荒煤气性质研究与余热综合利用

ａ
ｌｏｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｗａｓｔｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｆａｃｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ
ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ｔｈｅ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｕｒｇｅｎｔ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｈｏｗ
ｔｏ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ
Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ，ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｇａｓ，ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ，ｔａｒ，ｃｒｕｄｅ ｂｅｎｚｅｎｅ
ａｎｄ
ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｋｅ—Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ
ｔｈｕｓ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｓ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｏｆ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｏｌｅｒ．Ｉｔ’Ｓ ｖｅｒｙ
ｔｏ
ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ
ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ ｏｆ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ，ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅ
ｑｕｉｃｋｌｙ ｄｒｏｐｐｅｄ ｔｏ ８０－９０℃，ｍｏｓｔ ｏｆｔａｒ ｆｒｏｍ Ｃｏｋｅ・Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ ａｑｕｅｏｕｓ
７０－８０℃ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ
ａｍｍｏｎｉａ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓｔｅ ｇａｓ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｃｏｋｅ—Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｉｎｔｏ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ
ｃｏｋｅ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｎｏｗ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ
ａ ｖａｒｉｅｔｙ
ａｎｄ ｔｅｎｄ ｔｏ
ｏｆｒａｗ ｇａｓ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｂｕｔ ｉｔ ｈａｓ ｎｏｔ ｂｅｅｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．
ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｗｅ ａｉｓｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍｅｄｉｕｍ
ｕｓｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｇａｓ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．
ｈｅａｔ ｃａｓｃａｄｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍｓ，ａｎｄ
ｏｒ
ｄｉｒｅｃｔ
ｏｒ
ｉｎｄｉｒｅｃｔ
ｑｕｅｎｃｈ，ａｎｄ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ
ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ
ｔｈｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｅａｔ ｓｉｎｋ，ｗｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ
．ＩＩ．
大连理工大学专业学位硕士学位论文
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｇａｓ ｈｅａｔ ｃａｓｃａｄｅ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ．Ｉｍｉｔａｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｏｆｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｒａｃｋｉｎｇ，ｄｅｌａｙｅｄ ｃｏｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｉｌ ｇａｓ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ
Ｆｉｒｓｔｉｌｙ，Ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｏｋｅ—Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ，ｔｈｅ ｇａｓ ｄｅｗ ｃｏｋｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｔ
ｐｏｉｎｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ
ｈｉ曲ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｎ
ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｌｏｗ ｃａｌｏｒｉｅ
Ｋｅｙ
Ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ
Ｒａｗ
Ｇａｓ；Ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ；Ｑｕｅｎｃｈ；ｌｉｔｈｉｕｍ
ｂｒｏｍｉｄｅ ａｂｓｏｒｂｔｉｏｎ
ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ；ＡＨＴ
．ＩＩＩ．
荒煤气性质研究与余热综合利用
目
摘
初冷器体积庞大。
由于荒煤气的成分很复杂，且高温下易结焦，从而使荒煤气余热回收的难度很大。 虽然现阶段已有各种荒煤气余热回收的技术和方法，但均因回收效率低、稳定性差等问 题，而未能得到有效的推广应用。 本文研究了荒煤气的基本性质，考察了高温下荒煤气露点腐蚀和高温结焦特性，并 结合化产工段低温热阱，提出了适合实际工况的荒煤气余热梯级回收，综合利用方案。 通过借鉴石油石化系统中烃类热裂解、催化裂化、延迟焦化等工艺中的高温油气热量回 收方法，提出荒煤气高温、中温、低温段热量梯级回收方案，通过直接急冷或间接急冷， 以及利用溴化锂制冷机热泵技术，实现荒煤气低温热量的综合利用。 关键词：荒煤气；余热；急冷；溴化锂吸收式制冷；ＡＨＴ
ａ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｎｅｒｇｙ
ｏｎ
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈａｓ ｅｃｏｎｏｍｙ ｐｒｏｇｒｅｓｓ．
ｆａｒ－ｒｅａｃｈｉｎｇ ｉｍｐａｃｔ
