一种富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气装置及方法与流程

本发明涉及焦化生产节能环保，特别是涉及一种富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气装置及方法。

背景技术：

1、热回收焦炉炼焦过程中产生的荒煤气在炉内直接燃烧，为炼焦提供热量，为了回收燃烧后高温烟气的热量，目前流行的方式为通过余热锅炉，利用水吸收烟气的热量产生蒸汽，再用产生的蒸汽进汽轮机发电。每次转换过程均伴随能量的损失，导致热利用效率降低。热回收焦炉根据结构形式分为卧式和立式两种。

2、作为非主流的炼焦工艺，热回收焦炉因将所有荒煤气全部燃烧而一直没有得到快速发展。炼焦行业面临环保的压力巨大，热回收焦炉以其无“三废”排放的特点受到青睐和重视。但现阶段卧式热回收焦炉也因其热损失大、吨焦能耗高、资源浪费、co2排放量大等问题制约其推广应用。

3、在公开号为cn109485016a的专利申请中，涉及一种焦炉荒煤气直接水蒸汽重整制取氢气或氨的系统及方法，从焦炉出来的荒煤气直接进入非催化重整炉，首先与氧气进行反应将温度提高到1300℃～1500℃，然后与水蒸汽发生重整反应生成以h2、co为主的合成气，合成气经co变换、脱硫和气体分离后得到氢气，或者生成氨。

4、在公开号为cn109399564a的专利申请中，来自焦炉荒煤气集气管温度为550℃～800℃的焦炉荒煤气从蒸汽喷射泵的引射流体入口进入蒸汽喷射泵，并通过蒸汽喷射泵的工作流体过热蒸汽的抽引、混合和增压后，从重整炉的顶部侧面入口进入催化重整炉内部，该增压后的过热蒸汽和高温荒煤气，与从重整炉顶部喷入的氧气快速混合并发生高温燃烧反应，瞬间使重整炉内温度达到1200℃～1500℃，焦炉荒煤气中的含碳有机物与水蒸汽发生重整反应而生成以h2、co为主的合成气。

5、在公开号为cn201910045582.8的专利申请中，来自荒煤气集气管温度为600℃～800℃的焦炉荒煤气从非催化重整炉的顶部侧面进入非催化重整炉的内部，与从非催化重整炉的顶部喷入的蒸汽和氧气或空气混合气体快速混合并发生高温燃烧反应，瞬间使非催化重整炉内的温度达到1300℃～1500℃，焦炉荒煤气中的含碳有机物与水蒸汽发生重整反应而生成以co和h2为主的合成气。

6、然而，上述专利都是在化产回收焦炉基础上，通过上升管将焦炉荒煤气先引入集气管，由集气管输送到专用的重整炉内进行重整转化。这种工艺路线中荒煤气自身温度偏低，同时需要导出焦炉外集气管，过程中焦油等大分子易析出，影响荒煤气的正常输送，进而影响重整炉的正常操作。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够解决化产回收焦炉生产过程中“三废”排放处理难题，同时解决了卧式热回收焦炉生产效率低和能耗高等问题；通过对立式热回收焦炉立火道结构进行改造，重构炼焦工艺过程，在焦炉炭化室内炼焦的同时，直接在燃烧室立火道内进行不完全燃烧及重整反应，为炼焦提供热量的同时得到清洁的h2和co产品，实现资源化利用的同时提高产品附加值。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气装置，包括立式热回收焦炉和制氧装置，所述立式热回收焦炉用于炼焦，所述立式热回收焦炉的立火道内设置有两个燃烧区，其中一个所述燃烧区位于所述立式热回收焦炉的炭化室一侧，两个所述燃烧区之间设置有重整区，且所述重整区的两侧分别通过一助燃气道与两个所述燃烧区隔开，所述助燃气道上设置有多个高向分配口，所述高向分配口与对应的所述燃烧区和所述重整区连通，全部所述燃烧区的顶部和所述重整区的顶部均通过连通通道与所述炭化室的顶部连通；所述立火道的下部设置有分烟道，所述分烟道的下部设置有总烟道，所述制氧装置通过氧气管道与所述立火道的上部以及所述分烟道的侧部连通，以使所述炭化室通出的荒煤气与所述制氧装置通出的富氧气体在所述燃烧区发生燃烧反应，并在所述重整区发生不完全氧化的重整反应，且所述立火道通过斜道与所述分烟道连通，所述分烟道与所述总烟道连通，所述燃烧区生成的气体与所述重整区生成的气体能够在所述分烟道内继续进行重整反应生成还原性气体，并进入所述总烟道内；

4、还包括与所述总烟道依次连通的废热锅炉、除尘装置、脱碳装置、换热器、脱硫装置以及引风机，所述废热锅炉的管程进口用于通入所述还原性气体，以进行余热回收，所述除尘装置用于对所述还原性气体进行除尘，所述脱碳装置用于脱除所述还原性气体中的二氧化碳，所述换热器用于对所述还原性气体进行降温，所述脱硫装置用于脱除所述还原性气体中的硫化氢，所述引风机用于将所述还原性气体输送至合成气工段；所述废热锅炉的壳程出口与所述立火道的上部以及所述分烟道的侧部连通，以向所述立火道和所述分烟道内通入水蒸汽，所述脱碳装置的二氧化碳出口与所述立火道的上部以及所述分烟道的侧部连通，以向所述立火道和所述分烟道内通入二氧化碳。

