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焦炉荒煤气的多级冷却工艺与装置   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-03-25
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-07-30
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-07-06
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-03-25
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910228039.1 申请日 2019-03-25
公开/公告号 CN109971513B 公开/公告日 2021-07-06
授权日 2021-07-06 预估到期日 2039-03-25
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 F22B1/18 主分类号 F22B1/18
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 武汉科技大学 当前专利权人 武汉科技大学
发明人 雷杨、曹琳、周宇航、范中宇、范宝安、吴晓琴 第一发明人 雷杨
地址 湖北省武汉市青山区和平大道947号 邮编 430081
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 湖北省 申请人所在市 湖北省武汉市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
湖北武汉永嘉专利代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
张秋燕
摘要
本发明涉及焦炉高温荒煤气冷却、焦油馏分采取及余热回收技术领域,具体涉及一种焦炉荒煤气的多级冷却装置及其工艺。本发明的技术方案为:焦炉煤气离开焦炉,通过上升管后依次通过一级换热器、一级闪蒸罐、二级换热器、二级闪蒸罐、三级换热器、三级闪蒸罐,最后进入初冷器,通过调节除氧水的流量来控制荒煤气的冷却后温度。本发明的有益效果在于:通过对焦炉荒煤气采用多段分级冷却,实现荒煤气由650~750℃冷却到80~90℃,并发生高、中和低压蒸汽,同时分离焦油高温馏分、中温馏分和轻油馏分。本发明有以下优势:(1)充分回收了荒煤气余热;(2)实现了荒煤气中馏分的粗分离;(3)多级冷凝温度可调控。
  • 摘要附图
    焦炉荒煤气的多级冷却工艺与装置
  • 说明书附图:图1
    焦炉荒煤气的多级冷却工艺与装置
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-07-06 授权
2 2019-07-30 实质审查的生效 IPC(主分类): C10K 1/04 专利申请号: 201910228039.1 申请日: 2019.03.25
3 2019-07-05 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种焦炉荒煤气的多级冷却工艺,其特征在于,具体操作步骤如下:
(1)来自焦炉炭化室的650~750℃高温荒煤气,先经一级换热器冷却,荒煤气温度降至
275~285℃后,再经过一级闪蒸罐进行气液分离,底部分离出高温馏分即沥青、蒽油馏分,顶部分离出的荒煤气通往二级换热器;
(2)来自一级闪蒸罐的荒煤气经过二级换热器冷却,荒煤气温度降至165~175℃后,再经过二级闪蒸罐进行气液分离,底部分离出中温馏分即冼油、萘油、酚油馏分,顶部分离出的荒煤气通往三级换热器;
(3)来自二级闪蒸罐的荒煤气经过三级换热器冷却,荒煤气温度降至80~90℃后,再经过三级闪蒸罐进行气液分离,底部分离出低温馏分即轻油馏分和水,顶部分离出的荒煤气通往初冷器冷却,冷却至25~35℃后送至后续工序;
通过除氧水控制分别通入一级换热器、二级换热器、三级换热器的流量,控制一级换热器出口处的荒煤气的温度在275~285℃,二级换热器出口处的荒煤气的温度在165~175℃,三级换热器出口处的荒煤气的温度在80~90℃;
实现上述焦炉荒煤气的多级冷却工艺采用的多级冷却装置,包括焦炉炭化室、一级换热器、一级闪蒸罐、二级换热器、二级闪蒸罐、三级换热器、三级闪蒸罐、初冷器,其中,焦炉炭化室的荒煤气出口与一级换热器的荒煤气入口相连,一级换热器的荒煤气出口与一级闪蒸罐的进料口相连,一级闪蒸罐顶部与二级换热器的荒煤气入口相连,二级换热器的荒煤气出口与二级闪蒸罐的进料口相连,二级闪蒸罐顶部与三级换热器的荒煤气入口相连,三级换热器的荒煤气出口与三级闪蒸罐的进料口相连,三级闪蒸罐顶部与初冷器的入口相连;
一级换热器、二级换热器、三级换热器上均分别开设有除氧水的入口以及蒸汽出口。

2.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气的多级冷却工艺,其特征在于,一级换热器、二级换热器、三级换热器的除氧水入口处均安装有除氧水流量控制阀。

3.根据权利要求2所述的焦炉荒煤气的多级冷却工艺,其特征在于,还包括三个控制流量调节的温度显示控制器,每个控制流量调节的温度显示控制器的两端分别连接同一个换热器除氧水入口处的除氧水流量控制阀和荒煤气出口。

