專利名稱：以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝，具體是關于一種以煤焦化工藝為主體、配合炭黑生產、煤焦油加工以及焦爐煤氣發(fā)電進行熱電聯(lián)產等工藝的“綠色”循環(huán)經濟工藝。
背景技術：
綠色循環(huán)經濟的主題是“減量化、再利用、資源化”，提倡源頭投入的消減、生產過程中的循環(huán)再利用、終端廢棄物的有價值回收。發(fā)展“循環(huán)經濟”可發(fā)揮資源的最大效力， 保護現(xiàn)有資源，延長總體資源的利用時間，還可減少資源的投入，充分節(jié)約和利用能源，同時也減少了對環(huán)境的污染，在工業(yè)發(fā)展中已被重點關注。煤炭作為國家重要的基礎能源和原料，在國民經濟中具有重要的戰(zhàn)略地位。而生產焦炭的煉焦煤更是作為特殊和稀缺煤種在各個國家都得到了戰(zhàn)略性的保護。將有限的資源形成產業(yè)間的代謝和共生耦合關系，大力發(fā)展資源綜合利用的綠色循環(huán)經濟鏈，是保障企業(yè)快速、高效、節(jié)能、減排的重要措施，同樣會為企業(yè)帶來巨大的經濟效益和社會效益。煤焦化裝置是最早實現(xiàn)煤炭化工利用的有效途徑，通過煤炭焦化可以獲得以冶金用焦炭、煤焦油以及焦爐煤氣等為主的焦化產品。煉焦裝置推出的紅焦溫度高達1100°C，如何對其熱量進行有效且合理的應用，是煉焦行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施。現(xiàn)有煉焦所用焦爐裝備有單熱式和復熱式兩種不同加熱方式的爐型，入爐煤在焦爐碳化室內隔絕空氣， 由燃氣加熱至溫度約1100°c，經過干燥、熱解、熔融、黏結、固化、收縮等過程最終制得焦炭， 焦炭成熟后紅焦由碳化室內推出焦爐，所產生的粗煤氣由焦爐爐頂部排出；紅焦推出時溫度約110(TC，遇空氣將會燃燒，所以需要進行冷卻熄焦處理得到冷卻焦炭。熄焦工藝有兩種，濕法熄焦工藝和干法熄焦工藝。濕法熄焦是用水直接噴灑在紅熱的焦炭上，將其溫度降低以阻止其燃燒。干法熄焦是用流動的氮氣對其進行降溫。相比于兩種熄焦工藝，干法熄焦使紅焦不致急劇冷卻而使焦炭裂紋增多、焦炭質量降低，而且可以回收紅焦大量的顯熱， 避免濕熄焦工藝產生的蒸汽夾帶殘留在焦炭內的酚、氰、硫化物等組分及粉塵造成空氣污染等(潘立慧，魏松波。干熄焦技術[M]。北京冶金工業(yè)出版社，200 。粗煤氣首先采用高壓氨水噴曬，一是降溫，二是中和掉其中的硫化氫、氰化氫、二氧化硫等酸性氣體。降溫后的粗煤氣經過電捕焦油器脫除焦油、濕法脫硫、酸洗脫氨、洗油脫苯等工序后成為凈焦爐煤氣，副產煤焦油、粗苯等產品。煤焦油也可進行脫水脫渣后進行精餾生產出粗酚油、脫酚油、 燃料油、工業(yè)萘、洗油、浙青、蒽油等化工產品，其中蒽油又是炭黑生產的優(yōu)質原料油。現(xiàn)有煉焦裝置中所用的熱源一般來自本裝置所產生的經過凈化處理的焦爐煤氣， 而焦爐煤氣作為煉焦裝置的能源，是低附加值利用的一條途徑。因為經過凈化處理的焦爐煤氣主要含有氫氣(54 59%)、甲烷04 觀％)、一氧化碳(5 7%)，還有少量的氮氣、烴、氧氣和二氧化碳等，可以用于發(fā)電、作為合成甲醇的原料、提純生產氫氣、生產天然氣、作為還原性氣體可以替代天然氣直接還原鐵等，總之，焦爐煤氣的綜合利用前景十分廣闊，而僅僅作為煉焦用燃料是巨大的浪費，更為嚴重的是，焦化行業(yè)甚至將剩余的焦爐煤氣直接燃燒放散到大氣中，不僅造成了能源浪費，而且污染了環(huán)境?，F(xiàn)有炭黑生產過程一般是將炭黑油經預熱器預熱后，再與預熱后的空氣在燃燒室內混合并充分燃燒，在約1800°C溫度下進行瞬間、高溫裂解獲得炭黑顆粒，將含有炭黑顆粒的高溫氣流(以下簡稱煙氣)急冷，使煙氣迅速冷卻以終止炭黑反應，然后繼續(xù)降溫，再用主旋風分離器、脈沖主袋濾器等收集炭黑顆粒并分離出氣體(即炭黑尾氣)。炭黑顆粒經進一步加工后得到符合質量標準的炭黑產品。炭黑尾氣主要含有一氧化碳、氫氣氮氣、水和少量二氧化碳、烴類、氧氣及痕量炭黑粉塵等。占炭黑成本70%以上的炭黑油直接關系到炭黑產品的質量和生產成本，一直成為炭黑生產商關注的焦點。目前，世界上使用的炭黑油大體可分三類。催化裂化澄清油及其它煉油廠作為副產品的渣油(簡稱FCC油)，乙烯裂解裝置的塔底油(或稱乙烯焦油，簡稱 CT油)和煤焦油及其餾出物如蒽油、防腐油等(簡稱CT油)。炭黑行業(yè)對原料油的質量要求是芳烴含量要高于70%或相關指數(shù)(BMCI) > 120，雜質、浙青類和膠質含量要少。而乙烯焦油作為炭黑油，噸炭黑產品的油耗居高不下，而作為炭黑油的CT油，蒽油是炭黑生產的優(yōu)質產品，但供應量有限，而煤焦油加工產出的浙青供過于求，因此可以將蒽油及其它煤焦油精餾餾出物和浙青調配為“原料油”(或稱調質油)作為炭黑原料油(炭黑油)，不同的工藝和技術調配出的炭黑油的性質不同，而炭黑油的性質直接決定了炭黑的生產成本和質量。炭黑生產用熱源是燃油或煤氣，通常使用煤焦油和焦爐煤氣。但煤焦油本身為數(shù)百種有機物的混合物，其中含有工業(yè)萘、酚油等重要有機化合物，這些有機化合物目前的主要來源還是依賴煤焦油的分離提取，如將煤焦油直接燃燒作為熱源是種資源的嚴重浪費， 所以配套焦爐煤氣作為熱源是更為經濟和可行的。但炭黑工業(yè)是典型的大氣污染源，在油爐法炭黑生產過程中，應用旋風除塵器和袋濾器收集煙氣中的炭黑后排放的炭黑尾氣溫度高(180 220°C )，還含有炭黑顆粒和水、一氧化碳、氫氣、甲烷、氧氣、二氧化碳、氮氣和微量硫化氫、二氧化硫等，成分復雜。炭黑顆粒和一氧化碳、氫氣和甲烷均屬于可燃性氣體，但熱值低(四00 3500KJ NnT3)，而且尾氣中殘留的炭黑粒子的粒徑很小QO 80nm)，濕度大(其相對濕度大于38%)，易在設備上結垢和堵塞、腐蝕設備，所以，如何利用這部分具有一定熱值的高溫炭黑尾氣一直是炭黑生產企業(yè)關注的難點。為此，以煤焦化為主體的循環(huán)經濟模式成為了焦化行業(yè)關注的重點，例如，江兩黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰?陳忠斌。炭黑尾氣在黑貓?zhí)亢诠揪C合利用的實踐。環(huán)保炭黑。 2010,27(3) :11-12)提出了一種炭黑生產過程與煉焦生產過程的循環(huán)經濟生產模式，該循環(huán)經濟模式具有很多優(yōu)點，一是把炭黑生產過程產生的尾氣直接作為煉焦過程所需的加熱燃燒氣，二是將炭黑尾氣用于尾氣鍋爐燃燒產生蒸汽發(fā)電；三是利用焦化企業(yè)副產的煤焦油，直接作為黑貓?zhí)亢诤兔航褂途频纳a原料，經煤焦油精制加工副產的蒽油也可作為炭黑生產的優(yōu)質原料油；四是煉焦生產副產尾氣(焦爐煤氣)可作為炭黑生產過程的燃料油來生產炭黑，同時焦爐煤氣可用于煤焦油精制過程的加熱源等。該循環(huán)經濟模式在資源綜合利用方面具有一定的優(yōu)勢，為企業(yè)發(fā)展壯大注入了強勁的活力。盡管科研人員和工程技術人員在以焦化為主體的循環(huán)經濟體中做了大量的工作， 但是，該循環(huán)經濟模式還有待于進一步的完善和技術創(chuàng)新，不僅致力于改變焦化行業(yè)長期 “有焦無化”的被動局面，還要加強并優(yōu)化組合焦化和化工的產業(yè)鏈，發(fā)揮資源的最大效力，更要關注產業(yè)鏈所產生的三廢的綜合治理問題，強化技術創(chuàng)新，發(fā)揮循環(huán)模式的優(yōu)勢，實現(xiàn)三廢的“減量化、再利用、資源化”，使企業(yè)在取得良好的經濟效益的同時，也取得巨大的環(huán)境和社會效益。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于針對上述現(xiàn)有煤焦化工藝的現(xiàn)狀，提供一種以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝(方法)，以節(jié)約資源和減少污染物排放為原則，實現(xiàn)煤焦化企業(yè)的資源利用、綠色環(huán)保、經濟效益的最大化，并進一步優(yōu)化組合行業(yè)和產品的匹配體系，形成產業(yè)間良好的代謝和共生耦合關系。