在煤气站内对其副产焦油进行资源化利用处置的工艺方法与流程

本发明涉及煤气炉废弃物处置领域，尤其是一种在煤气站内对其副产焦油进行资源化利用处置的工艺方法。

背景技术：

煤气发生炉副产焦油属于低温热解焦油，一般每气化1000kg，煤约产生40~70kg焦油，该焦油中约含20%左右的轻质焦油。国内玻璃熔窑曾经以煤焦油作为燃料熔制玻璃，但由于煤焦油雾化难度较大，雾化不完全会导致窑炉排烟颗粒物增多、黑度大，对环境污染较大，所以煤焦油作为燃料应用受到很大的限制。目前，国内的发生炉煤气站一般将分离脱水后的焦油出售，委托下游焦油深加工企业进行处置。低温煤焦油含有多种有机组分，可提取酚类、烷烃和芳烃等，经催化加氢等适度深加工手段可以制得符合石油产品规格的汽油、柴油等发动机燃料油，低温煤焦油还可以制取石蜡、润滑油、吡啶基、脂肪胺等，所含沥青经过焦化可制得轻质柴油和电极焦。

目前，国家基于保护环境的目的，对于煤气站副产煤焦油的管控日趋严格。2016年8月1日实施的《国家危险废物名录》中，煤气发生炉的副产焦油被列为危险废弃物，其中焦油的列别编号为hw11、代码编号为450-003-11。发生炉煤气站必须严格按照《按照富而无贮存污染控制标准》（gb18597-2001）和1999年颁布实施的《危险废物转移联单管理办法》（国家环境保护总局令第5号）的规定，对副产焦油和焦油渣的收集、储存、运输以及转移进行规范性管理。

鉴于以上原因，多数企业希望煤气站副产焦油能够在煤气站内进行资源化、无害化就地处置，不再对其进行运输和转移。另外，对于如印度、非洲以及东南亚等国家，缺少下游的焦油深加工产业，煤气站副产焦油无法委托处置，只能将其外运，进行填埋处理，焦油污染问题突出，严重制约了煤气发生炉的推广和应用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出一种能够使煤气发生炉副产焦油就地化、资源化、无害化处理的在煤气站内对其副产焦油进行资源化利用处置的工艺方法。

本发明采用如下技术方案：

一种在煤气站内对其副产焦油进行资源化利用处置的工艺方法，按照如下步骤进行：

1）焦油分离：煤气发生炉产生的煤气在煤气冷却净化系统冷凝析出粗焦油，并将粗焦油收集至油水循环池内储存；

通过焦油泵一将油水混合物自油水循环池泵至油水分离系统，将油水分离系统中分离出的重质焦油和酚水自油水排液阀排放并收集至焦油乳化罐中，向焦油乳化罐中加入乳化剂，并对乳化罐中的重质焦油、酚水和乳化剂进行搅拌乳化制成焦油乳化液，油水分离系统中分离出的轻油自轻油排液阀排放并收集至轻油储罐内；

2）重质焦油转化及焦化处置：通过焦油泵二将焦油乳化液泵至煤气发生炉顶部，通过设置在煤气发生炉顶部的炉顶喷淋系统将焦油乳化液喷入煤气发生炉内的煤料上，附着在煤料上的焦油乳化液中的酚水在煤气发生炉的干馏段汽化成水蒸气混入煤气中，在煤气冷却净化过程中重新冷凝为液态酚水回至油水循环池，附着在煤料上的重质焦油随煤料在煤气发生炉的干馏段下移；

焦油下移时受上行煤气逆流加热蒸馏后产生轻质馏分和固态残余物，轻质馏分以气态形式随煤气导出煤气发生炉外，在煤气冷却净化过程中冷却为液态轻油并导入至油水循环池，固态残余物随煤料继续下移，至煤气发生炉气化反应段与煤料一起参与造气反应，生成煤气；

3）回收煤气显热：煤气发生炉的干馏段设置水冷套，利用水泵一将循环水池内的循环水泵入水冷套，利用干馏段处煤气显热对水冷套内的循环水间接加热，是冷循环水成为热循环水回流至循环水池；

4）轻油气化利用：经过脱硫后饱和的冷煤气自煤气脱硫系统后设置的间接换热器的底部进入，轻油通过轻油泵自轻油储罐泵入间接换热器，经间接换热器顶部的雾化喷嘴喷入间接换热器，热循环水自循环水池泵入间接换热器的间接换热单元，热循环水与煤气、轻油进行间接换热，煤气升温后脱离饱和状态，轻油气化成气态轻油混入升温后的煤气中，随煤气输送至用气点燃用；

5）轻油残液再转化：间接换热器中无法被气化的物质在轻油储罐内富集成轻油残液，定期将轻油残液泵至焦油乳化罐内，与焦油乳化液一同通过炉顶喷淋系统喷入煤气发生炉的炉料表面进行回注焦化处置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能够使煤气发生炉副产焦油，在煤气站内进行就地化、资源化、无害化处置，无需对副产物再进行运输和转移，降低了焦油外运导致的污染转移的风险；将油水分离系统中的焦油和酚水制成焦油乳化液后在喷入煤气发生炉内，有效避免了单独喷淋焦油时造成的喷淋系统堵塞的问题，同时其处置过程使焦油得到有效的资源利用；焦油回注煤气发生炉焦化蒸馏处置后，蒸馏产物中的沥青类物质在炉内转化生成煤气，蒸馏产物中的轻油混入油水循环系统，经油水分离后在间接换热器内被加热气化并混入同时被加热的煤气中，提高了出站煤气的当量热值；未能气化的部分轻油残液和焦油乳化液一同回注进行二次焦化处置，使副产焦油的资源化处置更彻底；利用煤气余热间接加热热水，再利用热水间接热煤气并加热轻油使其气化的途径，使煤气余热得到有效利用，提高了煤气站系统的能源利用效率，从而达到了节约煤炭资源的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：煤气发生炉1；煤气冷却净化系统2；油水循环池3；煤气脱硫系统4；间接换热器5；焦油泵一6；水泵二7；水泵一8；循环水池9；水冷套10；焦油泵二11；焦油乳化罐12；轻油泵13；轻油储罐14；轻油排液阀15；油水排液阀16；油水分离系统17。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

