一种煤气中焦油的捕集方法、捕集系统与流程

本发明涉及煤炭工业技术领域，尤其涉及一种煤气中焦油的捕集方法、捕集系统。

背景技术：

移动床煤气化、煤炭干馏热解过程中产生的粗煤气和热解荒煤气(下文统称为煤气)通常含有少量的煤焦油，在进入下游工序之前需要先将煤气中的焦油进行回收。

目前，煤气中焦油的回收过程通常采用水洗的方法来洗涤、低温，冷却后的含油洗涤水进行油水分离得到煤焦油，定期排放的洗涤废水经酚、氨回收后送污水处理装置。然而，这种焦油回收工艺往往产生大量的难处理酚、氨废水，造成废水处理装置的设备投资和生产运行成本较高。

有鉴于此，亟待针对现有焦油的回收方法进行优化设计，在保证除油效果的基础上，避免难处理的废水产生，减少废水处理设备的投资及生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种煤气中焦油的捕集方法，既能保证除油效果，又能避免难处理的废水产生，从而减少废水处理设备的投资及生产成本。在此基础上，本发明的另一目的为提供对应的煤气焦油捕集系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤气中焦油的捕集方法，包括如下步骤：

气气换热步骤，利用低温气体与高温煤气进行热交换，回收高温煤气热量，减少喷淋焦油使用量；

捕集步骤，选用低温焦油对换热后的高温煤气进行喷淋，使煤气中的焦油气体冷凝析出并被捕集回收；

除雾步骤，采用两级除雾器逐步回收即将逃逸的焦油雾滴。

采用这种焦油捕集方法，能够多次对煤气进行除油(即通过油洗的方式达到较好的焦油回收效果)，与现有技术相比，上述焦油捕集过程中不会有难处理的废水产生，从而减少废水处理设备投资及生产运行成本。

优选地，所述捕集步骤具体为：

设置规整填料、过滤挡板，并利用低温焦油对煤气进行两次喷淋；使煤气先通过所述过滤挡板、再与首次喷淋的低温焦油逆向流动接触，然后通过所述规整填料，同时与二次喷淋的低温焦油逆向流动接触。

优选地，所述除雾步骤具体为：

设置旋流板除雾器、丝网除雾器或折流板除雾器，使经过捕集步骤的煤气依次通过所述旋流板除雾器、所述丝网除雾器或折流板除雾器。

优选地，所述气气换热步骤中使用的低温气体为煤气经过所述气气换热步骤、所述捕集步骤和所述除雾步骤之后形成的低温煤气。

优选地，将所述气气换热步骤、所述捕集步骤、所述除雾步骤捕集到的焦油回收、冷却后，一部分外送储存，另一部分用于所述捕集步骤的低温焦油。

优选地，控制回收的焦油温度介于140℃、190℃之间，并控制所述喷淋焦油的温度介于70℃、110℃之间。

本发明还提供一种煤气中焦油的捕集系统，包括激冷塔，所述激冷塔从下到上依次设置：

容置区，用于容置回收的煤气中的焦油；

进气管，用于输入高温煤气；

气体分布器，设于所述进气管后的对应位置；

气气换热器，设有相间隔的低温气体通道、高温煤气通道；

捕集区，设有过滤挡板、规整填料及多个用于喷淋低温焦油的喷嘴，用于煤气中焦油气体的捕集回收；

出气管，用于输出经过除油之后的低温煤气。

经过前序除尘步骤的煤气为高温、含焦油的煤气，工作过程中，该煤气通过进气管进入激冷塔内部、开始向上流动，首先通过气气换热器，与低温气体通道中的低温气体进行热交换，低温气体被加热回收了热量，提高了热量的利用效率，同时高温煤气被初步降温，并回收高温煤气热量，减少喷淋焦油使用量。煤气继续向上流动，与捕集区喷淋的低温焦油逆向充分接触，温度进一步降低，其包含的焦油气体冷凝析出、滴落至容置区，而除油后的煤气进一步上升，从出气管出激冷塔。