本發(fā)明的另一目的在于提供實現(xiàn)上述以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝的裝置。本發(fā)明首先提供了一種以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝，該工藝方法以煤焦化工藝為主體，配合了炭黑生產、煤焦油加工以及用焦爐煤氣進行熱電聯(lián)產等工藝，達到充分合理利用資源、節(jié)約、減排，實現(xiàn)經濟效益的最大化，是一種綠色循環(huán)經濟工藝。具體地，本發(fā)明以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝包括設置煤焦化單元、煤焦油加工單元、炭黑單元以及焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元；在所述煤焦化單元，采用復熱式焦爐爐型，以煉焦煤為原料，進行加熱干餾煉焦， 得到高溫焦炭和粗焦爐煤氣；高溫焦炭經干熄焦工藝進行熱量回收，產生蒸汽，蒸汽引入蒸汽輪機發(fā)電，熱量回收后產出焦炭，且干熄焦工藝中產生熄焦粉；粗焦爐煤氣經氣液分離、 濕法脫硫、洗脫苯、干法脫硫工序進行凈化，凈化過程中得到煤焦油，煤焦油送去煤焦油加工單元進行分餾精制加工，凈化后的焦爐煤氣部分回復熱式焦爐加熱煉焦，部分外送，部分引入焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元，產出電能與蒸汽，實現(xiàn)熱電聯(lián)產；并且，該煤焦化單元焦爐產生煙氣；在所述煤焦油加工單元，以所述焦爐煤氣、電為能源，來自煤焦化單元的煤焦油經脫水脫渣預處理脫出渣油后，進入煤焦油加熱爐預熱，再進入蒸餾塔進行分餾精制加工，加工過程中得到輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、麄油及浙青，將所得洗油、蒽油、鹿油及部分浙青調制成炭黑原料油，用作炭黑生產單元的炭黑原料油；其中，煤焦油加熱爐燃燒焦爐煤氣排放出煙氣；在所述炭黑生產單元，使用煤焦化單元外送的部分焦爐煤氣為熱源，對炭黑原料油進行高溫裂解得到含有炭黑顆粒的高溫炭黑煙氣，炭黑煙氣經一次急冷后進入空氣預熱器，再進入余熱鍋爐然后進入炭黑原料油預熱器，之后進入二次急冷鍋爐，再經主袋濾器分離出炭黑及炭黑尾氣，炭黑進行烘干得到炭黑產品，炭黑尾氣經脫水處理后部分作為熱源回用于炭黑的烘干過程，部分引至煤焦化單元的復熱式焦爐，摻入焦爐煤氣作為加熱干餾的熱源，炭黑尾氣脫出的水回用于炭黑生產的一次急冷段噴灑；上述過程中，所述煤焦化單元產生焦化廢水，所述煤焦油加工單元產生焦油廢水， 各廢水集中混合經預處理后再進行深度凈化處理；所述的預處理包括用煤焦油加熱爐排放的煙氣作為氣浮載體對混合廢水進行氣浮并自身得到凈化，分離出上部的浮油和底部的渣油后，用熄焦粉進行吸附過濾，吸附過濾后的廢熄焦粉混入煉焦煤中進行煉焦回用，浮油用作煉焦時所用的熱源，渣油混入煉焦煤中煉焦用；
上述過程中，所述煤焦化單元洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中排出重油，所述煤焦油加工單元預處理脫油脫渣工序排出渣油，渣油混入煉焦煤中進行煉焦回用，重油用作煉焦時所用的熱源；在所述煤焦化單元，煉焦時所用的熱源包括本單元產生的凈化煤氣的一部分、炭黑單元的炭黑尾氣和所述煤焦化單元洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中排出的重油以及廢水預處理中回收的浮油，其中，來自煤焦化單元洗脫苯工序排出的重油和廢水預處理工序得到的浮油混合為混合廢油，利用煤焦化單元焦爐排放的煙氣(溫度約240°C，利用其熱量)對該混合廢油加熱，形成溫度高于100°C時粘度小于100厘泊的液體狀態(tài)，并采用霧化裝置對其進行霧化后進入煉焦爐的燃燒室。在本發(fā)明以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝中，所述煉焦可采用現(xiàn)有技術中的成熟工藝，采用復熱式焦爐，以煉焦煤為原料，將煉焦煤裝入焦爐碳化室，由焦爐煤氣、脫水炭黑尾氣和高壓霧化混合廢油對其進行隔絕空氣加熱干餾，使其揮發(fā)分粗焦爐煤氣溢出并進行收集處理，入爐煤完全碳化則由碳化室內推出，即為紅焦(高溫焦炭)，經干熄焦工序進行熱量回收降溫后獲得焦炭產品。焦爐煉焦過程中由入爐煤內揮發(fā)出來的粗焦爐煤氣中包括水蒸氣、氨氣、煤焦油、粗苯、硫化氫、氫氣、甲烷、一氧化碳等，需進行粗焦爐煤氣凈化， 凈化過程主要包括粗焦爐煤氣采用高壓氨水噴灑的工藝，使其溫度降低后進入氣液分離器，氣體送后續(xù)工序，冷凝下來的水、煤焦油及原噴灑的氨水在此分離出來進入機械化澄清槽，經此處理后液體內所帶的部分包夾著煤粉、焦粉的焦油渣被分離出來，送往煤場，配入煉焦煤中回爐煉焦，煤焦油、氨水利用其互不相溶且密度相差較大的性質進行靜置分層后將煤焦油送往煤焦油儲槽，氨水送蒸氨工序。經氣液分離器分離后的煤氣經過繼續(xù)冷凝冷卻后，冷凝液送煤焦油儲槽，煤氣進電捕焦油器，除掉煤氣中夾帶的煤焦油后，進入煤氣鼓風機，由鼓風機加壓后送至濕法脫硫工序，脫硫是采用HPF技術，即用焦爐煤氣中的氨作為堿源，不需外加堿的脫硫工藝，使用醌鈷鐵復合型催化劑，用空氣作氧化劑，將硫還原為硫磺進行回收的工藝。脫硫后的煤氣送至硫銨工段，使用硫酸與其逆向接觸，吸收煤氣中剩余的氨，生產硫酸銨。而后煤氣進入洗脫苯工段，用洗油噴灑回收煤氣中粗苯，吸收粗苯后的富油送脫苯塔脫出粗苯，洗油循環(huán)使用；洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中會排出重油，作為燃料回用于煤焦化燃燒室。洗掉粗苯后的煤氣部分回用，部分送至干法脫硫工段，將硫化氫脫至 20mg/m3以下后外供。焦爐煤氣的處理過程中，可回收煤焦油作為煤焦油加工的原料；粗苯可產出，也可以進一步加氫精制；另有硫酸銨、硫磺作為產品外賣。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝中，在所述煤焦化單元的干熄焦工序，焦化產生的紅焦在熄焦爐內與氮氣換熱，既實現(xiàn)對紅焦的冷卻，又可對紅焦顯熱的80%的熱能進行有效回收，一般地，1噸紅焦可回收產生約3. 8MPa、 450°C蒸汽0. 56噸。這部分蒸汽既可用于發(fā)電，也可以直接外供其它循環(huán)經濟配套單元。在本發(fā)明以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝中，所述煤焦油加工工藝是以焦爐煤氣、電為能源，用來自煤焦化單元的煤焦油(也可以外購)為原料，先進行脫水脫渣預處理脫出渣油后，進入煤焦油加熱爐預熱，再送至煤焦油蒸餾工段進行精制加工，具體工藝可以按照所屬領域的常規(guī)操作進行。本發(fā)明中，煤焦油蒸餾采用常壓精餾，得到輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、Jffi油及浙青。
