一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于焦油催化裂解及余熱回收【技術領域】，具體涉及一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置和方法。本發(fā)明裝置包括催化裂解反應器、催化劑再生器、氣固分離器、空氣預熱器、余熱鍋爐和給料裝置；在催化裂解反應器中，高溫焦爐荒煤氣在催化劑的作用下發(fā)生裂解反應生成小分子可燃氣體，催化劑及反應產(chǎn)生的固體顆粒在煤氣攜帶下進入氣固分離器，氣固分離后的焦爐煤氣進入余熱鍋爐，余熱被進一步回收，固體顆粒進入催化劑再生器，在熱空氣的作用下催化劑實現(xiàn)再生，產(chǎn)生的高溫煙氣預熱空氣。本發(fā)明充分利用了焦爐荒煤氣中的焦油、大分子烴類，使它們轉化為小分子可燃氣體，提高了焦爐煤氣產(chǎn)量，同時有效回收了原有工藝中被浪費掉的焦爐煤氣高溫余熱。
【專利說明】一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置和方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于焦油催化裂解及余熱回收【技術領域】，具體涉及一種處理焦爐荒煤氣中 焦油的裝置和方法。

【背景技術】
[0002] 焦油在高溫時是氣態(tài)形式，但當溫度在500°C以下時便以液態(tài)粘稠狀形式存在，容 易沉積在管道、儀表等設備中，造成設備堵塞。凈化后的焦爐煤氣主要成分為H 2(53%~59%)、 CH4 (25%~30%)、C0 (約6%)、C02 (約2.5%)以及少量的(：幾、隊等，是一種優(yōu)質的煤氣，但凈 化前的荒煤氣中焦油含量可達到80~120g/m3,所以在對焦爐煤氣凈化前需將其含有的焦油 處理掉。目前在焦爐荒煤氣凈化處理方面，國內外普遍采用的工藝流程是將焦爐炭化室產(chǎn) 生的高溫荒煤氣（750~850°C )，經(jīng)上升管、橋管引入集氣管，在橋管中通過噴淋氨水將荒煤 氣中的焦油等大分子含碳物質除掉，同時焦爐煤氣被冷卻至85°C左右。該工藝不僅未利用 焦油所含的物理熱和化學能，同時也使得焦爐荒煤氣的高溫余熱被白白浪費掉。


【發(fā)明內容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術存在的問題和缺陷，本發(fā)明提供一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置 和方法，目的是合理利用焦爐荒煤氣的余熱，高效回收利用焦油并有效提高焦爐煤氣產(chǎn)量。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的裝置包括催化裂解反應器、催化劑再生器、氣固分離器、空氣預 熱器、余熱鍋爐和給料裝置，所述的催化裂解反應器下端進氣口與焦爐炭化室煤氣出口連 接，側進料口與給料裝置連接，上端出料口與氣固分離器連接；氣固分離器的上端出氣口與 余熱鍋爐連接，下端出料口與催化劑再生器的上端進料口連接；催化劑再生器的下端出料 口與給料裝置連接，側端的空氣入口與空氣預熱器的熱空氣出口連接，側端的煙氣出口與 空氣預熱器的高溫煙氣進口連接。
[0005] 其中，所述的催化裂解反應器為流化床反應器，流化介質為粒徑20~500微米的焦 油裂解催化劑，催化劑通過給料裝置由催化劑再生器進入催化裂解反應器，焦爐炭化室出 來的高溫荒煤氣由催化裂解反應器底部進入，使催化劑顆粒形成流態(tài)化。
[0006] 所述催化劑再生器是下落床反應器或移動床反應器；當催化劑再生器是下落床反 應器時，催化劑再生器的上端進料口通過控制閥與氣固分離器連接，催化劑在催化裂解反 應器中靠自身重力和上行熱空氣的作用自上而下運動；當催化劑再生器是移動床反應器 時，由兩個移動床組成，每個移動床的上端進料口通過換向閥的物料出口、物料進口與氣固 分離器的下端出料口相連，下端出料口通過控制閥與給料裝置相連，側端的空氣入口與換 向閥的空氣出口相連，換向閥的空氣進口與空氣預熱器的熱空氣出口相連，側端的煙氣出 口通過控制閥與空氣預熱器的高溫煙氣進口連接，工作時兩個移動床一個為催化裂解反應 器提供催化劑，另一個引入熱空氣通入催化劑床層，實現(xiàn)催化劑再生，二者交替互換工作。