由此可见，采用这种焦油捕集系统，能够多次对煤气进行除油即通过油洗的方式达到较好的焦油回收效果，与现有技术相比，其一，上述焦油捕集过程中不会产生大量难处理的废水从而减少废水处理设备投资及生产运行成本。其二，捕集率高，减少了电捕焦油器的二次投资。

优选地，所述捕集区从下到上依次包括：

过滤挡板，用于除去换热后的高温煤气中夹带的粉尘；

第一喷嘴，与低温焦油输入管连接，用于首次喷淋低温焦油；

规整填料，使喷淋的低温焦油和高温煤气充分接触；

第二喷嘴，与低温焦油输入管连接，用于二次喷淋低温焦油。

优选地，所述激冷塔在所述捕集区、所述出气管之间还设有除雾装置。

优选地，所述除雾装置从下到上包括旋流板除雾器、丝网除雾器或折流板除雾器。

优选地，所述气气换热器的低温煤气通道的低温气体通道的入口与所述出气管连接、出口与后续处理系统连接。

优选地，还包括焦油输送泵和焦油冷却器，所述容置区、所述焦油输送泵、所述焦油冷却器顺序连接，所述焦油冷却器的另一端与所述捕集区、焦油罐均连接。

优选地，所述激冷塔在除雾器的上方设有稀释、冲洗油喷嘴。

附图说明

图1为本发明所提供煤气中焦油的捕集方法的一种具体实施方式的流程框图；

图2为本发明所提供煤气中焦油的捕集系统的一种具体实施方式的结构示意图。

图2中：

激冷塔1；

容置区11；

进气管12；

气气换热器13；低温气体通道131；煤气通道132；

捕集区14；第一喷嘴141；规整填料142；第二喷嘴143；

出气管15；

除雾装置16；旋流板除雾器161；丝网除雾器或折流板除雾器162；

焦油输送泵20；

焦油冷却器17；

气体分布器18；

稀释、冲洗油喷嘴19。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种煤气中焦油的捕集方法，既能保证除油效果，减少了电捕焦油器的投资，又能避免难处理的废水的产生，从而减少废水处理设备投资及生产成本。在此基础上，本发明的另一核心为提供一种对应的煤气焦油捕集系统。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中的方位词“上、下”均是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当对本发明的保护范围构成限制。

请参考图1，图1为本发明所提供煤气中焦油的捕集方法的一种具体实施方式的流程框图。

在一种具体实施方式中，本发明提供一种煤气中焦油的捕集方法，包括如下步骤：

S11：气气换热步骤，利用低温气体与高温煤气进行热交换，回收高温煤气热量，减少喷淋焦油使用量；

S12：捕集步骤，选用低温焦油对换热后的高温煤气进行喷淋，使煤气中的焦油气体冷凝析出并被捕集回收。

采用这种焦油捕集方法，能够多次对煤气进行除油，即通过油洗的方式达到较好的焦油回收效果，达到较好的净化效果，与现有技术相比，上述焦油捕集过程中不会产生难处理的废水，从而减少废水处理设备投资及生产成本。

具体的方案中，上述捕集步骤可以具体为：

设置规整填料、过滤挡板，并利用低温焦油对煤气进行两次喷淋；使煤气先通过所述过滤挡板、再与首次喷淋的低温焦油逆向流动接触，然后通过所述规整填料，同时在规整填料上与二次喷淋的低温焦油逆向流动接触。

采用上述捕集步骤，煤气与首次喷淋的低温焦油接触换热的同时，其中包含的煤粉、焦粉等固体物质撞击挡板，与煤气分离，防止煤气进入规整填料时堵塞填料，延长规整填料的使用时间。该煤气再经过规整填料，其含有的焦油气体与二次喷淋的低温焦油充分接触进而基本被完全冷凝析出。