本發(fā)明中，在調制炭黑原料油時，是將煤焦油加工單元所得洗油、蒽油、前油及浙青按照45 65 23 30 2 4 6 10的重量比例混合，調制成比重1. 14 1. 23 的炭黑原料油，該炭黑原料油芳烴含量高于70%，雜質、浙青質和膠質少，生產出的炭黑產品質量穩(wěn)定，噸炭黑產品炭黑油消耗可降低180kg，降耗效果明顯，且有效利用了煤焦油加工過程中產生的洗油和浙青餾分。在本發(fā)明以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝中，所述炭黑生產工藝是用煤焦化單元經凈化的焦爐煤氣燃燒作為熱源，充分燃燒后形成的高溫高速燃氣流在反應爐的喉管段與預熱到約200°C的炭黑油接觸混合，使炭黑油迅速汽化并裂解生成含有炭黑顆粒的高溫炭黑煙氣(高達約1800°C，以下簡稱煙氣)。在反應爐后部，將急冷水通過噴嘴直接噴入含有炭黑的高溫煙氣中(一次急冷工序)，使煙氣迅速冷卻(冷卻至約850 950°C)以終止炭黑反應，而急冷水完全汽化，之后約850 950°C的煙氣再流經空氣預熱器、余熱鍋爐、 原料油預熱器，利用其熱量進行換熱后將其自身溫度降至約480°C，之后進入二次急冷鍋爐，該煙氣在進行二次急冷時采用熱管鍋爐回收熱量并將煙氣降溫至約250 280°C，它代替了常規(guī)的噴射急冷水降溫工藝，其優(yōu)點在于減少了炭黑尾氣中水分的含量，降低了主袋濾器的負荷，提高了炭黑尾氣的熱值。降溫后的煙氣進入主旋風分離器、脈沖主袋濾器等， 將炭黑顆粒與氣體分離(即炭黑尾氣)，炭黑顆粒經進一步加工后得到符合質量標準的炭
兩立口 Tf^) 口口 ο本發(fā)明在炭黑單元，從主袋濾器出來的炭黑尾氣其溫度高達180 220°C以上，為提高其熱值需要對炭黑尾氣進行脫水。本發(fā)明優(yōu)選采用溴化鋰吸收式制冷機組，炭黑尾氣為溴化鋰機組中制冷劑的蒸發(fā)提供熱源，將溫度為12 15°C左右的水降溫得到5 7V左右的冷水用于煤焦化單元的煤氣冷卻介質，炭黑尾氣在此因熱交換溫度降至約80°C達到脫水的目的。此工藝取代了傳統(tǒng)的以水直接冷卻的方式，不僅達到炭黑尾氣降溫脫水、提高熱值的目的，而且回收了尾氣熱量、減少了冷卻水投入，同時通過換熱制冷得到冷水，每生產1 萬噸炭黑可獲取冷量70萬大卡，經濟效益顯著。本發(fā)明在煤焦化單元，煉焦所用的熱源不僅僅是焦爐煤氣，還有脫水炭黑尾氣和高壓霧化混合廢油。來自炭黑單元的炭黑尾氣含有炭黑顆粒和一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃性氣體，但熱值低(四00 3500KJ NnT3)，含水量高達38%以上，為此，本發(fā)明首先對炭黑尾氣進行脫水然后再利用，不僅大大提高了炭黑尾氣的熱值，而且大大降低了炭黑尾氣輸送管道的腐蝕程度。本發(fā)明中提到的用于煉焦熱源的混合廢油，主要來自煤焦化單元洗油洗苯后再生過程中排出的重油和整個循環(huán)經濟工藝在廢水預處理中回收的浮油，熱值很高， 但粘度大，流動性差，所以在使用前要進行加熱，保持溫度高于100°C時，浮油和重油等所得廢油相互溶解，形成粘度小于100厘泊的流動性好的液體，并用霧化裝置對其進行高壓霧化進入煉焦爐的燃燒室，使混合廢油變廢為寶，能量得到充分利用。而煤焦油單元脫水脫渣工序得到的渣油、廢水預處理分離出的渣油是進入煉焦爐的碳化室混入煉焦煤進行煉焦， 可以增加入爐煤的粘結性，降低優(yōu)質焦煤的用量，提高焦炭質量。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，所述粗焦爐煤氣在凈化過程中會分離出粗苯，本發(fā)明的循環(huán)經濟工藝還可進一步包括設置苯加氫單元，以所述粗苯作為苯加氫單元的原料， 生產出純苯、甲苯、二甲苯及重苯。所述的苯加氫的具體工藝可以按照現(xiàn)有技術的常規(guī)操作進行。本發(fā)明的優(yōu)點是，煤焦化裝置生產過程中產生的粗苯是多種苯類衍生物的混合物，工業(yè)價值低無法直接應用，本發(fā)明中配套建設苯加氫裝置對其進行加氫精制，可獲得純苯、甲苯、二甲苯等基本化工原料。另外，若苯加氫獨立設置生產裝置，則需要建設制氫裝置或外購，無論配套采用哪種制氫工藝，能耗都較高。而本發(fā)明以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝中的煤焦化單元所產生的焦爐煤氣中氫氣含量約陽％，可以通過吸附的方法獲取，生產成本很低，且提氫后的焦爐煤氣總體熱能損失不大。在苯加氫單元中會產生加氫廢水，本發(fā)明中是將該廢水與煤焦化單元廢水(焦化廢水)、煤焦油加工單元廢水(焦油廢水)混合進行處理。苯加氫過程中還會排放煙氣，本發(fā)明中是將該煙氣用于對所述混合廢水的氣浮處理工序。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，更進一步，本發(fā)明以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝，還可設置有對甲酚生產單元，其中以來自苯加氫單元的甲苯為原料，采用甲苯磺化堿溶法，生產對甲酚、混酚，并副產亞硫酸鈉。該對甲酚生產單元中還排放煙氣，可將該煙氣用于對所述混合廢水的氣浮處理工序。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，為了更進一步平衡利用焦爐煤氣和紅焦熱能，同時為兼顧行業(yè)和產品的互補，本發(fā)明的以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝，還可進一步設置有泡花堿及白炭黑生產單元，其中，泡花堿生產單元是以石英砂和純堿為原料混合均勻后送入窯爐，以來自煤焦化單元的焦爐煤氣燃燒加熱，生成熔融的泡花堿，直接送白炭黑生產單元溶解配料，窯爐煙氣通過余熱鍋爐回收其熱能，可產生0. SMPa蒸汽，用于泡花堿溶解過程的加熱，減少外加能源的投入，熱能回收后的煙氣用于對所述混合廢水的氣浮處理。 在所述白炭黑單元，來自泡花堿單元的熔融的泡花堿與硫酸反應后，經過濾沖洗，噴入干燥系統(tǒng)的干燥塔中，使用焦爐煤氣燃燒后配入冷空氣均熱后的混合氣對其進行干燥，生產白炭黑。白炭黑生產過程中產生含有硫酸鈉的水，可以進一步提取硫酸鈉作為副產品。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，更進一步，本發(fā)明以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝，為充分進行能源匹配，還可設置山梨酸生產單元，以所述電能、蒸汽、焦爐煤氣為能源，生產山梨酸。該山梨酸生產單元中產生山梨酸廢水，向該廢水中加入等物質的量的碳酸氫銨和/或碳酸銨，控制反應溫度在25 30°C進行中和反應，中和反應過程中產生二氧化碳氣泡，作為氣浮劑將其中的焦油氣浮于水相表面而被收集后再用熄焦粉進行吸附并過濾，再通過三效蒸發(fā)脫除其中的水分，得到純度95%以上的氯化銨產品，作吸附載體過濾后的廢熄焦粉混入煉焦煤中進行煉焦回用，三效蒸發(fā)濃縮得到的冷凝水可以作為工業(yè)用水進行回用。且該山梨酸生產單元中還產生排放煙氣，將該煙氣回收熱能后用于對所述混合廢水的氣浮處理工序。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明以煤焦化為主體的工藝方法是一種綠色循環(huán)經濟工藝，其中，對三廢的處理是本案的關注點之一。在本發(fā)明的上述工藝中，在所述煤焦化單元產生的“三廢”主要是粗焦爐煤氣冷凝水、煤焦油及原噴灑的氨水在機械化澄清槽中分離出的包夾著煤粉、焦粉的焦油渣，這些可混入煉焦煤中進行煉焦回用；煤焦化單元洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中排出的重油，作為燃料回用于煤焦化燃燒室；粗焦爐煤氣降溫后氣液分離時分離出的剩余氨水和通過蒸氨系統(tǒng)回收大部分氨之后的廢水，這些混和廢水COD值高而BOD偏低，還含有揮發(fā)酚、氰化物、油、SS，PH10-12，要集中進行廢水處理；濕法脫硫工序產生的脫硫廢液含有較高的硫氰酸銨(NH4CNS)、硫代硫酸銨((NH4)A2O3)和硫酸銨((NH4)2SO4等無機鹽總量可達30wt%，可采用中國專利200810128357. 2回收NH4CNS、(NH4) 2S203產品，回收水不外排，作為工業(yè)用水；煤焦油加熱爐(管式爐)加熱燃燒焦爐煤氣后排的煙氣含有少量的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體。