一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统及方法与流程

[0001]
本发明涉及环保处理技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统及方法。


背景技术：

[0002]
焦炉煤气富含大量碳、氢化合物，可作为制取高附加值化工产品的原料。焦化行业一般在初冷、电捕油、脱苯等预处理后，煤气中仍含有焦油雾滴、粉尘等物质，这些杂质影响压缩机的正常运行，不利于后续工艺系统的稳定。
[0003]
为了延长压缩机的检维修周期，大部分焦化企业压缩机前增设一台活性炭吸附塔，无疑增加系统的压降，且需定期对活性炭进行再生、更换，增加运行成本。在夏季，焦炉煤气工况恶劣时，部分焦化企业煤气压缩机运行一周就需要切换、检修，为企业的正常生产运行带来较大压力。因此，亟需设计和生产一种效率高、操作弹性大、压降低，适应焦炉煤气净化的梯级除雾除尘系统，满足企业的生产效益和环保需求。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统及方法，采用梯级除雾除尘装置，分级脱除焦炉煤气中不同粒径的含尘雾滴，降低焦炉煤气中的焦油雾滴和粉尘含量；各级除雾除尘装置与冷却循环系统连接，强化各级除雾除尘器的碰撞凝并和焦油雾滴凝结作用，提升系统除雾除尘效率，延长后续压缩机的使用周期，降低对后续精制催化剂的毒化作用。
[0005]
本发明提供的技术方案如下：
[0006]
一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统，包括：
[0007]
塔器壳体、循环冷却系统以及设置在所述塔器壳体内部的冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器、冷凝纤维除雾除尘器；
[0008]
所述塔器壳体的下端设有煤气入口，所述塔器壳体的内部设有煤气通道，所述塔器壳体的上端设有煤气出口；
[0009]
所述冷凝管式除雾除尘器位于所述煤气入口的上侧，用于降低预设直径的粉尘、焦油雾滴含量，以及使气体流场分布均匀；
[0010]
所述冷凝板式除雾除尘器位于所述冷凝管式除雾除尘器的上侧，用于去除煤气中5μm以上粉尘及焦油雾滴含量；
[0011]
所述冷凝纤维除雾除尘器位于所述冷凝板式除雾除尘器与所述煤气出口之间，用于去除煤气中5μm以下粉尘及焦油雾滴含量；
[0012]
所述循环冷却系统分别与所述冷凝管式除雾除尘器、所述冷凝板式除雾除尘器、所述冷凝纤维除雾除尘器连接，用于煤气冷却降温，析出焦油等高粘度组分。
[0013]
本技术方案中，采用梯级除雾除尘器系统：利用冷凝管式除雾除尘器惯性碰撞和凝结作用，去除大粒径含尘焦油雾滴；利用冷凝板式除雾除尘器碰撞凝并和凝结作用，去除
煤气中5μm以上粉尘及焦油雾滴含量；利用冷凝纤维除雾除尘器惯性碰撞、直接拦截、布朗运动、雾滴焦油雾滴凝并多重作用，去除煤气中5μm以下粉尘及焦油雾滴。该系统针对不同粒径焦油雾滴和粉尘，选用不同作用原理的除雾除尘器，可提升整个系统除雾除尘效果，增强系统的运行可靠性和操作弹性，降低投资成本，并能最大限度降低系统压降，节省运行成本。同时，采用循环冷却系统，利用冷却介质对冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器和冷凝纤维除雾除尘器降温，通过凝结作用，提升冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器、冷凝纤维除雾除尘器的除雾除尘效率，进一步降低煤气中的粉尘和焦油雾滴含量，延长压缩机使用周期，降低对后续精制催化剂的毒化作用。
[0014]
进一步优选地，所述冷凝管式除雾除尘器包括一层单根冷凝管式除雾除尘器管组或至少两层错位排列的单根冷凝管式除雾除尘器管组；
[0015]
所述单根冷凝管式除雾除尘器管组包括若干根呈预设距离排列的单根冷凝管式除雾除尘器管，所述单根冷凝管式除雾除尘器管设有冷凝管式除雾除尘器进水端和冷凝管式除雾除尘器出水端，所述冷凝管式除雾除尘器进水端经第一管路与所述循环冷却系统出水端连接，所述冷凝管式除雾除尘器出水端经第二管路与所述循环冷却系统进水端连接。
[0016]
