干馏煤气干法净化回收工艺及混合式气冷装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种油泥少、基本不产生废水并且能够将沸点较高的焦油与沸点较低的轻油分别回收的干馏煤气干法净化回收工艺以及一种克服目前喷淋冷却产生大量废水问题，且便于对被冷却气的温度进行快速、精确控制混合式气冷装置。本发明工艺步骤包括：1）对工业窑炉排出的高温干馏煤气进行干式除尘净；2）将除尘净化后的煤气导入第一冷却装置，使煤气在第一冷却装置中非喷淋冷却后析出焦油；3）将第一冷却装置排出的降温后的煤气导入第二冷却装置，使煤气在第二冷却装置中非喷淋冷却后析出轻油，尾气进入后续处理；所述第一冷却装置和第二冷却装置中，至少第一冷却装置为混合式气冷装置，该装置通过将煤气与冷却气进行混合而使煤气迅速冷却。
【专利说明】干馏煤气干法净化回收工艺及混合式气冷装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种干馏煤气干法净化回收工艺及混合式气冷装置。
【背景技术】
[0002]目前对干馏煤气的回收主要采用的工艺为:先将工业窑炉排出的高温干馏煤气送入旋风除尘器进行高温旋风除尘，然后直接采用二级喷淋冷却方式对除尘后的气体进行喷淋冷却并回收焦油，尾气用于燃烧或发电。该工艺存在的主要问题是:第一，喷淋冷却时由于气体中的粉尘含量大，从而产生大量不易处理油泥，容易堵塞系统管道；第二，喷淋冷却方式产生大量含酚废水，处理麻烦；第三，焦油回收率低，回收的焦油品质低，且无法在回收过程中直接将沸点较高的焦油与沸点较低的轻油彻底、精确分离；第四，环境污染严重，PM2.5颗粒物排放超标问题突出。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种油泥少、基本不产生废水并且能够将沸点较高的焦油与沸点较低的轻油分别回收的干馏煤气干法净化回收工艺。此外，本发明还要提供一种混合式气冷装置，克服目前喷淋冷却产生大量废水的问题，且便于对被冷却气的温度进行快速、精确控制。
[0004]本发明的干馏煤气干法净化回收工艺，其步骤包括:1)对工业窑炉排出的高温干馏煤气进行干式除尘净化，使煤气中的粉尘含量降低至20 - 50mg/Nm3以下；2)将除尘净化后的煤气导入第一冷却装置，使煤气在第一冷却装置中非喷淋冷却后析出焦油，焦油从该装置流出并回收；3)将第一冷却装置排出的降温后的煤气导入第二冷却装置，使煤气在第二冷却装置中非喷淋冷却后析出轻油，轻油从该装置流出并回收，尾气进入后续处理；所述第一冷却装置和第二冷却装置中，至少第一冷却装置为混合式气冷装置，该混合式气冷装置通过将煤气与冷却气进行混合而使煤气迅速冷却；所述混合式气冷装置包括由壳体所构成的气流混合腔以及位于气流混合腔底部的收液器，壳体上分别设置有与该气流混合腔连通的被冷却气入口、被冷却气出口和冷却气入口，被冷却气在气流混合腔中流动时与冷却气混合而被冷却，冷却气入口通过流量调节装置与冷却气源连接。其中，所述第二冷却装置可以使用混合式气冷装置，但出于使用经济性方面的考虑最好采用间壁式换热器。
[0005]上述工艺使用了一种混合式气冷装置。该混合式气冷装置的冷却原理是通过将冷却气掺入被冷却气(对于上述工艺而言，被冷却气即为煤气，但该混合式气冷装置也可以用于冷却除煤气外的其他气体时)而使被冷却气迅速降温。只要控制好冷却气的掺入量，被冷却气的温度就能够被精确的控制，这对于煤气的冷却而言，意义重大。因为，焦油的沸点范围较宽(一般为450 -1OOO0C )，可分为低温干馏焦油(450 — 650°C )，中温干馏焦油(600 —800°C)以及高温干馏焦油(900 - 1000°C)，在采用混合式气冷装置的情况下，该混合式气冷装置可根据工业窑炉排出的高温干馏煤气的实际温度精确调整煤气在混合式气冷装置中的降温幅度，从而既可获得特定馏程的焦油，同时也为第二冷却装置冷却得到轻油(轻油的沸点一般为30-220°C)创造温度条件。除了冷却迅速、温度可精确控制的特点外，由于该混合式气冷装置通过在气流混合腔的有限空间内将冷却气掺入被冷却气使被冷却气降温，压力作用增强了油液分子团聚，因此还可提高焦油的回收率。另外，混合式气冷装置的冷却方式决定了其冷却过程中几乎不不产生废水，且由于煤气中的粉尘含量先被降低至了20 - 50mg/Nm3以下，故油泥的生成量也很少。