在所述煤焦油加工單元產生的“三廢”主要是所述煤焦油加工單元產生的廢水 COD偏高而BOD偏低，主要含有油類、揮發(fā)酚和少量硫化物、NH3-N和SS，要集中進行廢水處理；煤焦油加工工藝過程中產生的不凝氣主要污染物為苯、甲苯、萘、酚類，經洗油洗滌處理后，污染物去除率90%，洗滌后廢氣進煤焦油加熱爐燃燒，將其中的污染物轉化成二氧化碳和水，含有所述污染物的洗油可用于配制炭黑原料油，也可摻入煤焦油原料中進行分餾加工；煤焦油加熱爐燃燒焦爐煤氣排放出的煙氣回收熱量(預熱空氣)后用于混合廢水的氣浮處理。在所述炭黑單元產生的“三廢”主要是炭黑生產過程中的烘干造粒工序熱風爐燃燒炭黑尾氣所排放的廢氣含有少量的S02、NO2和粉塵，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體；炭黑尾氣脫水時產生的廢水主要含有炭黑塵粒，可以先通過澄清、沉淀、壓濾回收炭黑， 再用于作為炭黑尾氣脫水冷卻介質而被蒸發(fā)成蒸汽被系統(tǒng)回用。在所述苯加氫加工單元產生的“三廢”主要是燃料燃燒產生的廢氣含有少量的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體；脫氫塔外排廢氣含有H2S 及低碳烷烴，這部分氣體被送往煤焦化裝置脫硫前端主煤氣管道與焦爐煤氣混合進行脫硫處理后使用；苯加氫單元中原料中氧與氫氣生成廢水主要含有少量苯、硫化氫和氨氮，要集中進行廢水處理。在所述對甲酚加工單元產生的“三廢”主要是堿熔釜加熱時所用焦爐煤氣燃燒后排放的煙氣含有少量的酚、煙塵、二氧化硫和氮氧化物，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體。在所述對白炭黑加工單元產生的“三廢”主要是白炭黑生產單元的廢活性炭，可以混入煉焦煤中進行煉焦；白炭黑生產中產生的廢氣含有少量的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體。在所述對泡花堿加工單元產生的“三廢”主要是泡花堿加工過程中產生的廢氣含有少量的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體。在所述對山梨酸加工單元產生的“三廢”主要是山梨酸生產工藝中使用焦爐煤氣作燃料燃燒后排放的煙氣含有少量的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體；山梨酸生產過程(主要是山梨酸粗品精制離心洗凈過程)中分離出的廢水主要含5 % HC1、1%焦油和少量山梨酸等，該廢水處理工藝是，加入等物質的量的碳酸氫銨和/或碳酸銨，控制反應溫度在25 30°C，在中和廢水生成氯化銨的同時，產生二氧化碳氣泡，作為氣浮劑將其中的焦油氣浮于水相表面而被收集浮油(這部分浮油用于煤焦化單元燃燒的熱源)后用熄焦粉進行吸附并過濾進一步去除焦油等有機聚合物，被凈化過的廢水最后通過三效蒸發(fā)脫除其中的水分，得到純度95%以上的氯化銨產品。廢熄焦粉可以摻入煉焦煤中進行煉焦，冷凝水可以作為工業(yè)用水進行回用。綜上，在本發(fā)明的上述以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝中，所述各單元所產生的需要集中處理的混合廢水，COD都較高，而BOD較低，可生化處理的能力很低，所以要強化廢水預處理工藝。該集中處理的混合廢水，首先要用循環(huán)經濟工藝各單元所產生的含有少量污染物的廢氣(例如所述煤焦油加工單元管式爐煙氣、山梨酸單元燃燒爐和熱風爐的煙氣以及苯加氫單元導熱油爐的煙氣等，可將煙氣余熱用于對各自加工單元焦爐煤氣和空氣燃料進行預熱后再使用)作為氣浮載體對混合廢水進行氣浮，分離出上部的浮油和底部的渣油(浮油用于煤焦化單元燃燒的熱源，渣油混入煉焦煤煉焦)，然后用熄焦粉進行吸附過濾后，廢水可生化能力大大提高，并根據(jù)需要按比例加入部分生活廢水后進行生化處理等深度處理，深度處理后的水質可以達到工業(yè)回用水的要求，回用于生產系統(tǒng)。同時，也凈化了整個循環(huán)系統(tǒng)廢氣中的毒物，使凈化氣達標排放。所產生的渣油、作吸附載體及過濾介質用的熄焦粉等，都可以混入煉焦煤中進行煉焦回用。在本發(fā)明的上述以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝中，各單元都需要電能、熱能，各單元對溫度高低要求不同，而循環(huán)經濟工藝中產生的廢熱溫度也有高有低，完全可以根據(jù)各個單元的需求進行合理的分配。根據(jù)本發(fā)明的一具體實施方案，本發(fā)明的以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝包括設置200 300萬噸/年的煤焦化單元、15 30萬噸/年的焦油加工單元、20 30萬噸/年的炭黑單元、25 40MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元、以及相應的廢水(污水)處理單元。 例如，在本發(fā)明的一具體實施例中，裝置配套形式是230萬噸/年煤焦化裝置+300噸/小時干熄焦裝置+30萬噸煤焦油加工單元+30萬噸炭黑裝置+40MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置+ 污水處理裝置+輔助系統(tǒng)(電力輸送等必要的輔助系統(tǒng))。其中，該工藝中的某一單元需要利用其他單元產出的物料時，如其他單元產出的物料量不足，可以外購，例如，230萬噸/年煤焦化裝置每年產生的煤焦油不足30萬噸，煤焦油加工單元的原料煤焦油可以外購。在本發(fā)明的另一具體實施例中，裝置配套形式是230萬噸/年煤焦化裝置+300噸/小時干熄焦裝置+30萬噸/年焦油加工裝置+21萬噸/年炭黑裝置+30萬噸/年泡花堿裝置+20萬噸 /年白炭黑裝置+10萬噸/年苯加氫裝置+3萬噸/年對甲酚裝置+2. 5萬噸/年山梨酸裝置+29MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置+污水處理裝置+相應的輔助系統(tǒng)。這些實施例均能真正實現(xiàn)綠色循環(huán)經濟工藝，實現(xiàn)煤焦化企業(yè)經濟效益的最大化。另一方面，本發(fā)明還提供了用于實現(xiàn)所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的裝置。所述的裝置包括用于實現(xiàn)上述各加工單元的具體裝置設備以及在各加工單元之間建立相關物料、能源輸送等通路的連接耦合設備。具體地，在本發(fā)明的一具體實施方案中，所述的用于實現(xiàn)所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的裝置包括煤焦化裝置、煤焦油加工裝置、炭黑生產裝置、焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置以及廢水處理裝置；其中，所述煤焦化裝置包括用于煉焦的復熱式焦爐，并設置有將煉焦所產的高溫焦炭回收熱量的干熄焦裝置，還設置有將煉焦所產生的粗焦爐煤氣依次經氣液分離、濕法脫硫、洗脫苯、干法脫硫進行凈化的氣液分離器、濕法脫硫裝置、洗脫苯裝置、干法脫硫裝置等；所述煤焦化裝置與焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置之間設置有將煤焦化單元凈化后的焦爐煤氣輸送至焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置實現(xiàn)熱電聯(lián)產的通路，還設置有將所述干熄焦裝置回收的熱量送去熱電聯(lián)產裝置進行發(fā)電的通路；所述煤焦化裝置與所述煤焦油加工裝置之間設置有將煤焦化單元的煤焦油輸送至煤焦油加工單元進