进一步优选地，所述单根冷凝管式除雾除尘器管为空心倒水滴状，其包括依次首位相连的第一侧壁、第二侧壁及弧形壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的夹角为60
°-
120
°
；
[0017]
所述单根冷凝管式除雾除尘器管的外壁涂设有憎油导热材料。
[0018]
本技术方案中，通过控制相邻两个单根冷凝管式除雾除尘器管之间的距离来实现不同粒径的粉尘和焦油雾滴的拦截；单根冷凝管式除雾除尘器夹角为空心倒水滴状，60～120
°
，当气流经过夹角处，焦炉煤气中的大颗粒焦油雾滴和粉尘，由于惯性碰撞作用被捕集下来，且管之间间距不断减少，在间距最小处，气速最大，粉尘不容易在管与管之间发生架桥现象。采用小直径憎油导热材料管，防止焦油尘在外壁沉积，同时强化传热效率，增强焦油雾滴从煤气中脱除。
[0019]
进一步优选地，所述冷凝板式除雾除尘器包括至少一层板组叶片组；
[0020]
所述板组叶片组包括若干个并排设置的板组叶片，所述板组叶片包括若干个首位相连的叶片板，相邻的两个所述叶片板呈角度设置。
[0021]
进一步优选地，相邻的两个所述板组叶片的间距为10mm-35mm；
[0022]
相邻的两个所述叶片板的夹角为70
°-
120
°
；
[0023]
所述板组叶片的外壁涂设有憎油导热材料。
[0024]
进一步优选地，所述冷凝板式除雾除尘器还包括：
[0025]
若干个冷凝板式除雾除尘器冷却管，所述冷凝板式除雾除尘器冷却管设置在相邻的两个所述叶片板的连接处，每个所述冷凝板式除雾除尘器冷却管上设有倒钩，所述倒钩位于所述冷凝板式除雾除尘器冷却管远离所述板组叶片的一侧，所述冷凝板式除雾除尘器冷却管的外壁涂设有憎油导热材料；
[0026]
所述冷凝板式除雾除尘器冷却管设有冷凝板式除雾除尘器进水端和冷凝板式除雾除尘器出水端，所述冷凝板式除雾除尘器进水端经第三管路与所述循环冷却系统出水端连接，所述冷凝板式除雾除尘器出水端经第四管路与所述循环冷却系统进水端连接。
[0027]
进一步优选地，所述冷凝纤维除雾除尘器包括若干层并排设置的纤维丝组，所述
纤维丝组包括若干个交错设置的纤维丝，每个所述纤维丝组内缠绕有冷凝纤维除雾除尘器冷却管，所述冷凝纤维除雾除尘器冷却管设有冷凝纤维除雾除尘器进水端和冷凝纤维除雾除尘器出水端，所述冷凝纤维除雾除尘器进水端经第五管路与所述循环冷却系统出水端连接，所述冷凝纤维除雾除尘器出水端经第六管路与所述循环冷却系统进水端连接。
[0028]
进一步优选地，所述纤维丝的直径为5μm-100μm；
[0029]
所述纤维丝的外侧壁涂设有憎油导热材料；
[0030]
所述纤维丝上设有第一螺旋凸起。
[0031]
进一步优选地，所述冷凝纤维除雾除尘器冷却管的外侧壁涂设有憎油导热材料；
[0032]
所述冷凝纤维除雾除尘器冷却管上设有第二螺旋凸起。
[0033]
本发明提供的另一技术方案如下：
[0034]
一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘方法，使用上述任意一项所述的焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统的方法，包括以下步骤：
[0035]
未经处理的焦炉煤气经塔器壳体的煤气入口进入塔内，通过冷凝管式除雾除尘器对焦炉煤气中预设直径的粉尘及焦油雾滴进行预处理；
[0036]
预处理后的煤气上升经冷凝板式除雾除尘器进行初步处理，去除煤气中5μm以上粉尘及焦油雾滴；
[0037]
初步处理的煤气上升经冷凝纤维除雾除尘器进行再次处理，去除煤气中5μm以下粉尘及焦油雾滴；
[0038]
冷媒通过循环冷却系统分别给冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器、冷凝纤维除雾除尘器冷却降温。
[0039]
与现有技术相比，本发明的焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统及方法有益效果在于：
[0040]
本发明中，在塔内分级设置冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器、冷凝纤维除雾除尘器、循环冷却系统，采用梯级除雾除尘装置，分级脱除焦炉煤气中不同粒径的含尘雾滴，降低焦炉煤气中的焦油雾滴和粉尘含量；各级除雾除尘装置与冷却循环系统连接，强化各级除雾除尘器的碰撞凝并和凝结作用，提升系统除雾除尘效率，降低焦炉煤气的焦油雾滴，延长后续压缩机的使用周期，降低对后续精制催化剂的毒化作用。
