本實用新型屬于煤化工領域中熱解油氣的處理系統，具體的說，是煤熱解與電石生產相耦合的過程中，處理熱解油氣以便獲得輕質燃料及粘結劑焦油的系統。

背景技術：

電石新工藝是指將低階粉煤與石灰均勻混合，在粘結劑作用下捏合成球團(>3mm)，球團先經蓄熱式旋轉床熱解生成熱解氣、焦油以及熱解固體，熱解固體物料被熱輸送至電石爐生產電石。該工藝是煤炭分質梯級利用的一種有效途徑，與熱解過程進行耦合顯著降低了電石生產的能耗，并副產焦油和煤氣。

電石新工藝中球團的熱解溫度為600～900℃，生成的焦油重質組分相對較多，占45％以上，一般將焦油作為燃料使用，沒有獲得充分利用。由于熱解過程與常規煤的焦化煉焦不同，此過程生成的焦油粘度較大，焦油中機械雜質及甲苯不溶物含量較高，常規的煉焦工藝中荒煤氣的回收方法不適合該工藝，所以亟需根據新工藝的特點提出新的熱解油氣的處理方法，使熱解油氣獲得綜合利用。

技術實現要素：

本實用新型針對現有生產電石新工藝中產生的焦油不能被充分利用的缺陷，提出一種生產電石新工藝中熱解油氣的處理系統。

本實用新型是應用于一種電石生產新工藝中熱解油氣的處理過程，是針對電石生產新工藝中產生的熱解焦油偏重，大部分直接作為重質燃料出售，沒有真正達到低階煤分質梯級利用的目的的不足而提出的，鑒于電石新工藝中要使用粘結劑用于電石原料的成型，本實用新型將在熱解油氣的回收過程中產出合格粘度的焦油，作為粉煤和石灰成型的有效粘結劑組分，可以顯著降低粘結劑成本；同時粘結劑焦油在熱解過程中再次被熱解，增加輕質焦油和熱解氣體，從而提高電石生產新工藝的經濟性。

本實用新型是通過如下技術方案來實現上述目的：

一種生產電石新工藝中熱解油氣的處理系統，包括：電石生產裝置、急冷塔和閃蒸罐；所述電石生產裝置設有粘結劑入口、熱解油氣出口；所述急冷塔設有熱解油氣入口、重質焦油出口；所述閃蒸罐設有重質焦油入口、粘結劑焦油出口；其中，所述熱解油氣出口連接所述熱解油氣入口，所述重質焦油出口連接所述重質焦油入口，所述粘結劑焦油出口連接所述粘結劑入口。

作為優選實施方式，所述急冷塔設有急冷油入口，所述重質焦油出口連接所述急冷油入口。

本實用新型處理系統進一步包括重質焦油儲罐，所述重質焦油儲罐設有入口和出口，所述入口連接所述重質焦油出口，所述出口連接所述急冷油入口。

本實用新型處理系統進一步包括分餾塔，所述分餾塔設有原料入口；所述急冷塔設有初冷油氣出口，所述閃蒸罐設有輕組分出口，所述初冷油氣出口、所述輕組分出口連接所述原料入口。

本實用新型處理系統還可進一步包括氣體分離裝置，所述氣體分離裝置設有氣體入口；所述電石生產裝置設有尾氣出口，所述分餾塔設有熱解氣出口，所述尾氣出口、所述熱解氣出口連接所述氣體入口。

其中，所述急冷油的溫度為40～90℃；所述初冷油氣的溫度為360～385℃。

本實用新型是在電石生產新工藝中通過對熱解油氣的回收，獲得電石原料成型用的粘結劑焦油，同時獲得輕質燃料餾分，如石腦油餾分、柴油餾分及蠟油餾分。采用重質焦油噴淋冷卻熱解油氣，冷卻下來的重質焦油經進一步閃蒸出輕質組分后獲得作為電石原料成型的粘結劑，初冷焦油和閃蒸輕質組分進入精餾塔獲得輕質燃料餾分，電石尾氣和熱解氣去氣體分離單元，獲得合成原料或燃料。

通過本實用新型的油氣回收方法既可以獲得適宜的粘結劑焦油，直接降低了新工藝核心技術的成型成本，又可以使作為粘結劑焦油的部分再次被熱解，進而獲得更多的輕質餾分及熱解氣體。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的電石生產新工藝中熱解油氣處理系統結構示意圖；

圖2為本實用新型提供的電石生產新工藝中熱解油氣處理方法流程示意圖。

附圖標記說明

1、粉煤，2、石灰，3、成型設備，4、成型混料，5、旋轉床熱解爐，6、熱解成型混料，7、熱解油氣，8、電石爐，9、電石，10、電石尾氣，11、急冷塔，12、重質焦油(冷卻介質)，13、初冷油氣，14、重質焦油儲罐，15、重質焦油，16、閃蒸器(減壓蒸餾塔)，17、輕組分，18、粘結劑焦油，19、分餾塔，20、熱解氣，21、氣體分離器，22、合成氣(CO、H₂)，23、燃料氣，24、石腦油餾分，25、柴油餾分，26、蠟油餾分。