行加工的通路；且所述煤焦油加工裝置與所述煤焦化裝置之間設置有將煤焦油加工單元預處理脫油脫渣工序排出的渣油返回煤焦化裝置摻入煉焦煤進行煉焦的通路；所述煤焦油加工裝置與所述炭黑生產裝置之間設置有將煤焦油加工過程中得到的洗油、蒽油、翁油及浙青調制成炭黑原料油輸送至炭黑生產裝置的通路；所述炭黑生產裝置設置有反應爐，還設置有將高溫炭黑煙氣依次進行一次急冷噴灑、預熱空氣、回收熱量、預熱炭黑原料油、二次急冷、分離炭黑及炭黑尾氣的一次急冷裝置、空氣預熱器、余熱鍋爐、炭黑原料油預熱器、二次急冷鍋爐、主袋濾器，并設置有對分離出的炭黑進行烘干的烘干設備，還設置有對炭黑尾氣進行脫水的脫水裝置，并設置有將炭黑尾氣脫出的水回用于炭黑生產的一次急冷噴灑的通路；在所述炭黑生產裝置與所述煤焦化裝置之間設置有將炭黑尾氣輸送至煤焦化裝置的復熱式焦爐的通路；所述煤焦化裝置與廢水處理裝置之間設置有將焦化廢水輸送至廢水處理裝置的通路，所述煤焦油加工裝置與廢水處理裝置之間設置有將焦油廢水輸送至廢水處理裝置的通路；所述煤焦化裝置與廢水處理裝置之間還設置有將煤焦油加熱爐排放的煙氣輸送至廢水處理裝置對廢水進行氣浮的通路，并設置有將熄焦粉輸送至廢水處理裝置對氣浮后的廢水進行吸附過濾處理的通路；且所述廢水處理裝置與煤焦化裝置之間設置有將吸附過濾廢水后的熄焦粉返回煤焦化裝置摻入煉焦煤進行煉焦的通路；并且，所述煤焦化裝置還設置有對所述混合廢油進行加熱并霧化后送入煉焦爐燃燒室的裝置。在本發(fā)明的一具體實施方案中，本發(fā)明的以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟裝置還包括苯加氫裝置、對甲酚生產裝置、泡花堿裝置、白炭黑生產裝置以及山梨酸生產裝置； 其中所述苯加氫裝置與所述煤焦化裝置間設置將所述粗焦爐煤氣在凈化過程中分離出的粗苯輸送至苯加氫裝置進行加氫精制的通路；苯加氫裝置與廢水處理裝置之間設置有將加氫廢水輸送至廢水處理裝置的通路，還設置有將苯加氫過程中排放的煙氣用于對所述廢水的氣浮處理的通路；所述對甲酚生產裝置與苯加氫裝置之間設置有將苯加氫單元的甲苯輸送至對甲酚生產裝置的通路，所述對甲酚生產裝置與廢水處理裝置之間設置有將對甲酚生產中排放的煙氣作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理的通路；所述泡花堿生產裝置與煤焦化裝置之間設置有將煤焦化單元的焦爐煤氣輸送至泡花堿裝置進行燃燒加熱生成熔融的泡花堿的通路；所述泡花堿裝置與白炭黑生產裝置之間設置有將熔融的泡花堿直接送白炭黑生產單元溶解配料的通路；所述白炭黑生產裝置與廢水處理裝置之間設置有將白炭黑單元中產生排放煙氣進行熱能回收后作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理的通路；所述山梨酸生產裝置與所述煤焦化裝置、所述熱電聯(lián)產裝置之間設置有將所述電能、蒸汽、焦爐煤氣作為山梨酸生產單元能源的通路；該山梨酸生產裝置與所述廢水處理裝置之間還設置有將山梨酸生產單元排放的煙氣回收熱能后作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理的通路。本發(fā)明的上述以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝及裝置中，未詳細描述的各生產單元及相應的具體工序的操作及相關設備可以按照所述領域的現(xiàn)有技術進行，各生產單元所用的設備均是采用現(xiàn)有的成熟設備，具體工序的操作及具體設備的構造在此不再進行贅述。綜上所述，本發(fā)明以煤焦化為主體，提供了一種綠色循環(huán)經濟工藝方法，其中通過對炭黑尾氣差異化利用、干熄焦回收能量等，通過對三廢的“減量化、再利用、資源化”處理， 并進一步以煤氣平衡、熱電平衡為主線，在滿足資源互補高效利用及污染物回收利用、綜合治理的前提下進行配置，經源頭、過程、后續(xù)單元多點控制，實現(xiàn)焦化行業(yè)與炭黑、白炭黑行業(yè)及精細化工行業(yè)的有機結合，形成產業(yè)間的代謝和共生耦合關系，達到了節(jié)約資源、降低生產成本、減少污染的目的，實現(xiàn)煤焦化企業(yè)經濟效益的最大化，真正實現(xiàn)了綠色循環(huán)經濟工藝。


圖1為本發(fā)明具體實施例1的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的物料平衡示意圖。圖2為本發(fā)明具體實施例1的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的能量平衡示意圖。圖3為本發(fā)明具體實施例2的用于實現(xiàn)以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的裝置結構示意圖。圖4為本發(fā)明具體實施例2的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的物料平衡示意圖。圖5為本發(fā)明具體實施例2的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的能量平衡示意圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例詳細說明本發(fā)明的實施過程和產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實質和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。實施例1裝置配套形式230萬噸/年煤焦化裝置(配套有300噸/小時干熄焦裝置)+30 萬噸煤焦油加工單元+30萬噸炭黑裝置+40MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置+污水處理裝置+輔助系統(tǒng)。請參見圖1所示，本實施例的以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝主要設置有煤焦化單元(包括干熄焦工序)、煤焦油加工單元、炭黑單元、燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元等；該工藝主要包括在所述煤焦化單元，采用復熱式焦爐，以煉焦煤為原料，將煉焦煤裝入焦爐碳化室，由焦爐煤氣、脫水炭黑尾氣和高壓霧化混合廢油對其進行隔絕空氣加熱干餾，使其揮發(fā)分粗焦爐煤氣溢出并進行收集處理，入爐煤完全碳化則由碳化室內推出，即為紅焦，經干熄焦工序進行熱量回收降溫后獲得焦炭產品。干熄焦工序中，紅焦在熄焦爐內與氮氣換熱，既實現(xiàn)對紅焦的冷卻，又可對紅焦顯熱的80%的熱能進行有效回收，回收熱能產生的蒸汽既可用于發(fā)電，也可以直接外供其它循環(huán)經濟配套單元。焦爐煉焦過程中由入爐煤內揮發(fā)出來的粗焦爐煤氣中包括水蒸氣、氨氣、煤焦油、粗苯、硫化氫、氫氣、甲烷、一氧化碳等，需進行粗焦爐煤氣凈化，凈化過程主要包括粗焦爐煤氣采用高壓氨水噴灑的工藝，使其溫度降低后進入氣液分離器，氣體送后續(xù)工序，冷凝下來的水、煤焦油及原噴灑的氨水在此分離出來進入機械化澄清槽，經此處理后液體內所帶的部分包夾著煤粉、焦粉的焦油渣被分離出來，送往煤場，配入煉焦煤中回爐煉焦，煤焦油、氨水利用其互不相溶且密度相差較大的性質進行靜置分層后將煤焦油送往煤焦油儲槽，氨水送蒸氨工序。經氣液分離器分離后的煤氣經過繼續(xù)冷凝冷卻后，冷凝液送煤焦油儲槽，煤氣進電捕焦油器，除掉煤氣中夾帶的煤焦油后，進入煤氣鼓風機，由鼓風機加壓后送至濕法脫硫工序，脫硫是采用HPF技術，即用焦爐煤氣中的氨作為堿源，不需外加堿的脫硫工藝，使用醌鈷鐵復合型催化劑，用空氣作氧化劑，將硫還原為硫磺進行回收的工藝。脫硫后的煤氣送至硫銨工段，使用硫酸與其逆向接觸，吸收煤氣中剩余的氨，生產硫酸銨。