上，减少到5％v以内，提高半焦尾气质量。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

其中，1-半焦炉、2-半焦尾气净化***、3-脱碳单元、4-化工产品生产单元、5-制氧站。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

参见图1，半焦炉1的尾气出口与半焦尾气净化***2连接，所述半焦尾气净化***2分别与半焦炉1的燃料气进口和化工装置的脱碳单元3连接，所述半焦炉1的助燃气进口分别与脱碳单元3的二氧化碳尾气出口和制氧站5的氧气出口连接。所述脱碳单元3的合成气出口连接化工产品生产单元4。本实用新型中，所述化工装置可以列举出制氢装置、甲醇装置、乙二醇装置、合成氨装置或甲烷化装置等，这些化工装置中均有脱碳单元，通过全流程整合半焦制备和化工生产过程，使低热值的半焦尾气得以提质，并用于生产高价值化工产品，创造了较高的经济效益、社会效益和环境效益。

工艺过程：

参见图1，原料煤送入半焦炉1，生产的半焦产品由半焦炉1底部排出，所述半焦炉1顶部尾气出口排出的半焦尾气先送入半焦尾气净化***2进行净化处理，然后一部分作为燃料气回送半焦炉1的燃料气进口，其余部分送入化工装置的脱碳单元3脱除二氧化碳，脱碳后的合成气送入化工产品生产单元4生产相应的化工产品；脱碳单元3的二氧化碳尾气出口排出的二氧化碳尾气和来自制氧站5的纯氧混合后、稀释纯氧后作为助燃气送入半焦炉1的助燃气进口中，在半焦炉1中，助燃气和燃料气混合燃烧生成热载体烟气，作为半焦制备所需的热载体气，用于热解原料煤，生成半焦、焦油和半焦尾气。

Claims (3)

1.一种全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置,包括半焦炉，其特征在于，所述半焦炉的尾气出口与半焦尾气净化***连接，所述半焦尾气净化***分别与半焦炉的燃料气进口和化工装置的脱碳单元连接，所述半焦炉的助燃气进口分别与脱碳单元的二氧化碳尾气出口和制氧站氧气出口连接。

2.如权利要求1所述的全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置,其特征在于，所述化工装置为制氢装置、甲醇装置、乙二醇装置、合成氨装置或甲烷化装置。

3.如权利要求1或2所述的全流程整合提质并高效利用半焦尾气的联合装置,其特征在于，所述脱碳单元的合成气出口连接化工产品生产单元。