一种生产电石新工艺中热解油气的处理系统的制作方法

本实用新型属于煤化工领域中热解油气的处理系统，具体的说，是煤热解与电石生产相耦合的过程中，处理热解油气以便获得轻质燃料及粘结剂焦油的系统。

背景技术：

电石新工艺是指将低阶粉煤与石灰均匀混合，在粘结剂作用下捏合成球团(>3mm)，球团先经蓄热式旋转床热解生成热解气、焦油以及热解固体，热解固体物料被热输送至电石炉生产电石。该工艺是煤炭分质梯级利用的一种有效途径，与热解过程进行耦合显著降低了电石生产的能耗，并副产焦油和煤气。

电石新工艺中球团的热解温度为600～900℃，生成的焦油重质组分相对较多，占45％以上，一般将焦油作为燃料使用，没有获得充分利用。由于热解过程与常规煤的焦化炼焦不同，此过程生成的焦油粘度较大，焦油中机械杂质及甲苯不溶物含量较高，常规的炼焦工艺中荒煤气的回收方法不适合该工艺，所以亟需根据新工艺的特点提出新的热解油气的处理方法，使热解油气获得综合利用。

技术实现要素：

本实用新型针对现有生产电石新工艺中产生的焦油不能被充分利用的缺陷，提出一种生产电石新工艺中热解油气的处理系统。

本实用新型是应用于一种电石生产新工艺中热解油气的处理过程，是针对电石生产新工艺中产生的热解焦油偏重，大部分直接作为重质燃料出售，没有真正达到低阶煤分质梯级利用的目的的不足而提出的，鉴于电石新工艺中要使用粘结剂用于电石原料的成型，本实用新型将在热解油气的回收过程中产出合格粘度的焦油，作为粉煤和石灰成型的有效粘结剂组分，可以显著降低粘结剂成本；同时粘结剂焦油在热解过程中再次被热解，增加轻质焦油和热解气体，从而提高电石生产新工艺的经济性。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的：

一种生产电石新工艺中热解油气的处理系统，包括：电石生产装置、急冷塔和闪蒸罐；所述电石生产装置设有粘结剂入口、热解油气出口；所述急冷塔设有热解油气入口、重质焦油出口；所述闪蒸罐设有重质焦油入口、粘结剂焦油出口；其中，所述热解油气出口连接所述热解油气入口，所述重质焦油出口连接所述重质焦油入口，所述粘结剂焦油出口连接所述粘结剂入口。

作为优选实施方式，所述急冷塔设有急冷油入口，所述重质焦油出口连接所述急冷油入口。

本实用新型处理系统进一步包括重质焦油储罐，所述重质焦油储罐设有入口和出口，所述入口连接所述重质焦油出口，所述出口连接所述急冷油入口。

本实用新型处理系统进一步包括分馏塔，所述分馏塔设有原料入口；所述急冷塔设有初冷油气出口，所述闪蒸罐设有轻组分出口，所述初冷油气出口、所述轻组分出口连接所述原料入口。

本实用新型处理系统还可进一步包括气体分离装置，所述气体分离装置设有气体入口；所述电石生产装置设有尾气出口，所述分馏塔设有热解气出口，所述尾气出口、所述热解气出口连接所述气体入口。

其中，所述急冷油的温度为40～90℃；所述初冷油气的温度为360～385℃。

本实用新型是在电石生产新工艺中通过对热解油气的回收，获得电石原料成型用的粘结剂焦油，同时获得轻质燃料馏分，如石脑油馏分、柴油馏分及蜡油馏分。采用重质焦油喷淋冷却热解油气，冷却下来的重质焦油经进一步闪蒸出轻质组分后获得作为电石原料成型的粘结剂，初冷焦油和闪蒸轻质组分进入精馏塔获得轻质燃料馏分，电石尾气和热解气去气体分离单元，获得合成原料或燃料。

通过本实用新型的油气回收方法既可以获得适宜的粘结剂焦油，直接降低了新工艺核心技术的成型成本，又可以使作为粘结剂焦油的部分再次被热解，进而获得更多的轻质馏分及热解气体。

附图说明

图1为本实用新型提供的电石生产新工艺中热解油气处理系统结构示意图；

图2为本实用新型提供的电石生产新工艺中热解油气处理方法流程示意图。

附图标记说明

1、粉煤，2、石灰，3、成型设备，4、成型混料，5、旋转床热解炉，6、热解成型混料，7、热解油气，8、电石炉，9、电石，10、电石尾气，11、急冷塔，12、重质焦油(冷却介质)，13、初冷油气，14、重质焦油储罐，15、重质焦油，16、闪蒸器(减压蒸馏塔)，17、轻组分，18、粘结剂焦油，19、分馏塔，20、热解气，21、气体分离器，22、合成气(CO、H₂)，23、燃料气，24、石脑油馏分，25、柴油馏分，26、蜡油馏分。

