专利名称：一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法
技术领域：
本发明涉及一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法，特别地讲本发明涉及一种利用自产煤基重油作为煤干馏过程热量供应体、同时处理煤基重油烧热烟气、增产煤气的煤干馏方法。
背景技术：
目前煤干馏过程比如煤制兰炭过程存在的一个工艺缺陷是煤焦油产品均含有一定数量的煤基重油(比如常规沸点高于450°C或480°C的煤焦油馏分)，煤基重油氢含量低、 胶质和浙青质含量高、灰分含量高、金属含量高、受热极易缩合结焦、硫含量高、氮含量高， 煤基重油用作燃料因存在难以完全燃烧、烟气难于处理、受热设备易积灰或积垢等特点而难于利用，这大大增加了煤基重油的燃烧成本，降低了其燃料价值。另一方面，煤干馏过程比如煤制兰炭过程燃烧大量煤气以提供干馏能耗，形成氢气、一氧化碳、甲烷等化工气体的低价值利用。这种情况已经持续了二十多年。实质上，在煤基重油燃烧热利用的常规概念中，均是设置换热装置而非直接传热， 这样煤基重油用作燃料因存在的难以完全燃烧、烟气难于处理、受热设备易积灰或积垢等特点成了难以克服的障碍，本发明认为，正是这一概念束缚了现有相关技术思想。另一方面，由于没有找到合适的可提高价值的能源置换机制，故对煤基重油燃烧利用一直未能取得技术突破。作为燃料，与固体煤炭相比，煤基重油分子尺寸已经靠近油品，易于分散、燃烧速度快，是一个潜在的煤干馏过程供热燃料，只要能够解决好烟气处理即可。而本发明的关键在于发现煤干馏过程本身就是处理煤基重油燃烧烟气的理想过程，将难以完全燃烧的煤基重油MZY的燃烧热烟气YQ(包括油雾、油气、水蒸气)引入煤干馏过程MGL干馏炉的合适高温段进行二次热加工，来源于热烟气YQ的煤气、油气作为煤干馏过程MGL煤气产品被回收， 可以实现煤基重油MGL的全部循环热加工并转化为气体、油气、炭、灰渣等产品，此时煤干馏过程MGL成为不外排煤焦油重油MGL的工艺，提高了煤气的产量(能源置换结果)，形成了生产优质煤焦油和富产煤气的新型煤干馏组合工艺，本发明形成的集成工艺具有简化流程、显著降低投资的功能。以中钢集团鞍山热能研究院和湖北黄冈华兴冶金窑炉有限责任公司的大型直立炉120万吨/年兰炭产能装置为例，按年开工8000小时计算，生产约12万吨/年中低温焦油，在减压蒸馏条件下得到主要由常规沸点高于450°C烃组成的煤基重油约2. 25万吨/年 (2813公斤/时)，假定全部燃烧，其热量大体相当于观13标立方/时甲烷气，相当于置换热值1900千卡/标立方的荒煤气11163标立方/时，由于荒煤气通常含30体积％氢气和 12体积％ —氧化碳，仅此两个组分折算氢气约4688标立方/时，氢气价格按1. 0 1. 5元 /标立方计算价值为4688 7032元，即煤基重油价格理论折算值为1667 2500元/吨， 即使氢气价格按0. 6元/标立方计算煤基重油价格理论折算值也为1000元/吨，很明显， 实现了煤基重油的增值转化，相当于实现了低成本的煤基重油气化制合成气。
本发明的工艺特点是形成组合工艺，用煤基重油置换出合成气组分，实现了能源升级。本发明所述方法未见报道。本发明所述方法与煤干馏过程集成即形成一体化技术。因此，本发明的第一目的在于提出一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法。本发明第二目的在于提出一种利用自产煤基重油提供干馏能耗、同时处理煤基重油烧热烟气、增产煤气的煤干馏方法。
发明内容
本发明一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法，其特征在于包含以下步骤主要由常规沸点高于450°c的烃组成的煤基重油MZY的燃烧热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的干馏炉被二次热加工，来源于热烟气YQ的煤气、油气作为煤干馏过程MGL煤气产品被回收。本发明当煤基重油MZY是煤干馏过程MGL的产物时，至少一部分煤基重油MGL完成循环热加工利用。按照本发明，在煤干馏过程MGL，按照煤料前进方向，入炉煤料经过煤预热段、煤干馏段、焦冷却段转化为焦炭排出煤干馏过程；在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到的热烟气YQ可以进入煤干馏过程MGL的干馏炉的干馏段或进入煤干馏过程MGL的焦炭冷却段的前部。按照本发明，为了调节煤基重油燃烧烟气进入煤干馏过程MGL干馏炉的温度，在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到温度为 Tl的热烟气YQ，热烟气YQ与调温气体TWQ混合后进入煤干馏过程MGL的干馏炉，调温气体 TffQ选自二氧化碳气、氮气、水蒸气、煤干馏过程MGL产煤气中的一种或几种；热烟气YQ与调温气体TWQ混合为温度一般为500 900°C、通常为650 850°C的混合气进入煤干馏过程MGL的干馏炉。按照本发明，煤基重油MZY的燃烧室，可以同时进行燃料气RQ燃烧，RQ可以是煤干馏过程MGL所产燃料气。