[0007] 采用上述裝置處理焦爐荒煤氣中焦油的方法，按照以下步驟進行： (1)將催化劑加入到催化劑再生器中，加料完成后封閉加料口，保持溫度為850~950°c， 通過給料裝置控制調節(jié)催化劑通入催化裂解反應器中的給料速度； (2) 向催化裂解反應器中通入750~900°C的高溫焦爐荒煤氣，使催化劑形成流態(tài)化，同 時荒煤氣中含有的焦油氣等大分子含碳化合物與催化劑充分接觸，發(fā)生催化裂解反應，而 后焦爐煤氣攜帶催化劑以及裂解反應產(chǎn)生的炭粒進入氣固分離器； (3) 經(jīng)氣固分離后，焦爐煤氣進入余熱鍋爐進一步回收余熱，產(chǎn)生的蒸汽并入蒸汽管網(wǎng) 中，固體顆粒進入催化劑再生器中，空氣預熱器中引入冷空氣，加熱到850°C以上后通入催 化劑再生器中，固體顆粒與熱空氣接觸，固體顆粒表面的積碳、焦狀物以及夾雜在催化劑顆 粒中的炭顆粒燃燒殆盡，實現(xiàn)催化劑的再生，產(chǎn)生的高溫煙氣溫度至少為900°C，從催化劑 再生器的煙氣出口進入到空氣預熱器的高溫煙氣進口中，用于加熱冷空氣。
[0008] 其中，當所采用的催化劑再生器為下落床反應器時，返回催化劑再生器的固體顆 粒是在下落過程中與通入的熱空氣接觸發(fā)生燃燒和〇) 2脫附反應；當采用的催化劑再生器 由兩個移動床反應器組成時，將催化劑加入到催化劑再生器的一個移動床中，由該移動床 經(jīng)給料裝置將催化劑送入催化裂解反應器中，通過調節(jié)控制閥和換向閥，使空氣預熱器的 熱空氣出口與另一個移動床側端的空氣入口相連，經(jīng)氣固分離的固體顆粒通過換向閥返回 催化劑再生器的另一個移動床中，熱空氣通入到移動床的催化劑床層與固體顆粒接觸發(fā)生 燃燒和〇) 2脫附反應，當供給催化劑的移動床中的催化劑排料完畢后，調整控制閥和換向 閥，兩個移動床交換工作，由另一個移動床通過給料裝置供給催化劑，實現(xiàn)裝置的連續(xù)穩(wěn)定 運行。
[0009] 所述催化劑是CaO基的催化劑，是由醋酸鈣或氫氧化鈣煅燒制得的CaO或含碳酸 鈣的礦石煅燒制得的CaO。
[0010] 所述催化裂解反應器是利用焦爐荒煤氣和催化劑自身高溫熱量維持催化裂解反 應器內溫度在750°C ~850°C。 toon] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點和有益效果是： 本發(fā)明方法選用的CaO基催化劑除作為催化劑催化焦油裂解反應外，還將吸附裂解反 應產(chǎn)生的CO2以及焦爐荒煤氣中原有的CO 2，進一步促使焦油裂解反應的進程，提高焦爐煤 氣產(chǎn)量和熱值，催化裂解反應器中所涉及的主要反應為：

【權利要求】
1. 一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置，其特征在于包括催化裂解反應器、催化劑再生 器、氣固分離器、空氣預熱器、余熱鍋爐和給料裝置；所述的催化裂解反應器下端進氣口與 焦爐炭化室煤氣出口連接，側進料口與給料裝置連接，上端出料口與氣固分離器連接；氣固 分離器的上端出氣口與余熱鍋爐連接，下端出料口與催化劑再生器的上端進料口連接；催 化劑再生器的下端出料口與給料裝置連接，側端的空氣入口與空氣預熱器的熱空氣出口連 接，側端的煙氣出口與空氣預熱器的高溫煙氣進口連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置，其特征在于所述的催化 裂解反應器為流化床反應器，流化介質為粒徑20~500微米的焦油裂解催化劑顆粒，催化劑 通過給料裝置由催化劑再生器進入催化裂解反應器，焦爐炭化室出來的高溫荒煤氣由催化 裂解反應器下端進氣口進入，使催化劑顆粒形成流態(tài)化。