具体实施方式

本实用新型公开一种生产电石新工艺中热解油气的处理系统。本实用新型在热解油气的回收过程中产出合格的粘结剂焦油，粘结剂焦油作为粉煤和石灰成型的有效粘结剂组分可以显著降低粘结剂成本，同时粘结剂焦油在热解过程中再次被热解，增加轻质焦油和热解气体。

本实用新型提供的生产电石新工艺中热解油气的处理系统，包括电石生产装置以及副产品的后续处理装置。

具体来说，电石生产装置包括依次连接的成型单元、热解单元、电石冶炼单元。粉煤和石灰在粘结剂的作用下成型，成型混料被送入旋转床热解炉中热解，产生热解油气和热解成型混料；热解成型混料被送入电石炉加热，获得电石。

副产品的后续处理装置包括急冷单元、闪蒸单元。

从各单元的连接关系来说明，成型单元设有粘结剂入口、热解油气出口；急冷单元为急冷塔，急冷塔设有热解油气入口、重质焦油出口；闪蒸单元为闪蒸罐，闪蒸罐设有重质焦油入口、粘结剂焦油出口；其中，热解油气出口连接热解油气入口，重质焦油出口连接重质焦油入口，粘结剂焦油出口连接粘结剂入口。也就是说，旋转床热解炉产生的热解油气被送入急冷单元，得初冷油气和重质焦油，重质焦油在闪蒸单元闪蒸后所得焦油被送入成型单元，用于原料的粘结剂。

本实用新型还可以进一步包括分馏单元、气体分离单元等对热解油气中分离出来的轻组分进行处理的装备。急冷单元得到的初冷油气被依次送入分馏单元和气体分离单元做进一步处理，得到轻质馏分、成原料以及燃料气。

本实用新型收集生产电石所得的副产品热解油气，处理得到粘度较大的焦油，将该焦油送入成型单元中，充当粉煤和石灰的粘结剂，既解决了粘度大的焦油不能被充分利用的难题，同时热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、粘结剂焦油、合成气及燃料气，各馏分可进一步加氢处理获得轻质燃料油品。

下面结合图1、图2所示的实施例对本实用新型做进一步说明，但是实施例并不因此而限制本实用新型的使用范围。

如图1所示，生产电石新工艺中热解油气的处理系统包括成型单元、热解单元、电石冶炼单元、急冷单元、闪蒸单元、分馏单元、气体分离单元。

所述成型单元包括成型设备3。成型设备3设有粉煤入口、石灰入口及粘结剂焦油入口管线、成型混料出口；粉煤1、石灰2分别由粉煤入口、石灰入口被投入成型设备3。粘结剂焦油18被由粘结剂焦油入口管线导入成型设备3。粉煤1、石灰2在粘结剂焦油18的作用下，被压制成成型混料4，由成型混料出口排出成型设备3。

所述热解单元包括旋转床热解炉5。旋转床热解炉5设有热解成型混料出口、热解油气出口，所述旋转床热解炉5与成型设备3相连。成型混料4在旋转床热解炉5内热解，得到热解成型混料6和热解油气7，分别由热解成型混料出口、热解油气出口被排出旋转床热解炉5。

所述电石冶炼单元包括电石炉8。电石炉8电石出口和电石尾气出口10，电石炉8通过热解成型混料出口与旋转床热解炉5相连。热解成型混料6在电石炉8中加热，得到电石9和电石尾气10。

所述急冷单元包括急冷塔11。所述急冷塔11下部设置热解油气进口，顶部设置初冷油气出口，上部设置急冷油进口。热解油气进口通过管线与旋转床的热解油气出口相连。急冷塔11的底部设置重质焦油出口，与重质焦油储罐14相连。热解油气7由塔下部的热解油气进口进入急冷塔11，向上移动的过程中，遇到塔内上部喷淋下来的冷却介质12冷却。未被冷却的气体为初冷油气13，由塔顶部的初冷油气出口排出。被冷却的液体组分为重质焦油，从重质焦油出口排出给闪蒸罐。