而后煤氣進入洗苯工段，用洗油噴灑回收煤氣中粗苯，吸收粗苯后的富油送脫苯塔脫出粗苯，洗油循環(huán)使用；洗油洗苯后再生過程中會排出重油，作為燃料回用于煤焦化燃燒室。洗掉粗苯后的煤氣部分回用，部分送至干法脫硫工段， 將硫化氫脫至20mg/m3以下后外供。焦爐煤氣的處理過程中，可回收煤焦油作為焦油加工的原料；粗苯用于進一步加氫精制；另有硫酸銨、硫磺作為產品外賣。在所述煤焦油加工單元，以所述焦爐煤氣、電為能源，來自煤焦化單元的煤焦油經脫水脫渣預處理脫出渣油后，進入煤焦油加熱爐預熱，再進入蒸餾塔進行分餾精制加工，加工過程中得到輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、葙油及浙青，將所得洗油、蒽油、前油及部分浙青調制成炭黑原料油，用作炭黑生產單元的炭黑原料油；其中，煤焦油加熱爐燃燒焦爐煤氣排放出煙氣；所述煤焦油加工單元預處理脫油脫渣工序排出的渣油混入煉焦煤中進行煉焦回用。本實施例中，是將煤焦油加工單元所得洗油、蒽油、趙油及浙青按照45 65 23 30 2 4 6 10的重量比例混合，調制成比重114 1. 23的炭黑原料油， 用作炭黑生產。在所述炭黑生產單元，是用煤焦化單元經凈化的焦爐煤氣燃燒作為熱源，充分燃燒后形成的高溫高速燃氣流在反應爐的喉管段與預熱到約200°C的炭黑油接觸混合，使炭黑油迅速汽化并裂解生成含有炭黑顆粒的高溫炭黑煙氣(高達約1800°C，以下簡稱煙氣)。 在反應爐后部，將急冷水通過噴嘴直接噴入含有炭黑的高溫煙氣中(一次急冷工序)，使煙氣迅速冷卻(冷卻至約950°C)以終止炭黑反應，而急冷水完全汽化，之后約950°C的煙氣再流經空氣預熱器、余熱鍋爐、原料油預熱器，利用其熱量進行換熱后將其自身溫度降至約 480°C，之后進入二次急冷鍋爐，該煙氣在進行二次急冷時采用熱管鍋爐回收熱量并將煙氣降溫至約250 280°C。降溫后的煙氣進入主旋風分離器、脈沖主袋濾器等，將炭黑顆粒與氣體分離(即炭黑尾氣)，炭黑顆粒經進一步加工后得到符合質量標準的炭黑產品。從主袋濾器出來的炭黑尾氣其溫度高達180 220°C以上，為提高其熱值需要對炭黑尾氣進行脫水。采用溴化鋰吸收式制冷機組，炭黑尾氣為溴化鋰機組中制冷劑的蒸發(fā)提供熱源，將溫度為12 15°C左右的水降溫得到5 7°C左右的冷水用于煤焦化單元的煤氣冷卻介質，炭黑尾氣在此因熱交換溫度降至約80°C達到脫水的目的。脫水后的炭黑尾氣部分回用于炭黑的烘干過程，部分引至煤焦化單元的復熱式焦爐，摻入焦爐煤氣作為加熱干餾的熱源，炭黑尾氣脫出的水回用于炭黑生產的一次急冷段噴灑。上述過程中，所述煤焦化單元產生焦化廢水，所述煤焦油加工單元產生焦油廢水， 用煤焦油加熱爐排放的煙氣作為氣浮載體對廢水進行氣浮并自身得到凈化，分離出上部的浮油和底部的渣油后，用熄焦粉進行吸附過濾，吸附過濾后的廢熄焦粉混入煉焦煤中進行煉焦回用，浮油用作煉焦時所用的熱源，渣油混入煉焦煤中煉焦用；各廢水集中混合經氣浮、熄焦粉吸附過濾等預處理后再進行深度凈化處理。本實施例中，將來自煤焦化單元洗油洗苯后再生過程中排出的重油和整個循環(huán)經濟工藝在廢水預處理中回收的浮油混合，進行加熱到保持溫度高于100°c時粘度小于100 厘泊的流動性好的液體，并用霧化裝置對其進行高壓霧化進入煉焦爐的燃燒室。在本發(fā)明的上述工藝中，在所述煤焦化單元產生的“三廢”主要是粗焦爐煤氣冷凝水、焦油及原噴灑的氨水在機械化澄清槽中分離出的包夾著煤粉、焦粉的焦油渣0.3萬噸/年(回用于煤焦化單元配煤煉焦)，洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中排出的重油(作為燃料回用于煤焦化燃燒室)，粗焦爐煤氣降溫后氣液分離時分離出的剩余氨水和通過蒸氨系統(tǒng)回收大部分氨之后的廢水34萬噸/年(COD值高而BOD偏低，還含有揮發(fā)酚、氰化物、油、SS，PH10-12，要集中進行廢水處理)、脫硫系統(tǒng)產生的脫硫廢液3萬噸/年(含有較高的硫氰酸銨(NH4CNS)、硫代硫酸銨((NH4)A2O3)和硫酸銨((NH4)2SO4等無機鹽總量可達 30wt%，可采用中國專利200810128357. 2回收NH4CNS、(NH4)2S203產品，回收水不外排，作為工業(yè)用水)，管式爐加熱燃燒焦爐煤氣后排的煙氣(含有少量的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，該煙氣回收熱量后作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體)；在所述煤焦油加工單元產生的“三廢”主要是原料預處理廢水、油水分離器廢水、 解吸塔排水和酚鹽分解廢水3萬噸/年(混合廢水的COD偏高而BOD偏低，主要含有油類、 揮發(fā)酚和少量硫化物、NH3-N和SS，要集中進行廢水處理)；煤焦油加工裝置油水分離器不凝氣900萬Nm3/年(主要污染物為苯、甲苯、萘、酚類，進洗油循環(huán)洗凈塔洗滌處理后，毒物去除率90%，洗滌后廢氣進煤焦油加熱爐燃燒，將其中的污染物轉化成二氧化碳和水)、煤焦油加工裝置浙青減壓蒸餾廢氣、浙青固化系統(tǒng)排放的浙青煙氣(主要污染物為蒽類、芘、 螢蒽，進洗油循環(huán)洗凈塔洗滌處理后，毒物去除率90 %，洗滌后廢氣進浙青加熱爐燃燒，將其中的污染物轉化成二氧化碳和水，含有所述污染物的洗油用于配制炭黑原料油，也可摻入煤焦油原料中進行分餾加工)；在所述炭黑單元產生的“三廢”主要是炭黑生產過程的烘干造粒工序熱風爐燃燒炭黑尾氣所排放的廢氣39億Nm3/年(含有少量的S02、N02和粉塵，作為混合廢水預處理工序氣浮的氣體)、炭黑氣用水急冷時產生的廢水120萬噸/年(主要含有炭黑塵粒，可以先通過澄清、沉淀、壓濾回收炭黑，其用于作為炭黑尾氣脫水冷卻介質而蒸發(fā)成蒸汽被系統(tǒng)回用)。本實施例中的物料平衡關系請參見圖1所示，能量平衡關系請參見圖2及表1 3所示，其中焦化生產裝置年投入原料煤303萬噸產出紅焦230萬噸，送達干熄焦裝置進行熄焦處理并回收能量。同時可通過對煉焦時產出的焦爐煤氣進行凈化并回收化工產品，年可獲得焦油11. 5萬噸、粗苯3萬噸、硫磺0. 82萬噸、硫銨2. 53萬噸等作為產品外賣，并可獲得凈化后的焦爐煤氣92000萬Nm3供綜合利用。上述過程中消耗電6440萬kwh、蒸汽M萬噸、洗油0. 3萬噸，產生渣油0. 3萬噸、廢水37萬噸。煉焦過程中需外加熱源進行加熱，一般使用其副產的焦爐煤氣，消耗量一般為焦爐煤氣產生量的45 %，對于230萬噸裝置而言需消耗41400萬Nm3焦爐煤氣，因本方案采用復熱式焦爐配套了炭黑生產裝置，故可將炭黑裝置所副產的炭黑尾氣120000萬Nm3經脫水處理后引入焦爐進行煉焦生產，從而可替代21400萬Nm3焦爐煤氣，煉焦所用焦爐煤氣量僅為20000萬Nm3，節(jié)省的21400萬Nm3焦爐煤氣可進入熱電聯(lián)產裝置發(fā)電、產汽外供。除去回爐的20000萬Nm3焦爐煤氣外，230萬噸煤焦化裝置的化產回收系統(tǒng)仍需消耗焦爐煤氣；3450萬Nm3，這樣煤焦化裝置所產生的92000萬Nm3焦爐煤氣，除去自用的23450 萬Nm3外仍余68550萬Nm3，其中的21400萬Nm3用于燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元，2250萬Nm3用于煤焦油加工單元，21000萬Nm3用于炭黑單元，尚余23900萬Nm3外送出裝置區(qū)供其他用戶使用。煤焦油加工單元年加工煤焦油31. 5萬噸，其中的11. 15萬噸來自于煤焦化裝置， 另有20. 35萬噸需外購，加工過程中年消耗焦爐煤氣2250萬Nm3、電2100萬kwh、蒸汽18萬噸，從而可獲得17. 1萬噸炭黑油用于炭黑裝置生產，外售產品洗油1.8萬噸——其中0.3萬噸可用于煤焦化裝置的洗脫苯工序，并可對其產生的0. 3萬噸渣油進行處理，清油0. 15萬噸、酚油0. 45萬噸、粗酚0. 3萬噸、萘3萬噸、浙青7. 5萬噸。同時分離出的1. 5萬噸污水可送污水處理裝置與其他裝置所產生廢水共同處理。