附图说明
[0041]
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0042]
图1是本发明一具体实施例焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统的结构示意图；
[0043]
图2是本发明另一具体实施例单根冷凝管式除雾除尘器的结构示意图；
[0044]
图3是本发明另一具体实施例冷凝板式除雾除尘器的局部结构示意图；
[0045]
图4是本发明另一具体实施例冷凝纤维除雾除尘器的结构示意图。
[0046]
附图标号说明：
[0047]
1.塔器壳体，11.煤气入口，12.煤气出口，2.冷凝管式除雾除尘器，21.单根冷凝管式除雾除尘器，22.冷凝管式除雾除尘器出水端，23.冷凝管式除雾除尘器进水端，3.冷凝板式除雾除尘器，31.板组叶片，32.冷凝板式除雾除尘器出水端，33.冷凝板式除雾除尘器进
水端，34.冷凝板式除雾除尘器冷却管，4.冷凝纤维除雾除尘器，41.纤维丝，42.冷凝纤维除雾除尘器出水端，43.冷凝纤维除雾除尘器进水端，44.冷凝纤维除雾除尘器冷却管，5.循环冷却系统，51.循环冷却系统第一管路，52.循环冷却系统第二管路。
具体实施方式
[0048]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0049]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
[0050]
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0051]
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0052]
在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
[0053]
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0054]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0055]
在一实施例中，如图1所示，本实施例提供了一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统，包括：塔器壳体1、循环冷却系统5以及设置在塔器壳体1内部的冷凝管式除雾除尘器2、冷凝板式除雾除尘器3、冷凝纤维除雾除尘器4。塔器壳体1的下端设有煤气入口11，塔器壳体1的内部设有煤气通道，塔器壳体1的上端设有煤气出口12，煤气入口11通过煤气通道与煤气出口12连通。冷凝管式除雾除尘器2位于煤气入口11的上侧，用于降低大粒径的粉尘、焦油雾滴含量，以及使气体流场分布均匀。冷凝板式除雾除尘器3位于冷凝管式除雾除尘器2的上侧，用于去除煤气中5μm以上粉尘及焦油雾滴含量。冷凝纤维除雾除尘器4位于冷凝板式除雾除尘器3与煤气出口12之间，用于去除煤气中5μm以下粉尘及焦油雾滴含量。循环冷却系统5分别与冷凝管式除雾除尘器2、冷凝板式除雾除尘器3、冷凝纤维除雾除尘器4连接，用于冷却降温。
[0056]
本实施例中，焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘系统采用梯级除雾除尘器系统：利用
冷凝管式除雾除尘器惯性碰撞和凝结作用，去除大粒径含尘雾滴；利用冷凝板式除雾除尘器碰撞凝并和凝结作用，去除煤气中5μm以上粉尘及焦油雾滴含量；利用冷凝纤维除雾除尘器惯性碰撞、直接拦截、布朗运动、焦油雾滴凝并多重作用，去除煤气中5μm以下粉尘及焦油雾滴。该系统针对不同粒径焦油雾滴和粉尘，选用不同作用原理的除雾除尘器，可提升整个系统除雾除尘效果，增强系统的运行可靠性和操作弹性，降低投资成本，并能最大限度降低系统压降，节省运行成本。同时，采用循环冷却系统，利用冷却介质对冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器和冷凝纤维除雾除尘器降温，通过凝结作用，提升冷凝管式除雾除尘器、冷凝板式除雾除尘器、冷凝纤维除雾除尘器的除雾除尘效率，进一步降低煤气中的粉尘和焦油雾滴含量。
