一种煤气内热低温干馏方法技术

本发明专利技术公开了一种煤气内热低温干馏方法，将富氧或纯氧在炉外燃烧器中与燃烧煤气产生高温废气，作为煤干馏所需基础热源；将产生的高温废气通过和干馏过程产生的脱除焦油后的冷煤气混合，配制成温度为６８０－８１０℃的高温循环气；将高温循环气鼓入内热式煤干馏炉，对炉内的煤进行无氧化或弱氧化加热，实现循环部分煤气的无燃烧循环。使用该方法能够有效降低煤气中的氮含量，提高煤气的热值，提高焦油收率，改善兰炭质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤的干馏方法，特别涉及一种煤气内热低温干馏 方法。本专利技术适用于铁合金焦的生产过程。技术背景我国北方部分地区煤炭资源丰富，煤质好，属低灰、低硫、低磷、 高挥发分的弱粘、不粘煤。利用这种非焦煤低温干馏炼制铁合金焦(也 称兰炭或半焦)工业是地方目前主要的煤转化工业，然而，由于其干 馏规模小、焦炭质量差，能耗高、效益低、环境污染严重，不符合国 家环保政策和可持续发展的要求，直接影响能源化工基地的现代化建 设和发展。从经济社会可持续发展大局出发，积极开展干馏过程的资 源综合利用技术，开发清洁干馏新工艺，尽快形成适合该煤质特性的 洁净干馏生产新技术与成套装备，大大提高这些地区的煤、煤焦油、 焦炉煤气综合技术的技术水平，对行业、地方乃至全国社会和经济可 持续发展具有重大意义。铁合金焦的生产，目前多采用直立外热炉或内热炉，热解温度以中、低温居多。典型的有西方热解法、COED法、TOSCO法和鲁奇 一鲁尔煤气法等。国内以侏罗纪不粘煤、弱粘煤、长焰煤等低变质煤 生产铁合金焦主要采用立式炉，主要炉型有四类 一是考伯斯外热式 直立炭化炉，此工艺以生产城市煤气为主；二是鞍山热能院设计的内 热式直立炭化炉，该炉以生产铁合金焦为主，可回收焦油；三是直立 不完全气化炉，该炉以供中、小城镇煤气为主，副产品为铁合金焦和 焦油；四是工艺、技术较简单的小型炭化炉，这种炉型以生产铁合金 焦为主，有回收焦油和不回收焦油两种形式。其中第四种为第二种的 简化炉型。近年来的主要发展趋势有如下几个方面-(1) 干馏设备大型化。通过设备大型化，实现环保等配套设备 的完整化。(2) 进一步研究低温干馏的内在规律，提高焦油的产出率和化 工产品的回收利用率。(3) 进一步研究和开发适用的煤化联产技术。 对我国的陕、晋、宁蒙地区的冶金焦生产企业而言，存在的主要问题有五个方面， 一是内热采用了炉内空气和煤气燃烧加热的方式， 燃烧废气混入了煤气中，既降低了煤气的热值，不仅增大了净化系统 的处理能力，而且不利于综合利用；二是焦油产率低，煤气中的焦油 采用循环水喷淋冷凝法洗涤，经过自然沉淀来分离，焦油分离不彻底； 三是未有合理的煤气利用途径，煤气以直接燃烧排放为主；四是设备、 操作系统等未优化；五是环境污染和生态问题突出，资源浪费大。具 体表现为吨焦耗煤量大，筛分后的煤粉被弃置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种煤 气内热低温干馏方法，使用该方法能够有效降低煤气中的氮含量，提 高煤气的热值，提高焦油收率，改善兰炭质量。为解决上述技术问题本专利技术是这样实现，它包括如下步骤1) 、将富氧或纯氧在炉外燃烧器中与燃烧煤气产生高温废气，作 为煤干馏所需基础热源；2) 、将产生的高温废气通过和干馏过程产生的脱除焦油后的冷煤 气混合，配制成温度为680-81(TC的高温循环气；3) 、将高温循环气鼓入内热式煤干馏炉，对炉内的煤进行无氧化或弱氧化加热，实现循环部分煤气的无燃烧循环。所述步骤1中富氧或纯氧含量为30-100%。 所述步骤1中燃烧煤气采用分离焦油后的干馏冷煤气。 在所述步骤2中配制的高温循环气是在所述燃烧室出口设置的 配气用混合管中进行的。 本专利技术的有益效果是(1)煤气外热循环干馏焦炉采用部分煤气闭路循环，煤气经加热 后，直接用于原煤加热干馏，充分利用了热能，热利用效率高。(2) 可在不改变现行低温干馏炉结构的情况下，产出低氮高质量煤气，提 高焦油产量和兰炭质量。(3)减少煤气的产出量，更容易实现煤气净 化，有利于实现联产综合利用。(4)大大提高现有低温干馏装置的技 术和装备水平，为低温干馏技术在高焦油含量的低变质侏罗纪煤的高 效利用创造条件。