具體實施方式

本實用新型公開一種生產電石新工藝中熱解油氣的處理系統。本實用新型在熱解油氣的回收過程中產出合格的粘結劑焦油，粘結劑焦油作為粉煤和石灰成型的有效粘結劑組分可以顯著降低粘結劑成本，同時粘結劑焦油在熱解過程中再次被熱解，增加輕質焦油和熱解氣體。

本實用新型提供的生產電石新工藝中熱解油氣的處理系統，包括電石生產裝置以及副產品的后續處理裝置。

具體來說，電石生產裝置包括依次連接的成型單元、熱解單元、電石冶煉單元。粉煤和石灰在粘結劑的作用下成型，成型混料被送入旋轉床熱解爐中熱解，產生熱解油氣和熱解成型混料；熱解成型混料被送入電石爐加熱，獲得電石。

副產品的后續處理裝置包括急冷單元、閃蒸單元。

從各單元的連接關系來說明，成型單元設有粘結劑入口、熱解油氣出口；急冷單元為急冷塔，急冷塔設有熱解油氣入口、重質焦油出口；閃蒸單元為閃蒸罐，閃蒸罐設有重質焦油入口、粘結劑焦油出口；其中，熱解油氣出口連接熱解油氣入口，重質焦油出口連接重質焦油入口，粘結劑焦油出口連接粘結劑入口。也就是說，旋轉床熱解爐產生的熱解油氣被送入急冷單元，得初冷油氣和重質焦油，重質焦油在閃蒸單元閃蒸后所得焦油被送入成型單元，用于原料的粘結劑。

本實用新型還可以進一步包括分餾單元、氣體分離單元等對熱解油氣中分離出來的輕組分進行處理的裝備。急冷單元得到的初冷油氣被依次送入分餾單元和氣體分離單元做進一步處理，得到輕質餾分、成原料以及燃料氣。

本實用新型收集生產電石所得的副產品熱解油氣，處理得到粘度較大的焦油，將該焦油送入成型單元中，充當粉煤和石灰的粘結劑，既解決了粘度大的焦油不能被充分利用的難題，同時熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、粘結劑焦油、合成氣及燃料氣，各餾分可進一步加氫處理獲得輕質燃料油品。

下面結合圖1、圖2所示的實施例對本實用新型做進一步說明，但是實施例并不因此而限制本實用新型的使用范圍。

如圖1所示，生產電石新工藝中熱解油氣的處理系統包括成型單元、熱解單元、電石冶煉單元、急冷單元、閃蒸單元、分餾單元、氣體分離單元。

所述成型單元包括成型設備3。成型設備3設有粉煤入口、石灰入口及粘結劑焦油入口管線、成型混料出口；粉煤1、石灰2分別由粉煤入口、石灰入口被投入成型設備3。粘結劑焦油18被由粘結劑焦油入口管線導入成型設備3。粉煤1、石灰2在粘結劑焦油18的作用下，被壓制成成型混料4，由成型混料出口排出成型設備3。

所述熱解單元包括旋轉床熱解爐5。旋轉床熱解爐5設有熱解成型混料出口、熱解油氣出口，所述旋轉床熱解爐5與成型設備3相連。成型混料4在旋轉床熱解爐5內熱解，得到熱解成型混料6和熱解油氣7，分別由熱解成型混料出口、熱解油氣出口被排出旋轉床熱解爐5。

所述電石冶煉單元包括電石爐8。電石爐8電石出口和電石尾氣出口10，電石爐8通過熱解成型混料出口與旋轉床熱解爐5相連。熱解成型混料6在電石爐8中加熱，得到電石9和電石尾氣10。

所述急冷單元包括急冷塔11。所述急冷塔11下部設置熱解油氣進口，頂部設置初冷油氣出口，上部設置急冷油進口。熱解油氣進口通過管線與旋轉床的熱解油氣出口相連。急冷塔11的底部設置重質焦油出口，與重質焦油儲罐14相連。熱解油氣7由塔下部的熱解油氣進口進入急冷塔11，向上移動的過程中，遇到塔內上部噴淋下來的冷卻介質12冷卻。未被冷卻的氣體為初冷油氣13，由塔頂部的初冷油氣出口排出。被冷卻的液體組分為重質焦油，從重質焦油出口排出給閃蒸罐。

