荒煤气性质研究与余热综合利用

【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20～23℃。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,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
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X784;TQ520
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-12
• 1 文献综述12-30
• 1.1 荒煤气组成及性质12-13
• 1.1.1 荒煤气组成12-13
• 1.1.2 荒煤气露点13
• 1.1.3 荒煤气结焦问题13
• 1.2 焦化化产工段热源分布13-16
• 1.2.1 荒煤气初步冷却13-15
• 1.2.2 蒸氨工段15
• 1.2.3 脱硫工段15-16
• 1.2.4 脱苯工段16
• 1.3 现有荒煤气余热回收技术16-20
• 1.3.1 上升管汽化冷却技术16-17
• 1.3.2 导热油夹套技术17
• 1.3.3 热管式换热技术17-18
• 1.3.4 余热锅炉换热技术18-19
• 1.3.5 氮气换热技术19
• 1.3.6 半导体温差发电技术19
• 1.3.7 荒煤气直接热裂解技术19-20
• 1.4 石油化工系统高温油气热量回收20-26
• 1.4.1 烃类热裂解急冷系统20-22
• 1.4.2 催化裂化22-24
• 1.4.3 延迟焦化24-26
• 1.5 低温吸收式制冷及热泵技术26-29
• 1.5.1 低温制冷系统26-28
• 1.5.2 低温吸收式热泵技术28-29
• 1.6 本文研究思路和主要内容29-30
• 2 荒煤气性质分析30-46
• 2.1 化工流程模拟30-31
• 2.1.1 Aspen Plus软件介绍30-31
• 2.1.2 热力学方法31
• 2.2 荒煤气组成31-35
• 2.3 荒煤气性质分析35-45
• 2.3.1 确定物性方法35-36
• 2.3.2 基本物性36-37
• 2.3.3 露点计算37-38
• 2.3.4 结焦特性38-42
• 2.3.5 荒煤气热量分布42-45
• 本章小结45-46
• 3 荒煤气高温热量利用46-50
• 3.1 急冷终温确定46
• 3.2 间接急冷高温段荒煤气工艺流程46-49
• 本章小结49-50
• 4 荒煤气中温热量利用50-54
• 4.1 急冷终温确定50-51
• 4.1.1 洗油组成50-51
• 4.1.2 确定直接急冷终温51
• 4.2 直接急冷中温段荒煤气工艺流程51-53
• 本章小结53-54
• 5 荒煤气低温热量利用54-66
• 5.1 提高氨水冷却荒煤气温度54-57
• 5.1.1 轻油组成55
• 5.1.2 急冷终温确定55-57
• 5.2 循环氨水急冷低温段荒煤气工艺流程57-58
• 5.3 热水型溴化锂吸收式制冷58-62
• 5.3.1 单效热水型溴化锂吸收式制冷58-60
• 5.3.2 氨与溴化锂集成吸收式制冷60-62
• 5.4 低温热泵技术62-65
• 5.4.1 第一类吸收式热泵62-63
• 5.4.2 第二类吸收式热泵63-65
• 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

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