炭黑生產裝置年耗原料炭黑油51. M萬噸、燃料焦爐煤氣21000萬Nm3、消耗電637 萬kwh、蒸汽3萬噸可獲得產品炭黑30萬噸，并可回收炭黑尾氣198000萬Nm3。其中的78000 萬Nm3需用于自身烘干，其余的120000萬Nm3可經脫水后送煤焦化裝置，用于煉焦生產，替代21400萬Nm3焦爐煤氣。污水處理裝置通過消耗電438萬kwh、蒸汽1. 5萬噸，對煤焦化單元產生的37萬噸污水和煤焦油加工單元產生的1. 5萬噸污水進行深度處理，可獲得凈水觀萬噸回用與生產過程中的循環(huán)水系統(tǒng)，另有濃水10. 5萬噸用于調節(jié)原料煤濕度。另外，裝置配套中不可缺少的軟化水系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)等不可缺少的輔助系統(tǒng)年需消耗電5700萬kwh、蒸汽18萬噸，以保證各生產裝置的運行。煤焦化裝置煉焦生產過程中年產生的230萬噸紅焦，通過干熄焦裝置進行能量回收，年可回收3. 8MPa 450°C蒸汽128. 8萬噸，該蒸汽采用背壓發(fā)電機組發(fā)電，年可外供電 8050萬kwh，0. 8ΜΙ^飽和蒸汽128. 8萬噸。40MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置利用21400萬Nm3 焦爐煤氣可發(fā)電30388萬kwh，產0. 8MPa飽和蒸汽60萬噸。上述兩套裝置合計可外供188. 8萬噸，電38438萬kwh。除去以上各裝置消耗外， 還可外供0. 8MPa蒸汽124. 3萬噸、電23123萬kwh。在炭黑單元，將約480°C的煙氣在進行二次急冷時采用的是熱管鍋爐回收熱量并將煙氣降溫至約250 280°C。年可回收蒸汽折0. 8ΜΙ^飽和蒸汽M萬噸，用于本單元的油品保溫和預熱。在炭黑單元，采用溴化鋰吸收式制冷機組，炭黑尾氣為溴化鋰機組中制冷劑的蒸發(fā)提供熱源，將溫度為12 15°C左右的水降溫得到5 7°C左右的冷水用于煤焦化單元的煤氣冷卻介質，炭黑尾氣因熱交換溫度降至約80°C而脫去大量水，該工藝年可獲取冷量210萬大卡，經濟效益顯著。
在所述煤焦油加工單元管式爐的煙氣余熱用于對本單元焦爐煤氣和空氣燃料進行預熱，可減少10%的燃料消耗，年可節(jié)約焦爐煤氣210萬Nm3。以上過程中，120000萬Nm3/年炭黑尾氣經脫水后進入復熱式焦爐煉焦，置換出焦爐煤氣21400萬Nm3/年進入40MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置，所產生的電和蒸汽折標煤11. 45 萬噸。如采用傳統(tǒng)方法使用120000萬Nm3炭黑尾氣直接燃燒后進余熱鍋爐換熱產生蒸汽以蒸汽發(fā)電，所獲得的電和蒸汽折標煤僅為7. 15萬噸。比較而言，本文所采用的方案較傳統(tǒng)利用方案可多回收能量折標煤4. 3萬噸。另外干熄焦系統(tǒng)年可回收能量折標煤16. 49萬噸。炭黑尾氣使用二次急冷鍋爐回收蒸汽折標煤3. 09萬噸。煤焦油加工管式爐煙氣余熱利用節(jié)約焦爐煤氣折標煤0. 126萬噸。四項合計可節(jié)約標煤24. 006萬噸20. 79萬噸，相應可減排二氧化炭62. 90萬噸 (計算系數(shù)取2. 62噸二氧化炭/噸標煤)，減排二氧化硫1801噸(計算系數(shù)取0. 008噸二氧化硫/噸標煤)。炭黑尾氣脫水過程利用其余熱制冷年獲得冷量210萬大卡。另本實施例中的廢水、廢渣全部得到了有效的回收利用，廢氣則經過凈化毒物去除率90%，實現(xiàn)清潔排放。表1煤氣及其他燃氣平衡
權利要求
1.一種以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，該工藝包括設置煤焦化單元、煤焦油加工單元、炭黑單元以及焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元；在所述煤焦化單元，采用復熱式焦爐爐型，以煉焦煤為原料，進行加熱干餾煉焦，得到高溫焦炭和粗焦爐煤氣；高溫焦炭經干熄焦工藝進行熱量回收，產生蒸汽，蒸汽引入蒸汽輪機發(fā)電，熱量回收后產出焦炭，且干熄焦工藝中產生熄焦粉；粗焦爐煤氣經氣液分離、濕法脫硫、洗脫苯、干法脫硫工序進行凈化，凈化過程中得到煤焦油，煤焦油送去煤焦油加工單元進行分餾精制加工，凈化后的焦爐煤氣部分回復熱式焦爐加熱煉焦，部分外送，部分引入焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元，產出電能與蒸汽，實現(xiàn)熱電聯(lián)產；并且，該煤焦化單元焦爐產生煙氣；在所述煤焦油加工單元，以所述焦爐煤氣、電為能源，來自煤焦化單元的煤焦油經脫水脫渣預處理脫出渣油后，進入煤焦油加熱爐預熱，再進入蒸餾塔進行分餾精制加工，加工過程中得到輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油、葙油及浙青，將所得洗油、蒽油、前油及部分浙青調制成炭黑原料油，用作炭黑生產單元的炭黑原料油；其中，煤焦油加熱爐燃燒焦爐煤氣排放出煙氣；在所述炭黑生產單元，使用煤焦化單元外送的部分焦爐煤氣為熱源，對炭黑原料油進行高溫裂解得到含有炭黑顆粒的高溫炭黑煙氣，炭黑煙氣經一次急冷后進入空氣預熱器， 再進入余熱鍋爐然后進入炭黑原料油預熱器，之后進入二次急冷鍋爐，再經主袋濾器分離出炭黑及炭黑尾氣，炭黑進行烘干得到炭黑產品，炭黑尾氣經脫水處理后部分作為熱源回用于炭黑的烘干過程，部分引至煤焦化單元的復熱式焦爐，摻入焦爐煤氣作為加熱干餾的熱源，炭黑尾氣脫出的水回用于炭黑生產的一次急冷段噴灑；上述過程中，所述煤焦化單元產生焦化廢水，所述煤焦油加工單元產生焦油廢水，各廢水集中混合經預處理后再進行深度凈化處理；所述的預處理包括用煤焦油加熱爐排放的煙氣作為氣浮載體對混合廢水進行氣浮并自身得到凈化，分離出上部的浮油和底部的渣油后，用熄焦粉進行吸附過濾，吸附過濾后的廢熄焦粉混入煉焦煤中進行煉焦回用，浮油用作煉焦時所用的熱源，渣油混入煉焦煤中煉焦用；上述過程中，所述煤焦化單元洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中排出重油，所述煤焦油加工單元預處理脫油脫渣工序排出渣油，渣油混入煉焦煤中進行煉焦回用，重油用作煉焦時所用的熱源；在所述煤焦化單元，煉焦時所用的熱源包括本單元產生的凈化煤氣的一部分、炭黑單元的炭黑尾氣和所述洗脫苯工序洗油洗苯后再生過程中排出的重油以及廢水預處理中回收的浮油，其中，來自煤焦化單元洗脫苯工序排出的重油和廢水預處理工序得到的浮油混合為混合廢油，利用煤焦化單元焦爐排放的煙氣對該混合廢油加熱，形成溫度高于100°c時粘度小于100厘泊的液體狀態(tài)，并采用霧化裝置對其進行霧化后進入煉焦爐的燃燒室。
2.根據(jù)權利要求1所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，其中，從所述炭黑生產單元的主袋濾器出來的炭黑尾氣高達180 220°C，利用該炭黑尾氣為溴化鋰機組中制冷劑的蒸發(fā)提供熱源，將溫度為12 15°C的水降溫得到5 7°C的冷水用于煤焦化單元的煤氣冷卻介質，同時使炭黑尾氣溫度降至約80°C而達到脫水的目的。
3.根據(jù)權利要求1所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，其中，在調制炭黑原料油時，是將煤焦油加工單元所述的餾分的洗油、蒽油、翁油及浙青按照45 65 23 .30 2 4 6 10的重量比例混合調制成比重114 1.23的炭黑原料油。
4.根據(jù)權利要求1所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，其中，所述粗焦爐煤氣在凈化過程中分離出粗苯，該循環(huán)經濟工藝還包括設置苯加氫單元，以所述粗苯作為苯加氫單元的原料，生產出重苯、純苯、二甲苯及甲苯；苯加氫單元產生加氫廢水，該廢水是與煤焦化單元廢水、煤焦油加工單元廢水混合進行處理；苯加氫過程中排放煙氣，將該煙氣作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理工序。