[0006]在本发明的干馏煤气干法净化回收工艺中，所述混合式气冷装置所使用的冷却气优选来自液氮源或液化天然气源。液氮或液化天然气温度低，冷却效果好，且不会向原煤气中引入对煤气干法净化回收有害的物质。当该混合式气冷装置用于冷却除煤气外的其他气体时，可根据被冷却气具体性质等情况选择合适的冷却气。
[0007]当工业窑炉排出的高温干馏煤气温度较高，而实际回收的焦油沸点温度又相对较低时，最好在所述步骤I)与步骤2)之间增加第一附加步骤，即将除尘净化后的煤气导入一间壁式换热器进行高温余热回收利用，然后再将间壁式换热器排出的煤气导入第一冷却装置。这样能够充分利用干馏煤气余热，节省能源消耗。
[0008]所述步骤I)可以通过不同的干式除尘净化手段将煤气中的粉尘含量控制在20 -50mg/Nm3以下，从而确保极少量的油泥产生。例如，采用电除尘器时就可将含量控制在略小于50mg/Nm3的范围内。步骤I)最好能通过采用烧结多孔膜滤芯的高温气体过滤装置对煤气进行干式除尘净化来控制其粉尘含量含量，因为这样能够进一步降低粉尘含量(20mg/Nm3以下)，从而减少油泥的生成；当采用含有烧结多孔膜滤芯的高温气体过滤装置时，控制该高温气体过滤装置反吹气体的温度是必须的，否则，一旦用温度较低的反吹气体对烧结多孔膜滤芯进行反吹以清除滤芯表面的滤饼时，会立即在滤芯表面形成结露，使滤芯受到难以恢复的污染，降低其使用寿命，因此，本发明还进一步设定通过所述间壁式换热器与煤气进行热交换的换热介质包括第一介质和第二介质，所述第一介质和第二介质在进口切换装置的控制下择一进入间壁式换热器中与煤气进行热交换，当所述第一介质进入间壁式换热器加热后再在出口切换装置的控制下作为过滤装置的反吹气而导向过滤装置反吹装置，当所述第二介质进入间壁式换热器加热后再在出口切换装置的控制下导向除过滤装置反吹装置以外的其他使用源。这样，在需要对烧结多孔膜滤芯进行反吹时，通过进口切换装置向间壁式换热器注入第一介质(例如氮气、IS气)，第一介质被加热后通过出口切换装置再导向过滤装置反吹装置(不需要再对第一介质进行加热，节省了能源)，最后通过过滤装置反吹装置作用于滤芯；而当不需要对烧结多孔膜滤芯进行反吹时，通过进口切换装置向间壁式换热器注入第二介质(例如水)，第二介质被加热通过出口切换装置再导向其他使用源(例如实际生产线上众多需要蒸汽加热保温的场合)，以使煤气余热得到更充分利用。
[0009]上述工艺中气体的运动可以由位于第一冷却装置与第二冷却装置之间的风机所驱动，这样作用于风机的气体温度不会太高(主要通过第一冷却装置进行了降温)，粉尘含量也较低(前面已通过干式除尘净化控制了粉尘含量)，有利于风机长期稳定使用，并且煤气在进入第二冷却装置前能够通过风机增压，有利于提高换热效率；而当第一冷却装置与第二冷却装置之间设有风机时，则在所述步骤2)与步骤3)之间最好还应包括第二附加步骤，即将第一冷却装置排出的煤气直接导入一电捕焦油器除焦油雾，然后再将电捕焦油器排出的煤气再经过所述风机导入第二冷却装置。通过电捕焦油器除去焦油雾，可避免风机因长期使用而发生堵塞。[0010]作为对混合式气冷装置内部结构的进一步改进，本发明还在所述混合式气冷装置的气流混合腔中安装有一块或沿气流方向间隔的至少两块密布有透气孔的混气均化板，所述的混气均化板位于混合式气冷装置的被冷却气入口与被冷却气出口之间。混气均化板能够延长气体在气流混合腔中的停留时间，同时混气均化板上密布的透气孔对气流起到分散作用，因此，通过设置混气均化板能够将被冷却气与冷却气进行更为充分的混合，使冷却效率、焦油回收率均得到提升。所述混气均化板可以设计一为漏斗形结构，且其底部锥角处开有排油口，这样，可便于粘附于混气均化板的油液自然向排油口流动，从而防止混气均化板附着过多焦油而发生堵塞。