１．１．１荒煤气组成……………………………………………………………３ １．１．２荒煤气露点……………………………………………………………４ １．１．３荒煤气结焦问题………………………………………………………４
１．２焦化化产工段热源分布………………………………………………………４
１．２．１荒煤气初步冷却………………………………………………………４ １．２．２蒸氨工段………………………………………………………………６
ｕｓｅｓ
ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ．Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｋｅ—Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ ｔｏ
ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｃｏｏｌ
２０－２３。Ｃ．Ｔｈｅ
ｈｅａｔ ｗｈｉｃｈ ｔｏｋｅｎ ａｗａｙ ｂｙ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｍａｄｅ ｂｙ
录
要……………………………………………………………………………………………………………一Ｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ…………………………………………………………………………………………………………．．．．．ＩＩ
引
１
言………………………………………………………………………………………………一１ 文献综述……………………………………………………………………………．．３ １．１荒煤气组成及性质……………………………………………………………３
ｌｏｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｗａｓｔｅ．Ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｂａｃｋｗａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ，ｔｈｅ ｒｏｕｇｈ ｍｏｄｅ ｏｆ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｃａｕｓｅｓ
ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ｎｅｅｄ ｆｏｒ ｆｍｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｍａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ
ｃａｕｓｅｓ ｓｅｖｅｒｅ
专业学位硕士学位论文
荒煤气性质研究与余热综合利用
Ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ ａｎｄ
ｎＩｌＺａｎｏｎ Ｃｏｍｏｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｏｍｏＵ ｔｉｌ娩ａｔｉｏｎ
Ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ
学
号：
ｊ１２Ｑ邳旦
呈Ｑ！垒二墨二！璺
完成日期：
大连理工大学
Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
大连理工大学学位论文独创性声明
作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ａｎｄ ｎａ－ｔｉｏｎａｌ
Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ｉｓ Ｉｎ ｔｅｒｍ ｏｆｈｅａｔ ｏｆＣｏｋｅ
ｏｖｅｎ
６５０～７５０℃，
ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｃｏｋｅ—Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ’Ｓｅｎｓｉｂｌｅ ｈｅａｔ ｍａｋｅｓ ｕｐ ３６ ｐｅｒｃｅｎｔ．
ｆｉｎｉｓｈ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ ｃｏｏｌｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｕｔ
ａ
ａｍｍｏｎｉａ，ａｎｄ
ｔｈｅ ｈｅａｔ ｏｆ ｈｉ【ｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ Ｓｅｒｉｏｕｓ ｄｅｖａｌｕａｔｅｄ ｉｎｔｏ
ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ ｏｆ
学位论文题目：
蕴！！蜷至！麦盈弱墨主盆缝短垒塑！单
作者签名：一蓬曛】约鞋．一一日期：兰生年—左月—丛日
大连理工大学专业学位硕士学位论文
摘
要
炼焦工业是钢铁工业的耗能大户，存在许多余热浪费现象。落后的生产技术，粗犷 的生产方式以及设备特点，不仅造成大量余热浪费，而且引起了环境污染。面对日益严 峻的环境形势及精细化生产的迫切需要，余热回收显得格外重要。如何实现余热回收， 降低生产综合能耗，对企业的发展和国民经济的进步影响深远。 从焦炉炭化室逸出的荒煤气温度为６５０，、－，７５０℃，就焦炉产物带出的热量而言，荒煤 气显热占３６％左右。荒煤气的成分很复杂，主要由净煤气、水蒸气、焦油、粗苯等组成， 荒煤气冷却是后续荒煤气净化得到净煤气的基础。传统的荒煤气急冷采用了先直接急冷 后间接冷却工艺。直接急冷采用７０～８０℃循环氨水喷淋高温荒煤气，使荒煤气的温度瞬 间降至８０－－９０℃，荒煤气中的大部分焦油杂质进入循环氨水中，实现了荒煤气的冷却和 初步除杂过程，但荒煤气中蕴含的高温热量贬值严重，大部分的高温热量用于汽化循环 氨水，变成了低温的氨水汽化潜热。后续的间接冷却过程采用循环水带走荒煤气中的热 量，使荒煤气降至２０Ｎ２３＂Ｃ。循环水带走的热量不仅包括急冷过程中产生的氨与水蒸汽 的潜热，而且包括荒煤气急冷过程中自身重组分冷凝潜热及显热，因此循环水耗量很大，
荒煤气性质研究与余热综合利用
Ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ ａｎｄ Ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｃｏｋｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｓ ｅｘｉｓｔｓ
ａ
ａ
ｌａｒｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｗｈｅｒｅ ｔｈｅｒｅ
１．２．３脱硫工段………………………………………………………………６
１．２．４脱苯工段………………………………………………………………７ １．３现有荒煤气余热回收技术……………………………………………………７ １．３．１上升管汽化冷却技术…………………………………………………７ １．３．２导热油夹套技术………………………………………………………８ １．３－３热管式换热技术………………………………………………………８ １．３．４余热锅炉换热技术……………………………………………………９ １．３．５氮气换热技术………………………………………………………．．１ ０
ｕｓｅｓ
ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆｇａｓ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒａｗ ｇａｓ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ
ｉｎｄｉｒｅｃｔ
ｃｏｏｌｉｎｇ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｄｉｒｅｃｔ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｄｉｒｅｃｔ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｕｓｉｎｇ
ｂｏｔｈ ｑｕｅｎｃｈ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ａｎｄ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ ｏｆ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｂｌｅ ｈｅａｔ ｏｆ Ｃｏｋｅ－Ｏｖｅｎ Ｒａｗ Ｇａｓ ｗｈｅｎ ｉｔｓ ｑｕｅｎｃｈｅｄ．