5.根據(jù)權利要求4所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，該工藝還設置有對甲酚生產單元，其中以來自苯加氫單元的甲苯為原料，采用甲苯磺化堿溶法，生產對甲酚、混酚，并副產亞硫酸鈉；且該對甲酚生產單元中還排放煙氣，將該煙氣作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理工序。
6.根據(jù)權利要求1所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，該工藝還設置有泡花堿、 白炭黑生產單元，其中，泡花堿生產單元以來自煤焦化單元的焦爐煤氣燃燒加熱，生成熔融的泡花堿，直接送白炭黑生產單元溶解配料，生產白炭黑；所述白炭黑生產單元中產生排放煙氣，將該煙氣經余熱鍋爐進行熱能回收后作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理工序，余熱鍋爐回收的熱能用于泡花堿的溶解。
7.根據(jù)權利要求1或6所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，該工藝還設置有山梨酸生產單元，以所述電能、蒸汽、焦爐煤氣為能源，生產山梨酸；該山梨酸生產單元中產生山梨酸廢水，向廢水中加入等物質的量的碳酸氫銨和/或碳酸銨，控制反應溫度在25 30°C進行中和反應，中和反應過程中產生二氧化碳氣泡，作為氣浮劑將其中的焦油氣浮于水相表面而被收集后用熄焦粉進行吸附并過濾，再通過三效蒸發(fā)脫除其中的水分，得到純度95%以上的氯化銨產品，過濾后的廢熄焦粉混入煉焦煤中進行煉焦回用，三效蒸發(fā)得到的冷凝水作為工業(yè)用水進行回用；且該山梨酸生產單元中還排放煙氣，將該煙氣回收熱能后作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理工序。
8.根據(jù)權利要求1所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝，該工藝包括設置200 300萬噸/年的煤焦化單元、15 30萬噸/年的煤焦油加工單元、20 30萬噸/年的炭黑單元、25 40MW燃氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元以及廢水處理單元。
9.用于實現(xiàn)權利要求1 8任一項所述的以煤焦化為主體的循環(huán)經濟工藝的裝置，該裝置包括煤焦化裝置、煤焦油加工裝置、炭黑生產裝置、焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置以及廢水處理裝置；其中，所述煤焦化裝置包括用于煉焦的復熱式焦爐，并設置有將煉焦所產的高溫焦炭回收熱量的干熄焦裝置，還設置有將煉焦所產生的粗焦爐煤氣依次經氣液分離、濕法脫硫、 洗脫苯、干法脫硫進行凈化的氣液分離器、濕法脫硫裝置、洗脫苯裝置、干法脫硫裝置；所述煤焦化裝置與焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置之間設置有將煤焦化單元凈化后的焦爐煤氣輸送至焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產裝置實現(xiàn)熱電聯(lián)產的通路，還設置有將所述干熄焦裝置回收的熱量送去熱電聯(lián)產裝置進行發(fā)電的通路；所述煤焦化裝置與所述煤焦油加工裝置之間設置有將煤焦化單元的煤焦油輸送至煤焦油加工單元進行加工的通路；且所述煤焦油加工裝置與所述煤焦化裝置之間設置有將煤焦油加工單元預處理脫油脫渣工序排出的渣油返回煤焦化裝置摻入煉焦煤進行煉焦的通路；所述煤焦油加工裝置與所述炭黑生產裝置之間設置有將煤焦油加工過程中得到的洗油、蒽油、ffi油及浙青調制成炭黑原料油輸送至炭黑生產裝置的通路；所述炭黑生產裝置設置有反應爐，還設置有將高溫炭黑煙氣依次進行一次急冷噴灑、 預熱空氣、回收熱量、預熱炭黑原料油、二次急冷、分離炭黑及炭黑尾氣的一次急冷裝置、空氣預熱器、余熱鍋爐、炭黑原料油預熱器、二次急冷鍋爐、主袋濾器，并設置有對分離出的炭黑進行烘干的烘干設備，還設置有對炭黑尾氣進行脫水的脫水裝置，并設置有將炭黑尾氣脫出的水回用于炭黑生產的一次急冷噴灑的通路；在所述炭黑生產裝置與所述煤焦化裝置之間設置有將炭黑尾氣輸送至煤焦化裝置的復熱式焦爐的通路；所述煤焦化裝置與廢水處理裝置之間設置有將焦化廢水輸送至廢水處理裝置的通路， 所述煤焦油加工裝置與廢水處理裝置之間設置有將焦油廢水輸送至廢水處理裝置的通路； 所述煤焦化裝置與廢水處理裝置之間還設置有將煤焦油加熱爐排放的煙氣輸送至廢水處理裝置對廢水進行氣浮的通路，并設置有將熄焦粉輸送至廢水處理裝置對氣浮后的廢水進行吸附過濾處理的通路；且所述廢水處理裝置與煤焦化裝置之間設置有將吸附過濾廢水后的熄焦粉返回煤焦化裝置摻入煉焦煤進行煉焦的通路；并且，所述煤焦化裝置還設置有對所述混合廢油進行加熱并霧化后送入煉焦爐燃燒室的裝置。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，該裝置還包括苯加氫裝置、對甲酚生產裝置、泡花堿裝置、白炭黑生產裝置以及山梨酸生產裝置；其中所述苯加氫裝置與所述煤焦化裝置間設置將所述粗焦爐煤氣在凈化過程中分離出的粗苯輸送至苯加氫裝置進行加氫精制的通路；苯加氫裝置與廢水處理裝置之間設置有將加氫廢水輸送至廢水處理裝置的通路，還設置有將苯加氫過程中排放的煙氣用于對所述廢水的氣浮處理的通路；所述對甲酚生產裝置與苯加氫裝置之間設置有將苯加氫單元的甲苯輸送至對甲酚生產裝置的通路，所述對甲酚生產裝置與廢水處理裝置之間設置有將對甲酚生產中排放的煙氣作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理的通路；所述泡花堿生產裝置與煤焦化裝置之間設置有將煤焦化單元的焦爐煤氣輸送至泡花堿裝置進行燃燒加熱生成熔融的泡花堿的通路；所述泡花堿裝置與白炭黑生產裝置之間設置有將熔融的泡花堿直接送白炭黑生產單元溶解配料的通路；所述白炭黑生產裝置與廢水處理裝置之間設置有將白炭黑單元中產生排放煙氣進行熱能回收后作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理的通路；所述山梨酸生產裝置與所述煤焦化裝置、所述熱電聯(lián)產裝置之間設置有將所述電能、 蒸汽、焦爐煤氣作為山梨酸生產單元能源的通路；該山梨酸生產裝置與所述廢水處理裝置之間還設置有將山梨酸生產單元排放的煙氣回收熱能后作為氣浮載體用于對所述混合廢水的氣浮處理的通路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝，該工藝包括設置煤焦化單元、煤焦油加工單元、炭黑單元以及焦爐煤氣發(fā)電熱電聯(lián)產單元，將各單元有機結合，形成產業(yè)間的代謝和共生耦合關系，通過對炭黑尾氣差異化利用、干熄焦回收能量等，通過對三廢的“減量化、再利用、資源化”處理，達到節(jié)約資源、降低生產成本、減少污染，實現(xiàn)煤焦化企業(yè)經濟效益的最大化，真正實現(xiàn)了綠色循環(huán)經濟工藝。本發(fā)明還提供了用于實現(xiàn)上述以煤焦化為主體的綠色循環(huán)經濟工藝的裝置。
文檔編號C01C1/16GK102229806SQ201110135668
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權日2011年5月24日
發(fā)明者丁寶明, 信式蕊, 黨傳升, 劉紅偉, 秦慶平 申請人:山東瑞普生化有限公司, 金能科技有限責任公司