[0011]本发明提供的一种混合式气冷装置包括由壳体所构成的气流混合腔以及位于气流混合腔底部的收液器，壳体上分别设置有与该气流混合腔连通的被冷却气入口、被冷却气出口和冷却气入口，被冷却气在气流混合腔中流动时与冷却气混合而被冷却，冷却气入口通过流量调节装置与冷却气源连接。其中，所述混合式气冷装置的气流混合腔中最好安装一块或沿气流方向间隔的至少两块密布有透气孔的混气均化板，所述的混气均化板位于混合式气冷装置的被冷却气入口与被冷却气出口之间。如上，混气均化板可为漏斗形结构，其底部锥角处开有排液口。本发明的上述混合式气冷装置并非只能用于干馏煤气干法净化回收工艺中，当然也可用于其他气体冷却并回收冷凝液的场合。该混合式气冷装置克服了目前喷淋冷却产生大量废水的问题，且便于对被冷却气的温度进行快速、精确控制。
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的说明、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明干馏煤气干 法净化回收工艺实施例的工艺流程示意图。
[0014]图2为本发明中混合式气冷装置的一种具体结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]图1所示的具体为一油砂干馏煤气干法净化回收工艺。如图1，该油砂干馏煤气干法净化回收工艺所使用的设备依次包括:
[0016]<1>采用烧结多孔膜滤芯110的高温气体过滤装置100，该高温气体过滤装置100带有滤装置反吹装置120 ；
[0017]<2>间壁式换热器200，具体采用余热锅炉；
[0018]<3>第一冷却装置300,为一混合式气冷装置,该装置包括由壳体310所构成的气流混合腔320以及位于气流混合腔320底部的收液器330，壳体310上分别设置有与该气流混合腔320连通的被冷却气入口、被冷却气出口和冷却气入口，其中，所述的被冷却气入口位于壳体310的下侧部，被冷却气出口位于壳体310的上侧部，冷却气入口位于壳体310顶部并连接一扩散器，被冷却气810 (煤气)从被冷却气入口进入气流混合腔320后由下向上运动，而冷却气820 (来自液氮源或液化天然气源)则从扩散器向下喷出并由上往下运动，被冷却气810在气流混合腔320中向上流动时与冷却气820逆流混合换热而被冷却，冷却气入口通过流量调节装置与冷却气源连接，混合式气冷装置的气流混合腔320中还安装有两块沿气流方向间隔的密布有透气孔的混气均化板340，所述的混气均化板340位于混合式气冷装置的被冷却气入口与被冷却气出口之间，其中一混气均化板340较靠近扩散器，另一混气均化板340较靠近被冷却气入口，两块混气均化板340之间为主要的混气换热区域；
[0019]〈4>电捕焦油器400;
[0020]<5> 风机 500 ；
[0021]<6>第二冷却装置600，该第二冷却装置600为间壁式换热器。
[0022]上述的高温气体过滤装置100、间壁式换热器200、第一冷却装置300、电捕焦油器400、风机500和第二冷却装置600依次顺序连接形成煤气运行流路，其中，风机500为系统入口的待回收煤气提供运行过程中的动力，间壁式换热器200上用于与煤气进行热交换的换热介质的入口处设有一进口切换装置710 (例如三通阀)，可使第一介质和第二介质择一进入间壁式换热器200中与煤气进行热交换，换热介质的出口出设有一出口切换装置720(例如三通阀)，出口切换装置720的其中一条分支流路与过滤装置反吹装置120连接，另一条分支流路外接其他使用源。