一种在煤气站内对其副产焦油进行资源化利用处置的工艺方法，按照如下步骤进行：

1）焦油分离：煤气发生炉1产生的煤气在煤气冷却净化系统2冷凝析出粗焦油（粗焦油即重质焦油、酚水和轻油的混合液），并将粗焦油收集至油水循环池3内储存。

通过焦油泵一6将油水混合物自油水循环池3泵至油水分离系统17，将油水分离系统17中分离出的重质焦油和酚水自油水排液阀（q941f-16p）16排放并收集至焦油乳化罐12中，向焦油乳化罐12中加入乳化剂，并对焦油乳化罐12中的重质焦油、酚水和乳化剂进行搅拌乳化制成焦油乳化液，油水分离系统17中分离出的轻油自轻油排液阀（q941f-16p）15排放并收集至轻油储罐14内。

2）重质焦油转化及焦化处置：通过焦油泵二11将焦油乳化液泵至煤气发生炉1顶部，通过设置在煤气发生炉1顶部的炉顶喷淋系统将焦油乳化液定时、定量的喷入煤气发生炉1内的煤料上，其中，喷淋频次与煤气发生炉1的加煤频次一致，煤气发生炉1的加煤机每加煤一次，则焦油乳化液喷淋一次，，每次分喷淋量与加煤机每次的加煤量相关，每次的喷量一般为加煤机每次加煤量的8~10%。

附着在煤料上的焦油乳化液中的酚水在煤气发生炉1的干馏段气化成水蒸气混入煤气中，在煤气冷却净化系统2中重新冷凝为液态酚水回至油水循环池3，附着在煤料上的重质焦油随煤料在煤气发生炉1的干馏段以0.01m/min左右的速度下移。

重质焦油下移时受上行高温煤气（煤气温度在500~600℃）的逆流加热蒸馏，重质焦油蒸馏过程中产生轻质焦油等轻质馏分和固态残余物沥青，其中轻质焦油等轻质馏分以气态形式随煤气导出煤气发生炉1外，在煤气冷却净化系统2中冷却为液态轻油并导入至油水循环池3，固态残余物沥青随煤料继续下移，至煤气发生炉1气化反应段与煤料一起参与造气反应，生成以co和h2为主要可燃成分的煤气。

3）回收煤气显热：煤气发生炉1的干馏段设置水冷套10，利用水泵一8将循环水池9内的循环水泵入水冷套10，利用干馏段处煤气显热对水冷套10内的循环水间接加热，使冷循环水成为热循环水回流至循环水池9，其中热循环水的水温在80℃左右。

4）轻油气化利用：经过脱硫后的饱和冷煤气（饱和冷煤气的温度在35~45℃）自煤气脱硫系统4后设置的间接换热器5的底部进入，轻油通过轻油泵13自轻油储罐14泵入间接换热器5，经间接换热器5顶部的雾化喷嘴喷入间接换热器5内，热循环水自循环水池9泵入间接换热器5的间接换热单元，热循环水与煤气、轻油进行间接换热，煤气被加热升温后脱离饱和状态，大部分轻油气化成气态轻油混入被加热的煤气中，随煤气输送至用气点燃用；完成换热后的热循环水自间接换热器5的间接换热单元回流至循环水池9中。

5）轻油残液再转化：轻油中含有部分沸点相对较高的物质无法在间接换热器5中气化，这部分物质会在轻油储罐14内富集成轻油残液，定期将轻油残液泵至焦油乳化罐12内，与焦油乳化液一同通过炉顶喷淋系统喷入煤气发生炉1的炉料表面进行回注焦化处置，回注煤气发生炉1二次焦化处置过程中，轻油残液中沸点相对较高的物质转化成沸点较低的轻油，沸点较低的轻油在间接换热器5被气化成为气态轻油混入被加热的煤气中利用。

本发明在煤气站内对煤气发生炉1内的副产焦油进行就地处置，无需对其进行运输和转移；将油水分离系统17分离出的焦油和酚水制成焦油乳化剂输送至煤气发生炉1，能够有效避免单独焦油输送并喷入焦油时造成喷淋系统堵塞的问题；焦油回注煤气发生炉1焦化处置后，蒸馏产物沥青在炉内气化生成煤气，蒸馏产物轻油混入油水循环池3，轻油经油水分离后在间接换热器5内被加热气化，并混入被同时加热的煤气中，提高煤气的当量热值，使煤气站副产焦油得到有效的无害化处置和资源利用；轻油被加热气化以及加热煤气所需要的热量，来源于煤气发生炉1干馏段的煤气显热，属于煤气余热利用，有限提高了煤气站系统的能源利用率；未经气化的轻油残液与焦油乳化液一通回注煤气发生炉1进行二次焦化处置，轻油残液被转化为沸点较低的轻油，并在间接换热器5被气化成为气态轻油混入被加热的煤气中利用，是副产焦油的资源化处理的更为彻底。

以上仅为本发明的具体实施方式，但对本发明的保护并不局限于此，所有涉及本技术领域技术人员所能想到的本技术方案技术特征提出的等效变化或替换，都涵盖在本发明的保护范围之内。