上述挡板的结构可以有多种多样，例如图2所示的人字形挡板，也可以设为平面挡板，或者弧形挡板等等。

由此可见，上述方法能够多次、彻底地对煤气进行除油，进一步增强焦油捕集回收的效果。

此外，上述煤气的捕集方法还可以包括S13：除雾步骤：设置除雾装置，使经过捕集步骤的煤气通过除雾装置。

具体地，除雾步骤具体为：设置旋流板除雾器、丝网除雾器，或折流板除雾器，使经过捕集步骤的煤气依次通过旋流板除雾器、丝网除雾器或折流板除雾器。

采用这种方法，旋流板除雾器过滤掉煤气中粒径较大的雾滴，丝网除雾器或折流板除雾器进一步过滤掉煤气中粒径较小的雾滴，既能完全捕集煤气中夹带的雾沫态焦油，增加焦油的回收量，又能保证进入后续系统的煤气品质符合要求。

可以想到，上述除雾装置并不仅限于两层除雾的结构，还可以采用其他结构，也可以采用单层除雾，或者三层除雾的结构。

在另一种具体实施方式中，气气换热步骤中使用的低温气体为煤气经过气气换热步骤、捕集步骤和除雾步骤之后形成的低温煤气。

这样，该低温气体经过换热温度升高后再进入后系统，提高了能量利用效率；同时高温煤气被初步降温，其内部的部分煤焦油气体冷凝析出，达到了一举两得的目的。

又一种具体实施方式中，可以将气气换热步骤、捕集步骤、除雾步骤捕集到的焦油回收、冷却后，一部分外送储存，另一部分用作捕集步骤的低温焦油。

类似地，这种方案实现了焦油的循环利用，同样节约了煤气净化的成本。

另一种具体实施方式中，上述捕集方法中，将控制回收的焦油温度介于140℃、190℃之间，并控制喷淋焦油的温度介于70℃、110℃之间。

采用上述控制温度的依据是要求降温除油后的低温煤气的温度高于其露点温度，以达到出激冷塔1的低温煤气中没有水分析出的目的。

请参考图2，图2为本发明所提供煤气中焦油的捕集系统的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图2所示，本发明提供一种煤气中焦油的捕集系统，包括激冷塔1，激冷塔1从下到上依次设置：

容置区11，用于回收煤气中的焦油；

进气管12，用于输入煤气；

气体分布器18，设于所述进气管12后的对应位置；

气气换热器13，设有相间隔的低温气体通道131、煤气通道132；

捕集区14，设有多个用于喷淋低温焦油的喷嘴；

出气管15，用于输出煤气经过除油之后形成的低温煤气。

经过前序步骤的煤气为高温、含焦油的煤气，工作过程中，该煤气通过进气管12进入激冷塔1内部的气体分布器18，使得煤气均匀分布于激冷塔1的横截面内，避免出现后续气体短路或换热不均的现象。然后该煤气开始向上流动，首先通过气气换热器13，与低温气体通道中的低温气进行热交换，低温气体被加热回收了热量，提高了热量的利用效率，同时高温煤气被初步降温，其内部的部分煤焦油气体冷凝析出，汇聚成液滴状后向下滴落至容置区11。煤气继续向上流动，与捕集区14喷出的低温焦油逆向充分接触，温度进一步降低，其包含的焦油气体进一步冷凝析出、滴落至容置区11，而除油后的煤气进一步上升，从出气管15流出激冷塔1。

由此可见，采用这种焦油捕集系统，能够多次对煤气进行除油(即通过油洗的方式达到较好的焦油回收效果)，与现有技术相比，上述焦油捕集过程中不会产生大量难处理的废水等污染物，从而减少煤气加工的成本。