5、优选的，还包括除氧器，所述换热器的壳程进口用于通入所述还原性气体，所述换热器的管程进口用于通入除盐水，所述换热器的管程出口与所述除氧器的进水口连通，所述除氧器的出水口与所述废热锅炉的壳程进口连通。

6、优选的，所述废热锅炉的壳程出口设置有两路水蒸汽管道，其中，一路所述水蒸汽管道与所述立火道的上部以及所述分烟道的侧部连通，另一路所述水蒸汽管路与发电工段连通。

7、优选的，所述重整区的高度与直径比为8-10.0：1.0。

8、优选的，所述氧气管道上设置有氧气调节阀，所述氧气调节阀与控制器电连接，所述控制器能够控制所述氧气调节阀的开度。

9、优选的，所述制氧装置为vpsa制氧站。

10、优选的，所述脱碳装置为psa脱碳装置。

11、优选的，所述脱硫装置为pds脱硫装置。

12、优选的，所述除尘装置为旋风式除尘器或者布袋式除尘器。

13、本发明还提供一种富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气方法，采用上述的富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气装置，包括以下步骤：

14、步骤一，使所述炭化室的顶部逸出的荒煤气通过所述连通通道进入所述燃烧区和所述重整区；

15、步骤二，通过所述制氧装置经所述氧气管道以及所述助燃气道向所述燃烧区和所述重整区通入富氧气体，使所述燃烧区的富氧气体与荒煤气发生燃烧反应，使所述重整区的富氧气体与荒煤气发生不完全氧化的重整反应，将荒煤气中的甲烷、粗苯、焦油转化为还原性气体，重整区生成的还原性气体与所述燃烧区生成的二氧化碳和水蒸汽进入所述分烟道后混合，通过所述制氧装置向所述分烟道内通入富氧气体，通过所述废热锅炉向所述立火道和所述分烟道内通入水蒸汽，通过所述脱碳装置向所述立火道和所述分烟道内通入二氧化碳，使还原性气体在所述分烟道内继续发生重整反应；

16、步骤三，使所述分烟道内的还原性气体经所述总烟道进入所述废热锅炉的管程进行余热回收，使所述废热锅炉的壳程内的锅炉上水与所述废热锅炉的管程内的还原性气体进行换热生成水蒸汽并通入所述立火道和所述分烟道；

17、步骤四，使所述废热锅炉的管程内的还原性气体进入所述除尘装置进行除尘；

18、步骤五，使所述除尘装置内的还原性气体进入所述脱碳装置脱除二氧化碳，使所述脱碳装置脱除的二氧化碳通入所述立火道和所述分烟道；

19、步骤六，使所述脱碳装置内的还原性气体进入所述换热器进行降温；

20、步骤七，使所述换热器内的还原性气体进入所述脱硫装置脱除硫化氢；

21、步骤八，通过所述引风机将所述脱硫装置内的还原性气体输送至所述合成气工段。

22、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

23、本发明提供的富氧焦炉荒煤气耦合重整制合成气装置，包括立式热回收焦炉和制氧装置，立式热回收焦炉用于炼焦，立式热回收焦炉的立火道内设置有两个燃烧区，其中一个燃烧区位于立式热回收焦炉的炭化室一侧，两个燃烧区之间设置有重整区，且重整区的两侧分别通过一助燃气道与两个燃烧区隔开，助燃气道上设置有多个高向分配口，高向分配口与对应的燃烧区和重整区连通，全部燃烧区的顶部和重整区的顶部均通过连通通道与炭化室的顶部连通；立火道的下部设置有分烟道，分烟道的下部设置有总烟道，制氧装置通过氧气管道与立火道的上部以及分烟道的侧部连通，以使炭化室通出的荒煤气与制氧装置通出的富氧气体在燃烧区发生燃烧反应，并在重整区发生不完全氧化的重整反应，且立火道通过斜道与分烟道连通，分烟道与总烟道连通，燃烧区生成的气体与重整区生成的气体能够在分烟道内继续进行重整反应生成还原性气体，并进入总烟道内；还包括与总烟道依次连通的废热锅炉、除尘装置、脱碳装置、换热器、脱硫装置以及引风机，废热锅炉的管程进口用于通入还原性气体，以进行余热回收，除尘装置用于对还原性气体进行除尘，脱碳装置用于脱除还原性气体中的二氧化碳，换热器用于对还原性气体进行降温，脱硫装置用于脱除还原性气体中的硫化氢，引风机用于将还原性气体输送至合成气工段；废热锅炉的壳程出口与立火道的上部以及分烟道的侧部连通，以向立火道和分烟道内通入水蒸汽，脱碳装置的二氧化碳出口与立火道的上部以及分烟道的侧部连通，以向立火道和分烟道内通入二氧化碳；本发明能够解决化产回收焦炉生产过程中“三废”排放处理难题，同时解决了卧式热回收焦炉生产效率低和能耗高等问题；通过对立式热回收焦炉立火道结构进行改造，重构炼焦工艺过程，在焦炉炭化室内炼焦的同时，直接在燃烧室立火道内进行不完全燃烧及重整反应，为炼焦提供热量的同时得到清洁的h2和co产品，实现资源化利用的同时提高产品附加值。