作为优选实施方式，本实用新型还包括重质焦油储罐14，重质焦油储罐设有入口和出口，入口连接急冷塔11上部的的重质焦油出口，出口连接闪蒸罐的急冷油入口。重质焦油储罐14内的部分重质焦油由急冷塔11上部的急冷油进口送入急冷塔11，用来作为冷却热解油气的冷却介质12。重质焦油储罐14收集重质焦油，部分作为冷却介质，部分去闪蒸，使操作易于实现。

所述闪蒸单元包括闪蒸罐16。闪蒸罐16下部设置重质焦油进口，通过管线与重质焦油储罐14相连，顶部设置轻组分出口，通过管线与分馏塔19相连，底部设置粘结剂焦油出口，通过管线与成型设备3相连。重质焦油在闪蒸罐16闪蒸，得到气态的轻组分17和具有较好粘稠度的粘结剂焦油18。粘结剂焦油18由粘结剂焦油出口被送入成型设备3做粘结剂用。轻组分17由轻组分出口进入分馏塔19。

所述分馏单元包括分馏塔19。分馏塔19下部设置进料口，通过管线与急冷塔11相连，顶部设置热解气出口，从上之下依次设置石脑油馏分侧线抽出口、柴油馏分侧线抽出口，底部设置蜡油馏分抽出口。由急冷塔11产生的初冷油气和闪蒸罐16产生的轻组分17作为原料，由进料口进入分馏塔19，分馏后得到热解气20、石脑油馏分24，柴油馏分25、蜡油馏分26，分别排出分馏塔19。

所述气体分离单元包括气体分离器21。所述气体分离器21设置合成气出口、燃料气出口。进气口通过管线与电石炉尾气出口和分馏塔热解气出口相连。电石炉尾气10和热解气20在气体分离器21中被分离为合成气22(成分为CO、H₂)，燃料气23。

本实用新型处理系统在生产电石新工艺中的处理热解油气的方法包括：

急冷：将电石生产装置产生的热解油气送入急冷塔，在冷却油的喷淋下冷却，得到重质焦油和初冷油气；

闪蒸：将重质焦油闪蒸除去轻质组分后获得粘结剂焦油，将粘结剂焦油送入电石生产装置做粘结剂。

图2显示的是采用上述处理系统实施生产电石新工艺中的处理方法，为本实用新型的一实施例，在生产电石新工艺中的过程中，热解原料产生热解油气，处理热解油气的具体过程包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔作冷却介质，一部分重质焦油进入闪蒸罐，经闪蒸罐除去轻质组分后获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)与闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H₂)作为合成原料或制氢原料，其它组分气可作为燃料气。

本实用新型中旋转床热解油气的温度为600～900℃，作为冷却介质的重质焦油的温度为40～90℃，热解油气被冷却至360～385℃，获得初冷油气。闪蒸温度为280～350℃。

需要说明的是，上述图1实施例中的重质焦油闪蒸罐16也可以采用减压蒸馏塔来代替，相应地，图2中的闪蒸步骤用减压深拔来代替。减压蒸馏深拔终温540～565℃，闪蒸和减压深拔的目的是减少重质焦油中的轻质组分，保证粘结剂焦油的指标。

本实用新型中粉煤和石灰成型过程中加入粘结剂焦油的量为2～8％(占粘结总质量的百分数)。

下面提供具体实施例，对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型中的实施例采用某地褐煤为碳基原料，褐煤主要性质见表1，生石灰为钙基原料，其中CaO含量为94％(质量分数)。

表1褐煤主要性质

实施例1

经干燥的粉状褐煤、石灰进入成型设备，搅拌均匀后加入6％的粘结剂焦油以及其它粘结剂组分(粘土、水玻璃等)在对辊成型设备上成型，成型混料进入旋转床热解炉进行热解，热解后的成型混料进入电石炉生成电石及电石尾气，热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、合成气及燃料气。

热解油气及电石尾气的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉750℃的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用60℃的重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油，未被冷却的热解油气(初冷油气)被冷却至370℃；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔做冷却介质，一部分重质焦油进入闪蒸罐，在320℃下闪蒸除去轻质组分后获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)和闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H2)和其它组分气作为燃料气。

反应主要产物组成及性质见表2。

实施例2

经干燥的粉状褐煤、石灰进入成型设备，搅拌均匀后加入4％的粘结剂焦油以及其它粘结剂组分(粘土、水玻璃等，同实施例1)在对辊成型设备上成型，成型混料进入旋转床热解炉进行热解，热解后的成型混料进入电石炉生成电石及电石尾气，热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、合成气及燃料气。

热解油气及电石尾气的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉800℃的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用40℃的重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油，未被冷却的热解油气(初冷油气)被冷却至385℃；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔做冷却介质，一部分重质焦油进入减压蒸馏塔，减压蒸馏塔深拔温度为550℃，获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)和闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H₂)和其它组分气作为燃料气。