本专利技术的理论依据低温干馏的主要设备分两类 一是密闭式间接加热干馏，像现代 的焦化炉，由炭化室和燃烧室构成。其基本原理是利用燃烧产生的高 温废气通过导热墙将热量传输给与之隔离的炭化室的原煤，使之在与 空气隔离的情况下，实现干馏、炭化、成焦。另一类是炭化室和燃烧 室一体的直接炭化炉，向炭化炉内鼓入空气，燃烧产生的废气在炉内 加热煤，实现干馏。前者目前主要用于焦化，后者目前在低温干馏兰 炭生产中得到较广泛的应用。直接炭化炉有设备简单，投资相对较低， 生产率高的特点，但由于采用空气助燃，煤气中的氮含量高，煤气量 大质低，直接影响到焦油产出和煤气高效利用。采用富氧及纯氧，可 以有效降低采用空气助燃时氮的影响，而且采用外加燃烧器时配加循 环冷煤气调整混合气，使之符合低温干馏需要的温度和流量，可以在 不改变现有干馏炉基本结构的情况下，实现干馏。由于在炉内没有高 温燃烧区，可提高焦油产出量，提高兰炭质量。附图说明图1是本专利技术工艺流程图。具体实施方式本专利技术适用于各类内热式煤干馏炉，即高温介质通过炉子中的煤 层，加热原煤实现干馏的过程。本专利技术的要点包括三个方面 一是以氧代替空气，有效降低煤气 中的氮含量，提高煤气中有效成分含量；二是设置炉外燃烧室，并采 用部分冷煤气循环，配制适合低温干馏的千馏气，消除炉内燃烧产生 的高温区，从而提高焦油产量和兰炭质量；三是产出的高质量煤气有 利于与化工等高效利用途径的对接；四是不用改变现有干馏炉本体结 构，可根据干馏炉的结构灵活调整燃烧和配入冷煤气量。本专利技术提出了利用富氧燃烧技术(氧气含量30-100%)，以富氧 或纯氧在炉外燃烧器中燃烧煤气产生高温废气，作为煤干馏所需基础 热源，通过和干馏过程产生的低温干馏煤气(脱除焦油后的冷煤气) 混合，配制成符合煤低温干馏要求温度的高温循环气(温度680-810 nC)，鼓入内热式煤干馏炉，对炉内的煤进行无氧化(或弱氧化)加 热，实现循环部分煤气的无燃烧循环，进而改变因空气鼓入燃烧带来 的兰炭质量低，煤气有效成分含量低，氮含量高，煤气热值低，产出 量大带来的综合利用问题，尤其是作为下游化工产品等的高效利用奠 定基础。本专利技术可作为煤低温干馏生产配套技术选用，具体实施方式如图 l所示。富氧或纯氧通过烧嘴喷入燃烧室完全燃烧，在燃烧室末段，通过 调节阀通入经脱除焦油后的冷煤气，调节到达煤种干馏需要的温度后 (680-810°C)后，供给低温干馏炉，产出的高热值低氮煤气在脱除 分离焦油后，部分供后续工序使用，部分循环到干馏气中。助燃气可采用富氧(富氧率30-100%)或全氧。对煤化集中区或 大型煤低温干馏企业，可按照规模，建设空分制氧系统。对规模相对 较小的，可选择变压吸附等制氧装置。在燃烧和配气环节，燃烧器选择氧-燃气复合燃烧器，分离焦油 后的冷态净煤气部分经加压返回，配入燃烧后的高温废气，形成满足 低温干馏要求温度和流量的煤气。燃烧器功率和冷煤气配入量由干馏 工艺要求和炉型决定。干馏产生的煤气经焦油分离和捕收后，部分用于内部循环，包括 燃烧和配气。富余煤气可用于下游工序，如化工和发电等。本技术可用于新建、改建内热式低温煤干馏企业。 实施例1年处理200万吨煤的低温干馏兰炭集中工业区应用(1) 基本情况年处理能力60万吨的兰炭生产厂3座，年处理能力里20万吨的 兰碳生产厂一座，采用立式方炉为基本生产设备，空气助燃，煤焦比 1.65: 1。焦油产率8%左右(神木干基原煤为基准)，吨煤剩余煤气 量5801113左右(神木煤)，煤气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气内热低温干馏方法，其特征是：它包括如下步骤：　　　　１）、将富氧或纯氧在炉外燃烧器中与燃烧煤气产生高温废气，作为煤干馏所需基础热源；　　　　２）、将产生的高温废气通过和干馏过程产生的脱除焦油后的冷煤气混合，配制成温度为６８０－８１０℃的高温循环气；　　　　３）、将高温循环气鼓入内热式煤干馏炉，对炉内的煤进行无氧化或弱氧化加热，实现循环部分煤气的无燃烧循环。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊学，李小明，兰新哲，袁媛，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]