具体实施例方式以下详细描述本发明。本发明所述的压力，指的是绝对压力。本发明所述的气体组分浓度，未特别指明时，均为体积浓度。本发明所述煤基油，指的是煤干馏或煤焦化或煤造气或煤直接液化等煤热加工过程产生的来自煤料的烃油，包括低温焦油、中温焦油、高温焦油、煤液化油及其混合油。本发明煤基油MJY分离过程原料煤基油M. JY可以是来自煤液化制油过程所生产的煤液化油品，所述煤液化油品可以是含固体颗粒的油品，通常固体颗粒由废催化剂和或细微碳颗粒和或焦油缩合物组成。本发明所述煤焦油，指的是煤干馏或煤焦化或煤造气等煤热加工过程产生的焦油，包括低温焦油、中温焦油、高温焦油及其混合油。本发明所述煤基重油组分，指的是煤基油中常规沸点高于450°C或480°C的烃油组分，通常含有大量大分子物质如多环芳烃、胶质、浙青质等，其氢含量较低。本发明所述煤基重油MZY比如通常所述来自煤焦油的煤浙青，指的是主要由常规沸点高于450°C或480°C的煤基油组分组成的馏分，通常含有大量大分子物质如多环芳烃、 胶质、浙青质等，其氢含量较低、灰分含量较高。本文以中钢集团鞍山热能研究院和湖北黄冈华兴冶金窑炉有限责任公司的大型直立炉(60万t/a直立炉)兰炭装置技术为例说明本发明对内热式兰炭装置的工艺改进。 然而这并不能限定本发明应用领域。本发明适用于一切内热式炭化装置或外热式炭化装置。在兰炭装置炭化炉部分，煤料进入炭化炉炭化室上部的煤料预热段，氧化剂和燃料气进入炭化炉燃烧室内发生燃烧反应形成高温烟气后进入炭化室干馏段与来自煤料预热段的煤料接触，离开炭化炉炭化室炭冷却段的热态兰炭被排焦机排出炭化室，离开炭化炉炭化室炭预热段的荒煤气进入煤气分离部分。在煤气分离部分，在一定有效的操作条件下完成气液分离，其中，得到的煤焦油进入后续加工程序如焦油分馏部分，得到的离环煤气进入后续加工程序如煤气净化、变换、提氢等加工步骤，得到的含煤焦油污水进入污水处理系统。在煤气分离部分，部分来自煤气的气体作为循环载热气沿进入炭化炉炭化室焦冷却段。炭化炉各部分的工作压力，推荐采用较低的工作压力，当然该工作压力通常应能保证气相物流依靠自身压力最终进入后续工序。炭化室的顶部工作压力，根据需要确定，通常为0. 15 0. 2MPa (绝压)、一般为0. 13 0. 18MPa (绝压)、较佳者为0. 15 0. 16MPa (绝压)。内热式兰炭炭化炉各部分的工作温度，依据原料煤性质、焦产品质量指标等确定， 以兰炭炭化炉为例，顶部工作温度，通常为150 320°C、一般为180 280°C、较佳者为 200 250°C，干馏段热点工作温度，通常为650 950°C、一般为700 900°C、较佳者为 750 850°C，冷却段排焦温度，通常为150 300°C、一般为180 250°C。以下描述本发明的特征部分。本发明一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法，其特征在于包含以下步骤主要由常规沸点高于450°C的烃组成的煤基重油MZY的燃烧热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的干馏炉被二次热加工，来源于热烟气YQ的煤气、油气作为煤干馏过程MGL煤气产品被回收。本发明当煤基重油MZY是煤干馏过程MGL的产物时，至少一部分煤基重油MGL完成循环热加工利用。按照本发明，在煤干馏过程MGL，按照煤料前进方向，入炉煤料经过煤预热段、煤干馏段、焦冷却段转化为焦炭排出煤干馏过程；在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到热烟气YQ可以进入煤干馏过程MGL的干馏炉的干馏段或进入煤干馏过程MGL的焦炭冷却段的前部。按照本发明，为了调节煤基重油燃烧烟气进入煤干馏过程MGL干馏炉的温度，在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到温度为 Tl的热烟气YQ，热烟气YQ与调温气体TWQ混合后进入煤干馏过程MGL的干馏炉，调温气体 TffQ选自二氧化碳气、氮气、水蒸气、煤干馏过程MGL产煤气中的一种或几种；热烟气YQ与调温气体TWQ混合为温度一般为500 900°C、通常为650 850°C的混合气进入煤干馏过程MGL的干馏炉。按照本发明，煤基重油MZY的燃烧室，可以同时进行燃料气RQ燃烧，RQ可以是煤干馏过程MGL所产燃料气。与现有煤基重油燃烧工艺相比，本发明优点在于①实现了煤基重油燃烧烟气的直接传热，提高了传热效率；②简化了煤基重油燃烧烟气的环保处理，实现了未燃烧物的回收利用；③实现了能源级别的提高；④与煤干馏(或焦化或热解)过程一体化设计，可以形成不产生或少产生煤基重油的增产煤气产品的煤干馏集成工艺。实施例一以中钢集团鞍山热能研究院和湖北黄冈华兴冶金窑炉有限责任公司的大型直立炉120万吨/年兰炭产能装置为例，按年开工8000小时计算，生产约12万吨/年中低温焦油，在减压蒸馏条件下得到主要由常规沸点高于450°C烃组成的煤基重油约2. 25万吨/年 (2813公斤/时)，假定全部燃烧，其热量相当于观13标立方/时甲烷气，相当于置换热值 1900千卡/标立方的荒煤气11163标立方/时，由于荒煤气通常含30体积％氢气和12体积％ —氧化碳，仅此两个组分折算氢气约4688标立方/时，氢气价格按1. 0元/标立方计算价值为4688元，即煤基重油价格理论折算值为1667元/吨，及使氢气价格按0. 6元/标立方计算煤基重油价格理论折算值也为1000元/吨，很明显，实现了煤基重油的增值转化， 相当于实现了低成本的煤基重油气化制合成气。尽管本文仅列举一个实施例，但它表明的效果同样存在于任何适合于采用本发明的过程中。