[0023]上述油砂干馏煤气干法净化回收工艺具体为:首先，从干馏炉排出的温度为700 - 800°C的煤气进入高温气体过滤装置100中进行过滤除尘净化，从而使出口煤气中的粉尘含量控制在20mg/Nm3以下；除尘净化后的煤气再导入间壁式换热器200进行高温余热回收利用，从而将煤气温度降低至500 - 5500C ;然后再将间壁式换热器200排出的煤气导入第一冷却装置300，该第一冷却装置300使用的冷却气来自液氮源或液化天然气源，使用量以将第一冷却装置300出口的煤气温度保持在240 - 250°C来确定(具体可通过温度传感器对冷却气入口的流量调节装置进行自动控制)，煤气在第一冷却装置300中非喷淋冷却后析出特定沸点范围的焦油，焦油集中在收液器330中根据需要从收液器330流出并回收；第一冷却装置300排出的煤气直接导入一电捕焦油器400除焦油雾，然后再将电捕焦油器400排出的煤气再经过所述风机500导入第二冷却装置600，煤气在第二冷却装置600中非喷淋冷却后析出轻油，轻油从该装置流出并回收，尾气(30 - 50°C)进入后续处理(可送入燃烧点作燃料)。
[0024]在上述工艺过程中，需要间隔操作过滤装置反吹装置120对烧结多孔膜滤芯110进行反吹，这时，通过进口切换装置710的控制使所述第一介质(具体为氮气)进入间壁式换热器200加热后再在出口切换装置720的控制下作为过滤装置100的反吹气而导向过滤装置反吹装置120，反吹结束后，通过进口切换装置710的控制使所述第二介质(具体为水)进入间壁式换热器200加热后再在出口切换装置720的控制下导向除过滤装置反吹装置120以外的其他使用源。
[0025]上述混合式气冷装置的气流混合腔320中安装有两块沿气流方向间隔的密布有透气孔的混气均化板340，两块混气均化板340之间为主要的混气换热区域，这样，被冷却气810 (煤气) 通过靠下的混气均化板340进行均化后进入该混气换热区域并与通过靠上的混气均化板340进行均化后进入的冷却气820 (来自液氮源或液化天然气源)均匀、充分混合，较好的确保了被冷却气与冷却气的接触换热效果。
[0026]图2是对上述混合式气冷装置的进一步改进，即将混气均化板340均设置成漏斗形结构，其底部锥角处开有排液口 341，从而便于粘附于混气均化板340的油液自然向排油口 341流动，然后从排油口 341流出，从而防止混气均化板附着过多焦油而发生堵塞。
[0027]此外，上述混合式气冷装置中的混气均化板340还可改进为一夹层结构，即包括上层板、下层板，上层板与下层板之间间 隔一定距离，上层板上的透气孔与下层板上的透气孔交错布置。这样，上层板与下层板之间将形成气流转折流动的通道，促进油液分离。
【权利要求】
1.干馏煤气干法净化回收工艺，其步骤包括: 1)对工业窑炉排出的高温干馏煤气进行干式除尘净化，使煤气中的粉尘含量控制在20 - 50mg/Nm3 以下； 2)将除尘净化后的煤气导入第一冷却装置(300)，使煤气在第一冷却装置(300)中非喷淋冷却后析出焦油，焦油从该装置流出并回收； 3)将第一冷却装置(300)排出的降温后的煤气导入第二冷却装置(600)，使煤气在第二冷却装置(600)中非喷淋冷却后析出轻油，轻油从该装置流出并回收，尾气进入后续处理； 所述第一冷却装置(300)和第二冷却装置(600)中，至少第一冷却装置(300)为混合式气冷装置，该混合式气冷装置通过将煤气与冷却气进行混合而使煤气迅速冷却； 所述混合式气冷装置包括由壳体(310)所构成的气流混合腔(320)以及位于气流混合腔(320)底部的收液器(330)，壳体(310)上分别设置有与该气流混合腔(320)连通的被冷却气入口、被冷却气出口和冷却气入口，被冷却气(810)在气流混合腔(320)中流动时与冷却气(820)混合而被冷却，冷却气入口通过流量调节装置与冷却气源连接。