反应主要产物组成及性质见表2。

实施例3

经干燥的粉状褐煤、石灰进入成型设备，搅拌均匀后加入2％的粘结剂焦油以及其它粘结剂组分(粘土、水玻璃等，同实施例1)在对辊成型设备上成型，成型混料进入旋转床热解炉进行热解，热解后的成型混料进入电石炉生成电石及电石尾气，热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、合成气及燃料气。

热解油气及电石尾气的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉600℃的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用90℃的重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油，未被冷却的热解油气(初冷油气)被冷却至385℃；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔做冷却介质，一部分重质焦油进入闪蒸罐，在350℃下闪蒸除去轻质组分后获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)和闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H₂)和其它组分气作为燃料气。

反应主要产物组成及性质见表2。

实施例4

经干燥的粉状褐煤、石灰进入成型设备，搅拌均匀后加入7％的粘结剂焦油以及其它粘结剂组分(粘土、水玻璃等，同实施例1)在对辊成型设备上成型，成型混料进入旋转床热解炉进行热解，热解后的成型混料进入电石炉生成电石及电石尾气，热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、合成气及燃料气。

热解油气及电石尾气的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉700℃的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用80℃的重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油，未被冷却的热解油气(初冷油气)被冷却至360℃；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔做冷却介质，一部分重质焦油进入闪蒸罐，在280℃下闪蒸除去轻质组分后获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)和闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H₂)和其它组分气作为燃料气。

反应主要产物组成及性质见表2。

实施例5

经干燥的粉状褐煤、石灰进入成型设备，搅拌均匀后加入3％的粘结剂焦油以及其它粘结剂组分(粘土、水玻璃等，同实施例1)在对辊成型设备上成型，成型混料进入旋转床热解炉进行热解，热解后的成型混料进入电石炉生成电石及电石尾气，热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、合成气及燃料气。

热解油气及电石尾气的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉900℃的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用90℃的重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油，未被冷却的热解油气(初冷油气)被冷却至370℃；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔做冷却介质，一部分重质焦油进入减压蒸馏塔，减压蒸馏塔深拔温度为540℃，获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)和闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H₂)和其它组分气作为燃料气。

反应主要产物组成及性质见表2。

实施例6

经干燥的粉状褐煤、石灰进入成型设备，搅拌均匀后加入8％的粘结剂焦油以及其它粘结剂组分(粘土、水玻璃等，同实施例1)在对辊成型设备上成型，成型混料进入旋转床热解炉进行热解，热解后的成型混料进入电石炉生成电石及电石尾气，热解油气和电石尾气分别经过后续单元处理，以便获得石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、合成气及燃料气。

热解油气及电石尾气的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)自旋转床热解炉650℃的热解油气进入急冷塔，在急冷塔中利用50℃的重质焦油作为冷却介质，通过喷淋冷却方式冷却热解油气中的重质焦油，未被冷却的热解油气(初冷油气)被冷却至360℃；

(2)重质焦油进入重质焦油储罐，一部分返回急冷塔做冷却介质，一部分重质焦油进入减压蒸馏塔，减压蒸馏塔深拔温度为565℃，获得粘结剂焦油，粘结剂焦油输送至成型单元作粘结剂；

(3)急冷塔未被冷却的热解油气(初冷油气)和闪蒸罐来的轻质组分一起进入分馏塔，获得热解气、各焦油馏分(石脑油馏分、柴油馏分、蜡油馏分)；

(4)热解气和电石尾气一起进入气体分离单元，分离出合成气(CO、H₂)和其它组分气作为燃料气。

反应主要产物组成及性质见表2。

表2反应产物主要组成及性质

本实用新型中所涉及的油气处理方法尤其适用于生产电石新工艺中获得粘结剂焦油，也适用于油页岩、天然沥青、油砂等需要获得粘结剂沥青的热解过程。

电石新工艺中的粉煤成型是工艺的核心步骤之一，该方法通过工艺本身副产焦油粘结剂，既可以满足成型要求，又能显著降低外购粘结剂的成本，且作为粘结剂的重质焦油再次被热解可以获得轻质组分和气体，以便提升电石新工艺的经济性。

本实用新型公开的内容论及的是示例性实施例，在不脱离权利要求书界定的保护范围的情况下，可以对本实用新型的各个实施例进行各种改变和修改。因此，所描述的实施例旨在涵盖落在所附权利要求书的保护范围内的所有此类改变、修改和变形。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分使用。