权利要求
1.一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法，其特征在于包含以下步骤主要由常规沸点高于450°C的烃组成的煤基重油MZY的燃烧热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的干馏炉被二次热加工，来源于热烟气YQ的煤气、油气作为煤干馏过程MGL煤气被回收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当煤基重油MZY是煤干馏过程MGL的产物时，至少一部分煤基重油MGL完成循环热加工利用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在煤干馏过程MGL，按照煤料前进方向，入炉煤料经过煤预热段、煤干馏段、焦冷却段转化为焦炭排出煤干馏过程；在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到的热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的干馏炉的干馏段。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在煤干馏过程MGL，按照煤料前进方向，入炉煤料经过煤预热段、煤干馏段、焦冷却段转化为焦炭排出煤干馏过程；在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到的热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的干馏炉的干馏段。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在煤干馏过程MGL，按照煤料前进方向，入炉煤料经过煤预热段、煤干馏段、焦冷却段转化为焦炭排出煤干馏过程；在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的焦炭冷却段的前部。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在煤干馏过程MGL，按照煤料前进方向，入炉煤料经过煤预热段、煤干馏段、焦冷却段转化为焦炭排出煤干馏过程；在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到的热烟气YQ进入煤干馏过程MGL的焦炭冷却段的前部。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的方法，其特征在于在煤基重油MZY的燃烧室，水蒸汽雾化后的煤基重油MZY与含氧气体接触燃烧后得到温度为Tl的热烟气YQ，热烟气YQ与调温气体TWQ混合后进入煤干馏过程MGL的干馏炉，调温气体TWQ选自二氧化碳气、氮气、水蒸气、煤干馏过程MGL产煤气中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于热烟气YQ与调温气体TWQ混合为温度为500 900°C的混合气进入煤干馏过程MGL的干馏炉。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于热烟气YQ与调温气体TWQ混合为温度为650 850°C的混合气进入煤制兰炭干馏过程MGL的干馏炉。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的方法，其特征在于煤基重油MZY的燃烧室，同时进行燃料气燃烧。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于煤基重油MZY的燃烧室，同时进行煤干馏过程MGL产燃料气的燃烧。
全文摘要
一种使用煤基重油燃烧烟气的煤干馏方法，煤基重油MZY的燃烧热烟气YQ(包括油雾、油气、水蒸气)进入煤干馏过程MGL被二次热加工，来源于热烟气YQ的煤气、油气作为煤干馏过程MGL煤气产品被回收。当煤基重油MZY是煤干馏过程MGL的产物时，可以实现煤基重油MGL的全部循环热加工并转化为气体、油气、炭产品，此时煤干馏过程MGL成为不外排煤焦油重油MGL的工艺，提高了煤气的产量，成为生产优质煤焦油和富产煤气的新型煤干馏组合工艺。
文档编号C10B53/00GK102585859SQ201110460119
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者何巨堂, 韩清霞 申请人:何巨堂, 韩清霞