2.如权利要求1所述的干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:在所述步骤I)与步骤2)之间还包括第一附加步骤，即将除尘净化后的煤气导入一间壁式换热器(200)进行高温余热回收利用，然后再将间壁式换热器(200)排出的煤气导入第一冷却装置(300)。
3.如权利要求2所述的干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:所述步骤I)是通过采用烧结多孔膜滤芯(110)的高温气体过滤装置(100)对煤气进行干式除尘净化的；则 通过所述间壁式换热器(200)与煤气进行热交换的换热介质包括第一介质和第二介质，所述第一介质和第二介质在进口切换装置(710)的控制下择一进入间壁式换热器(200)中与煤气进行热交换，当所述第一介质进入间壁式换热器(200)加热后再在出口切换装置(720)的控制下作为过滤装置(100)的反吹气而导向过滤装置反吹装置(120)，当所述第二介质进入间壁式换热器(200)加热后再在出口切换装置(720)的控制下导向除过滤装置反吹装置(120)以外的其他使用源。
4.如权利要求1所述的干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:该工艺中气体的运动是由位于第一冷却装置(300)与第二冷却装置(600)之间的风机(500)所驱动，则在所述步骤2)与步骤3)之间还包括第二附加步骤，即将第一冷却装置(300)排出的煤气直接导入一电捕焦油器(400)除焦油雾，然后再将电捕焦油器(400)排出的煤气再经过所述风机(500)导入第二冷却装置(600)。
5.如权利要求1所述的干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:所述第二冷却装置(600)采用间壁式换热器。
6.如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:所述混合式气冷装置的气流混合腔(320)中安装有一块或沿气流方向间隔的至少两块密布有透气孔的混气均化板(340)，所述的混气均化板(340)位于混合式气冷装置的被冷却气入口与被冷却气出口之间。
7.如权利要求6所述的 干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:所述混气均化板(340)为漏斗形结构，其底部锥角处开有排油口(341)。
8.如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的干馏煤气干法净化回收工艺，其特征在于:所述混合式气冷装置所使用的冷却气来自液氮源或液化天然气源。
9.混合式气冷装置，包括由壳体(310)所构成的气流混合腔(320)以及位于气流混合腔(320)底部的收液器(330)，壳体(310)上分别设置有与该气流混合腔(320)连通的被冷却气入口、被冷却气出口和冷却气入口，被冷却气在气流混合腔(320)中流动时与冷却气混合而被冷却，冷却气入口通过流量调节装置与冷却气源连接；所述混合式气冷装置的气流混合腔(320)中安装有一块或沿气流方向间隔的至少两块密布有透气孔的混气均化板(340)，所述的混气均化 板(340)位于混合式气冷装置的被冷却气入口与被冷却气出口之间。
10.如权利要求9所述的混合式气冷装置，其特征在于:所述混气均化板(340)为漏斗形结构，其底部锥角处开有排液口(341)。
【文档编号】C10K1/04GK103789045SQ201410027259
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】高麟, 汪涛, 郭定江 申请人:成都易态科技有限公司