作為優選實施方式，本實用新型還包括重質焦油儲罐14，重質焦油儲罐設有入口和出口，入口連接急冷塔11上部的的重質焦油出口，出口連接閃蒸罐的急冷油入口。重質焦油儲罐14內的部分重質焦油由急冷塔11上部的急冷油進口送入急冷塔11，用來作為冷卻熱解油氣的冷卻介質12。重質焦油儲罐14收集重質焦油，部分作為冷卻介質，部分去閃蒸，使操作易于實現。

所述閃蒸單元包括閃蒸罐16。閃蒸罐16下部設置重質焦油進口，通過管線與重質焦油儲罐14相連，頂部設置輕組分出口，通過管線與分餾塔19相連，底部設置粘結劑焦油出口，通過管線與成型設備3相連。重質焦油在閃蒸罐16閃蒸，得到氣態的輕組分17和具有較好粘稠度的粘結劑焦油18。粘結劑焦油18由粘結劑焦油出口被送入成型設備3做粘結劑用。輕組分17由輕組分出口進入分餾塔19。

所述分餾單元包括分餾塔19。分餾塔19下部設置進料口，通過管線與急冷塔11相連，頂部設置熱解氣出口，從上之下依次設置石腦油餾分側線抽出口、柴油餾分側線抽出口，底部設置蠟油餾分抽出口。由急冷塔11產生的初冷油氣和閃蒸罐16產生的輕組分17作為原料，由進料口進入分餾塔19，分餾后得到熱解氣20、石腦油餾分24，柴油餾分25、蠟油餾分26，分別排出分餾塔19。

所述氣體分離單元包括氣體分離器21。所述氣體分離器21設置合成氣出口、燃料氣出口。進氣口通過管線與電石爐尾氣出口和分餾塔熱解氣出口相連。電石爐尾氣10和熱解氣20在氣體分離器21中被分離為合成氣22(成分為CO、H₂)，燃料氣23。

本實用新型處理系統在生產電石新工藝中的處理熱解油氣的方法包括：

急冷：將電石生產裝置產生的熱解油氣送入急冷塔，在冷卻油的噴淋下冷卻，得到重質焦油和初冷油氣；

閃蒸：將重質焦油閃蒸除去輕質組分后獲得粘結劑焦油，將粘結劑焦油送入電石生產裝置做粘結劑。

圖2顯示的是采用上述處理系統實施生產電石新工藝中的處理方法，為本實用新型的一實施例，在生產電石新工藝中的過程中，熱解原料產生熱解油氣，處理熱解油氣的具體過程包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔作冷卻介質，一部分重質焦油進入閃蒸罐，經閃蒸罐除去輕質組分后獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)與閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H₂)作為合成原料或制氫原料，其它組分氣可作為燃料氣。

本實用新型中旋轉床熱解油氣的溫度為600～900℃，作為冷卻介質的重質焦油的溫度為40～90℃，熱解油氣被冷卻至360～385℃，獲得初冷油氣。閃蒸溫度為280～350℃。

需要說明的是，上述圖1實施例中的重質焦油閃蒸罐16也可以采用減壓蒸餾塔來代替，相應地，圖2中的閃蒸步驟用減壓深拔來代替。減壓蒸餾深拔終溫540～565℃，閃蒸和減壓深拔的目的是減少重質焦油中的輕質組分，保證粘結劑焦油的指標。

本實用新型中粉煤和石灰成型過程中加入粘結劑焦油的量為2～8％(占粘結總質量的百分數)。

下面提供具體實施例，對本實用新型進行詳細的說明。

本實用新型中的實施例采用某地褐煤為碳基原料，褐煤主要性質見表1，生石灰為鈣基原料，其中CaO含量為94％(質量分數)。

表1褐煤主要性質

實施例1

經干燥的粉狀褐煤、石灰進入成型設備，攪拌均勻后加入6％的粘結劑焦油以及其它粘結劑組分(粘土、水玻璃等)在對輥成型設備上成型，成型混料進入旋轉床熱解爐進行熱解，熱解后的成型混料進入電石爐生成電石及電石尾氣，熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、合成氣及燃料氣。

熱解油氣及電石尾氣的處理方法，具體包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐750℃的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用60℃的重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油，未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)被冷卻至370℃；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔做冷卻介質，一部分重質焦油進入閃蒸罐，在320℃下閃蒸除去輕質組分后獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)和閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H2)和其它組分氣作為燃料氣。

反應主要產物組成及性質見表2。

實施例2

經干燥的粉狀褐煤、石灰進入成型設備，攪拌均勻后加入4％的粘結劑焦油以及其它粘結劑組分(粘土、水玻璃等，同實施例1)在對輥成型設備上成型，成型混料進入旋轉床熱解爐進行熱解，熱解后的成型混料進入電石爐生成電石及電石尾氣，熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、合成氣及燃料氣。

熱解油氣及電石尾氣的處理方法，具體包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐800℃的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用40℃的重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油，未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)被冷卻至385℃；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔做冷卻介質，一部分重質焦油進入減壓蒸餾塔，減壓蒸餾塔深拔溫度為550℃，獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)和閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H₂)和其它組分氣作為燃料氣。