4.根据权利要求1所述的焦炉荒煤气的多级冷却工艺,其特征在于,在一级换热器、二级换热器、三级换热器中分别通过3.5MPa、1.0MPa和0.35MPa的除氧水发生蒸汽以回收荒煤气的热量。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及焦炉高温荒煤气冷却、焦油馏分分离及余热回收技术领域,具体涉及一种焦炉荒煤气的多级冷却工艺与装置。

背景技术

[0002] 炼焦工业是伴随着钢铁企业的发展而发展的,也是钢铁工业的基础产业之一,同时焦化工业也是耗能大户,其中炼焦过程加热消耗约占煤气产量的45%~50%,因此焦化行业也是节能减排的重要行业。煤在炼焦时除了有75%左右变成焦炭外,还有约25%生成各种化学产品及煤气。回收这些化学产品对综合利用煤炭资源和经济建设有着重要的意义。
[0003] 现有的焦炉荒煤气冷却工艺中通常的做法是:将来自焦炉炭化室的650~750℃荒煤气,经焦炉上升管,后进入集气槽。在集气槽内喷洒循环氨水与荒煤气直接接触冷却,靠循环氨水大量汽化,使荒煤气急剧降温至80~90℃,然后在初冷器中冷却到25~35℃后送至后续工序。此过程大量的热能未被利用,且需要大量的循环氨水。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种焦炉荒煤气的多级冷却工艺及装置,同步实现焦炉荒煤气冷却、余热回收和焦油馏分分离。
[0005] 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
[0006] 一种焦炉荒煤气的多级冷却装置,主要包括焦炉炭化室、一级换热器、一级闪蒸罐、二级换热器、二级闪蒸罐、三级换热器、三级闪蒸罐、初冷器,其中,焦炉炭化室的荒煤气出口与一级换热器的荒煤气入口相连,一级换热器的荒煤气出口与一级闪蒸罐的进料口相连,一级闪蒸罐顶部与二级换热器的荒煤气入口相连,二级换热器的荒煤气出口与二级闪蒸罐的进料口相连,二级闪蒸罐顶部与三级换热器的荒煤气入口相连,三级换热器的荒煤气出口与三级闪蒸罐的进料口相连,三级闪蒸罐顶部与初冷器的入口相连。
[0007] 进一步地,一级换热器、二级换热器、三级换热器上均分别开设有除氧水的入口以及蒸汽出口。
[0008] 进一步地,一级换热器、二级换热器、三级换热器的除氧水入口处均安装有除氧水流量控制阀。更进一步地,还包括三个控制流量调节的温度显示控制器,每个控制流量调节的温度显示控制器的两端分别连接同一个换热器除氧水入口处的除氧水流量控制阀和荒煤气出口。
[0009] 本发明还提供一种焦炉荒煤气的多级冷却工艺,是将荒煤气由650~750℃冷却到80~90℃,并回收煤气余热产生高、中和低压蒸汽,同时分离焦油高温、中温和低温馏分,具体操作步骤如下:
[0010] (1)来自焦炉炭化室的650~750℃高温荒煤气,先经一级换热器冷却,荒煤气温度降至275~285℃后,再经过一级闪蒸罐进行气液分离,底部分离出高温馏分,顶部分离出的荒煤气通往二级换热器;
[0011] (2)来自一级闪蒸罐的荒煤气经过二级换热器冷却,荒煤气温度降至165~175℃后,再经过二级闪蒸罐进行气液分离,底部分离出中温馏分,顶部分离出的荒煤气通往三级换热器;
[0012] (3)来自二级闪蒸罐的荒煤气经过三级换热器冷却,荒煤气温度降至80~90℃后,再经过三级闪蒸罐进行气液分离,底部分离出低温馏分,顶部分离出的荒煤气通往初冷器冷却,冷却至25~35℃后送至后续工序。
[0013] 按上述方案,在一级换热器、二级换热器、三级换热器中分别通过3.5MPa、1.0MPa和0.35MPa的除氧水发生蒸汽以回收荒煤气的热量。
[0014] 按上述方案,通过除氧水通入分别通入一级换热器、二级换热器、三级换热器的流量,控制一级换热器出口处的荒煤气的温度在275~285℃,二级换热器出口处的荒煤气的温度在165~175℃,三级换热器出口处的荒煤气的温度在80~90℃。
[0015] 按上述方案,在多级闪蒸罐底部分别分离出高温馏分(沥青、蒽油馏分)、中温馏分(冼油、萘油、酚油馏分)和低温馏分(轻油馏分和水)。
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:通过对焦炉荒煤气采用多段分级冷却,实现荒煤气由650~750℃冷却到80~90℃,并发生高、中和低压蒸汽,同时分离焦油高温馏分、中温馏分和轻油馏分。本发明有以下优势:(1)充分回收了荒煤气余热;(2)实现了荒煤气中馏分的粗分离;(3)多级冷凝温度可调控,克服了现有工艺中未回收高温荒煤气热量、消耗大量循环氨水的劣势。