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種處理焦爐荒煤氣中焦油的裝置，其特征在于所述催化劑 再生器是下落床反應器或移動床反應器； 當催化劑再生器是下落床反應器時，催化劑再生器的上端進料口通過控制閥與氣固分 離器連接，催化劑在催化裂解反應器中靠自身重力和上行熱空氣的作用自上而下運動； 當催化劑再生器是移動床反應器時，由兩個移動床組成，每個移動床的上端進料口通 過換向閥的物料出口、物料進口與氣固分離器的下端出料口相連，下端出料口通過控制閥 與給料裝置相連，側端的空氣入口與換向閥的空氣出口相連，換向閥的空氣進口與空氣預 熱器的熱空氣出口相連，側端的煙氣出口通過控制閥與空氣預熱器的高溫煙氣進口連接， 工作時兩個移動床一個為催化裂解反應器提供催化劑，另一個引入熱空氣通入催化劑床 層，實現(xiàn)催化劑再生，二者交替互換工作。
4. 采用權利要求1所述的裝置處理焦爐荒煤氣中焦油的方法，其特征在于按照以下步 驟進行： (1) 將催化劑加入到催化劑再生器中，加料完成后封閉加料口，保持溫度為850~950°C， 通過給料裝置控制調節(jié)催化劑通入催化裂解反應器中的給料速度； (2) 向催化裂解反應器中通入750~900°C的高溫焦爐荒煤氣，使催化劑形成流態(tài)化，同 時荒煤氣中含有的焦油氣等大分子含碳化合物與催化劑充分接觸，發(fā)生催化裂解反應，而 后焦爐煤氣攜帶催化劑以及裂解反應產(chǎn)生的炭粒進入氣固分離器； (3) 經(jīng)氣固分離后，焦爐煤氣進入余熱鍋爐進一步回收余熱，產(chǎn)生的蒸汽并入蒸汽管網(wǎng) 中，固體顆粒進入催化劑再生器中，空氣預熱器中引入冷空氣，加熱到850°C以上后通入催 化劑再生器中，固體顆粒與熱空氣接觸，固體顆粒表面的積碳、焦狀物以及夾雜在催化劑顆 粒中的炭顆粒燃燒殆盡，實現(xiàn)催化劑的再生，產(chǎn)生的高溫煙氣溫度至少為900°C，從催化劑 再生器的煙氣出口進入到空氣預熱器的高溫煙氣進口中，用于加熱冷空氣。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種處理焦爐荒煤氣中焦油的方法，其特征在于當所采用的 催化劑再生器為下落床反應器時，返回催化劑再生器的固體顆粒是在下落過程中與通入的 熱空氣接觸發(fā)生燃燒和C02脫附反應； 當采用的催化劑再生器由兩個移動床反應器組成時，將催化劑加入到催化劑再生器的 一個移動床中，由該移動床經(jīng)給料裝置將催化劑送入催化裂解反應器中，通過調節(jié)控制閥 和換向閥，使空氣預熱器的熱空氣出口與另一個移動床側端的空氣入口相連，經(jīng)氣固分離 的固體顆粒通過換向閥返回催化劑再生器的另一個移動床中，熱空氣通入到移動床的催化 劑床層與固體顆粒接觸發(fā)生燃燒和〇)2脫附反應，當供給催化劑的移動床中的催化劑排料 完畢后，調整控制閥和換向閥，兩個移動床交換工作，由另一個移動床通過給料裝置供給催 化劑，實現(xiàn)裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。
6. 根據(jù)權利要求4所述的一種處理焦爐荒煤氣中焦油的方法，其特征在于所述催化劑 是粒徑20~500微米的CaO基催化劑，是由醋酸鈣或氫氧化鈣煅燒制得的CaO或含碳酸鈣的 礦石煅燒制得的CaO。
7. 根據(jù)權利要求4所述的一種處理焦爐荒煤氣中焦油的方法，其特征在于所述催 化裂解反應器是利用焦爐荒煤氣和催化劑自身高溫熱量維持催化裂解反應器內溫度在 750~850°C。
【文檔編號】C10K1/34GK104498107SQ201410807691
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權日:2014年12月23日
【發(fā)明者】于慶波, 謝華清, 劉軍祥, 秦勤 申請人:東北大學