反應主要產物組成及性質見表2。

實施例3

經干燥的粉狀褐煤、石灰進入成型設備，攪拌均勻后加入2％的粘結劑焦油以及其它粘結劑組分(粘土、水玻璃等，同實施例1)在對輥成型設備上成型，成型混料進入旋轉床熱解爐進行熱解，熱解后的成型混料進入電石爐生成電石及電石尾氣，熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、合成氣及燃料氣。

熱解油氣及電石尾氣的處理方法，具體包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐600℃的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用90℃的重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油，未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)被冷卻至385℃；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔做冷卻介質，一部分重質焦油進入閃蒸罐，在350℃下閃蒸除去輕質組分后獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)和閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H₂)和其它組分氣作為燃料氣。

反應主要產物組成及性質見表2。

實施例4

經干燥的粉狀褐煤、石灰進入成型設備，攪拌均勻后加入7％的粘結劑焦油以及其它粘結劑組分(粘土、水玻璃等，同實施例1)在對輥成型設備上成型，成型混料進入旋轉床熱解爐進行熱解，熱解后的成型混料進入電石爐生成電石及電石尾氣，熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、合成氣及燃料氣。

熱解油氣及電石尾氣的處理方法，具體包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐700℃的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用80℃的重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油，未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)被冷卻至360℃；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔做冷卻介質，一部分重質焦油進入閃蒸罐，在280℃下閃蒸除去輕質組分后獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)和閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H₂)和其它組分氣作為燃料氣。

反應主要產物組成及性質見表2。

實施例5

經干燥的粉狀褐煤、石灰進入成型設備，攪拌均勻后加入3％的粘結劑焦油以及其它粘結劑組分(粘土、水玻璃等，同實施例1)在對輥成型設備上成型，成型混料進入旋轉床熱解爐進行熱解，熱解后的成型混料進入電石爐生成電石及電石尾氣，熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、合成氣及燃料氣。

熱解油氣及電石尾氣的處理方法，具體包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐900℃的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用90℃的重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油，未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)被冷卻至370℃；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔做冷卻介質，一部分重質焦油進入減壓蒸餾塔，減壓蒸餾塔深拔溫度為540℃，獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)和閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H₂)和其它組分氣作為燃料氣。

反應主要產物組成及性質見表2。

實施例6

經干燥的粉狀褐煤、石灰進入成型設備，攪拌均勻后加入8％的粘結劑焦油以及其它粘結劑組分(粘土、水玻璃等，同實施例1)在對輥成型設備上成型，成型混料進入旋轉床熱解爐進行熱解，熱解后的成型混料進入電石爐生成電石及電石尾氣，熱解油氣和電石尾氣分別經過后續單元處理，以便獲得石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分、合成氣及燃料氣。

熱解油氣及電石尾氣的處理方法，具體包括以下步驟：

(1)自旋轉床熱解爐650℃的熱解油氣進入急冷塔，在急冷塔中利用50℃的重質焦油作為冷卻介質，通過噴淋冷卻方式冷卻熱解油氣中的重質焦油，未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)被冷卻至360℃；

(2)重質焦油進入重質焦油儲罐，一部分返回急冷塔做冷卻介質，一部分重質焦油進入減壓蒸餾塔，減壓蒸餾塔深拔溫度為565℃，獲得粘結劑焦油，粘結劑焦油輸送至成型單元作粘結劑；

(3)急冷塔未被冷卻的熱解油氣(初冷油氣)和閃蒸罐來的輕質組分一起進入分餾塔，獲得熱解氣、各焦油餾分(石腦油餾分、柴油餾分、蠟油餾分)；

(4)熱解氣和電石尾氣一起進入氣體分離單元，分離出合成氣(CO、H₂)和其它組分氣作為燃料氣。

反應主要產物組成及性質見表2。

表2反應產物主要組成及性質

本實用新型中所涉及的油氣處理方法尤其適用于生產電石新工藝中獲得粘結劑焦油，也適用于油頁巖、天然瀝青、油砂等需要獲得粘結劑瀝青的熱解過程。

電石新工藝中的粉煤成型是工藝的核心步驟之一，該方法通過工藝本身副產焦油粘結劑，既可以滿足成型要求，又能顯著降低外購粘結劑的成本，且作為粘結劑的重質焦油再次被熱解可以獲得輕質組分和氣體，以便提升電石新工藝的經濟性。

本實用新型公開的內容論及的是示例性實施例，在不脫離權利要求書界定的保護范圍的情況下，可以對本實用新型的各個實施例進行各種改變和修改。因此，所描述的實施例旨在涵蓋落在所附權利要求書的保護范圍內的所有此類改變、修改和變形。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括復數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分使用。