实施方案

[0018] 为了更好地理解本发明,下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
[0019] 如图1所示,一种焦炉荒煤气的多级冷却装置,包括焦炉炭化室1、一级换热器2、一级闪蒸罐3、二级换热器4、二级闪蒸罐5、三级换热器6、三级闪蒸罐7、初冷器8,焦炉炭化室1的荒煤气出口与一级换热器2的荒煤气入口相连,一级换热器2的荒煤气出口与一级闪蒸罐3进料口相连,一级闪蒸罐3顶部与二级换热器4的荒煤气入口相连,二级换热器4的荒煤气出口与二级闪蒸罐5进料口相连,二级闪蒸罐5顶部与三级换热器6的荒煤气入口相连,三级换热器6的荒煤气出口与三级闪蒸罐7进料口相连,三级闪蒸罐7顶部与初冷器8入口相连。
[0020] 进一步地,一级换热器2、二级换热器4、三级换热器6上分别开设有除氧水的入口以及蒸汽出口;且,一级换热器2、二级换热器4、三级换热器6的除氧水入口处均安装有除氧水流量控制阀,同一个换热器除氧水入口处的除氧水流量控制阀和荒煤气出口之间均安设有控制流量调节的温度显示控制器9。
[0021] 实施例
[0022] 以80万吨/年焦化厂为例,采用上述装置对荒煤气进行多级冷却工艺,具体操作步骤如下:
[0023] (1)来自焦炉炭化室1的650~750℃高温荒煤气,先经一级换热器2冷却,荒煤气温度降至275~285℃后,再经过一级闪蒸罐3进行气液分离,底部分离出高温馏分,顶部分离出的荒煤气通往二级换热器4;
[0024] (2)来自一级闪蒸罐3的荒煤气经过二级换热器4冷却,荒煤气温度降至165~175℃后,再经过二级闪蒸罐5进行气液分离,底部分离出中温馏分,顶部分离出的荒煤气通往三级换热器6;
[0025] (3)来自二级闪蒸罐5的荒煤气经过三级换热器6冷却,荒煤气温度降至80~90℃后,再经过三级闪蒸罐7进行气液分离,底部分离出轻油馏分,顶部分离出的荒煤气通往初冷器8冷却,冷却至25~35℃后送至后续工序。
[0026] 实施例中多级冷却工艺涉及的主要操作数据见表1。
[0027] 表1多级冷却工艺操作数据
[0028]
[0029]
[0030] 对比例
[0031] 同样以80万吨/年焦化厂为例,采用现有的焦炉荒煤气冷却工艺,具体操作步骤如下:
[0032] (1)来自焦炉炭化室1的650~750℃高温荒煤气,在集气管及桥管中用压力为0.25~0.3MPa、温度为72~78℃的循环氨水通过喷头强烈喷洒,使煤气冷却到82~86℃;
[0033] (2)通往初冷器冷却,冷却至25~35℃后送至后续工序。
[0034] 对比例中涉及的主要操作数据见表2。
[0035] 表2现有工艺操作数据
[0036] 荒煤气初始温度 680℃荒煤气初始压力 0.1MPa
3
荒煤气流量 48518.2Nm/h
循环氨水温度 75℃
循环氨水压力 272.5kPa
循环氨水流量 457990.86kg/h
循环氨水含氨量(wt%) 0.3%
[0037] 经模拟计算,对比例所采用的现有工艺和本发明实施例所采用的多级冷却工艺的荒煤气及各馏分质量组成见表3。
[0038] 表3荒煤气及各馏分质量组成
[0039]
[0040]
[0041]
[0042] 注:带*的是基于实沸点蒸馏数据和API重度表示的沥青组成,TBP表示实沸点[0043] 本实施例中,与现有工艺相比,采用多级冷却工艺后,每加工万吨煤可产生3.5MPa蒸汽2287.3吨,1.0MPa蒸汽556.3吨,0.35MPa蒸汽435.7吨。
[0044] 以上所述仅是本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干改进和变换,这些都属于本发明的保护范围。

附图说明

[0017] 图1为本发明的焦炉荒煤气的多级冷却工艺流程以及装置图。图中,1‑焦炉炭化室,2‑一级换热器,3‑一级闪蒸罐,4‑二级换热器,5‑二级闪蒸罐,6‑三级换热器,7‑三级闪蒸罐,8‑初冷器,9‑控制流量调节的温度显示控制器。
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