具体的方案中，上述捕集区14从下到上依次包括：

过滤挡板，用于除去换热后的高温煤气中夹带的粉尘；

第一喷嘴141，与低温焦油输入管连接，用于首次喷淋低温焦油；

规整填料142，设置能够捕捉、吸收煤气中的焦油的吸收填料，使喷淋的低温焦油和高温煤气充分接触；

第二喷嘴143，与低温焦油输入管连接，用于二次喷淋低温焦油。

采用这种结构，经过气气换热已经析出部分焦油的煤气继续向上运动，其中包含的煤粉、焦粉等固体物质撞击过滤挡板，与煤气分离，防止被煤气带入规整填料142中堵塞填料，延长规整填料的使用时间。然后，煤气继续向上通过规整填料142，在规整填料上煤气与二次喷淋的低温焦油充分接触换热，煤气中的焦油气体进一步被冷凝析出，汇成液滴落至激冷塔底部的容置区，即完成焦油的捕集回收。

由此可见，捕集区14采用油洗的方式多次、较彻底地对煤气进行除油，进一步增强了捕集回收焦油的效果。

上述挡板的结构可以有多种多样，例如图2所示的人字形挡板，也可以设为平面挡板，或者弧形挡板等等。

更进一步的方案中，上述激冷塔1在捕集区14、出气管15之间还设有除雾装置16。

具体的方案中，除雾装置16从下到上包括旋流板除雾器161、丝网除雾器或折流板除雾器162。

采用这种结构，旋流板除雾器161过滤掉煤气中粒径较大的雾滴，丝网除雾器或折流板除雾器162进一步过滤掉煤气中粒径较小的雾滴，既能完全捕集煤气中的雾沫状焦油，增加焦油的回收量，又能保证进入后续系统的煤气品质符合要求。

可以想到，上述除雾装置16并不仅限于两层除雾的结构，还可以采用其他结构，也可以采用单层除雾，或者三层除雾的结构。

另一种具体实施方式中，上述气气换热器13的低温气体通道131的入口与出气管15连接、出口与后续处理系统连接。

除油后的煤气温度相对没有除油前的煤气温度已经大大降低，采用这种结构，低温煤气从出气管15流出后流向气气换热器13的低温气体通道中，与除油前的高温煤气进行热交换，一方面低温气体经过换热，温度升高后再进入后系统，提高了能量利用效率；另一方面，高温煤气被初步降温，其内部的部分煤焦油气体被冷凝析出，达到了一举两得的目的。

另一种具体实施方式中，上述焦油捕集系统还包括焦油输送泵20和焦油冷却器17，所述容置区11、所述焦油输送泵20、所述焦油冷却器17顺序连接，所述焦油冷却器的另一端与捕集区14、焦油罐均连接。

这样，回收于容置区11内的焦油由泵加压后经过焦油冷却器17温度降低，一部分重新回到捕集区14作为低温焦油喷淋，一部分作为生产原料进入后续系统进行深加工。

更进一步的方案中，所述激冷塔1在除雾器的上方设有稀释、冲洗油喷嘴(19)。

由于煤焦油性质不稳定、固体杂质含量较高，易结焦、堵塞管道和塔内件，使系统压降急剧增加。此外，除雾器在使用一段时间之后，烟气中的焦油雾滴会被拦截在除雾器上，导致除雾器容易被堵塞或结垢，这样，脱硫过程中会影响低烟气的流动。

因此，可以在激冷塔的对应位置配套设置压力检测部件，当检测到系统压降较大时，开启稀释、冲洗油喷嘴19，向除雾器喷减粘剂，不仅对除雾器进行清洗，延长除雾器的使用寿命。此外，减粘剂与容置区的焦油混合后，减小了焦油的粘度，可以避免在运输过程中焦油结焦、堵塞管路，减少了运行和维修费用。而在煤气的焦油捕集过程中，该稀释、冲洗油喷嘴19均处于关闭状态，避免影响煤气的除油效果。上述减粘剂的选择可以多种多样，例如汽油、柴油等等。

以上对本发明所提供的一种煤气中焦油的捕集方法、捕集系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。