[0057]
在另一实施例中，如图1、图2所示，在上述实施例的基础上，循环冷却系统5还设有循环冷却系统第一管路51及循环冷却系统第二管路52。冷凝管式除雾除尘器2包括一层单根冷凝管式除雾除尘器管组或至少两层错位排列的单根冷凝管式除雾除尘器管组。单根冷凝管式除雾除尘器管组包括若干根呈预设距离排列的单根冷凝管式除雾除尘器管21，单根冷凝管式除雾除尘器管21设有冷凝管式除雾除尘器进水端22和冷凝管式除雾除尘器出水端23，冷凝管式除雾除尘器进水端22经循环冷却系统第一管路51与循环冷却系统5的出水端连接，冷凝管式除雾除尘器出水端23经循环冷却系统第二管路52与循环冷却系统5的进水端连接。
[0058]
具体地，如图2所示，单根冷凝管式除雾除尘器管21为空心倒水滴状，其包括依次首位相连的第一侧壁、第二侧壁及弧形壁，第一侧壁与第二侧壁之间的夹角为60
°-
120
°
，单根冷凝管式除雾除尘器管21的外壁涂设有憎油导热材料。
[0059]
优选地，冷凝管式除雾除尘器2为1-4层，各层错位设置，增加焦炉煤气在塔内的均布效果，提升系统的除雾除尘效率。单根冷凝管式除雾除尘器21夹角为空心倒水滴状，呈60
°-
120
°
，当气流经过夹角处，焦炉煤气中的大颗粒焦油雾滴和粉尘，由于惯性碰撞作用被捕集下来，且管之间间距不断减少，在间距最小处，气速最大，粉尘不容易在管与管之间发生架桥现象。单根冷凝管式除雾除尘器21为设中空状，冷凝管式除雾除尘器进水端23经循环冷却系统第一管路51与循环冷却系统5的出水端连接，冷凝管式除雾除尘器出水端22经循环冷却系统第二管路52与循环冷却系统5的进水端连接，冷却介质在单根冷凝管式除雾除尘器21内流动，降低单根冷凝管式除雾除尘器21表面温度，焦油雾滴在表面凝结，进步降低大颗粒焦油雾滴和粉尘。单根管式除雾除尘21器外涂憎油导热材料，提升换热效率，增强凝结作用，降低粉尘在表面架桥。焦油雾滴和粉尘含量大大降低，降低下游精度较高特殊板组除雾器、冷凝纤维除雾除尘器的负荷和系统压降。
[0060]
在另一实施例中，如图1、图3所示，在上述实施例的基础上，循环冷却系统5还设有循环冷却系统第一管路51及循环冷却系统第二管路52。冷凝板式除雾除尘器3包括至少一层板组叶片组，板组叶片组包括若干个并排设置的板组叶片31，板组叶片31包括若干个首位相连的叶片板，相邻的两个叶片板呈角度设置，板组叶片31的外壁涂设有憎油导热材料。冷凝板式除雾除尘器还设有若干个冷凝板式除雾除尘器冷却管34，冷凝板式除雾除尘器冷却管34设置在相邻的两个叶片板的连接处，每个冷凝板式除雾除尘器冷却管34上设有倒钩，倒钩位于冷凝板式除雾除尘器冷却管34远离板组叶片31的一侧，冷凝板式除雾除尘器冷却管34的外壁涂设有憎油导热材料。冷凝板式除雾除尘器3设有冷凝板式除雾除尘器进
水端33和冷凝板式除雾除尘器出水端32，冷凝板式除雾除尘器进水端33分别与多个冷凝板式除雾除尘器冷却管34的一端连接，冷凝板式除雾除尘器出水端32分别与多个冷凝板式除雾除尘器冷却管34的另一端连接。冷凝板式除雾除尘器进水端33经循环冷却系统第一管路51与循环冷却系统5的出水端连接，冷凝板式除雾除尘器出水端32经循环冷却系统第二管路52与循环冷却系统5的进水端连接。
[0061]
优选地，冷凝板式除雾除尘器3为1-4层屋脊式冷凝板式除雾除尘器，由多个板组叶片31组成，板组叶片31的间距为10-35mm，折弯数量为1-5，折角为70～120
°
。5μm以上粉尘及焦油雾滴在通道中折弯处改变流向，与板组叶片31表面发生碰撞凝并，相互吸附增大并形成液流，随着液流的不断增多，液流会在重力作用下板组。折弯处设有冷凝板式除雾除尘器冷却管34，冷凝板式除雾除尘器进水端33经循环冷却系统第一管路51与循环冷却系统5的出水端连接，冷凝板式除雾除尘器出水端32经循环冷却系统第二管路52与循环冷却系统5的进水端连接，冷却介质在冷凝板式除雾除尘器冷却管34内流通，降低温度，焦油雾滴在表面凝结，提高5μm以上焦油雾滴和粉尘在板组叶片31上的凝并聚集效应。冷凝板式除雾除尘器冷却管34设有倒钩，外涂憎油导热材料，提升换热效率，增强凝结作用，降低高精度冷凝纤维除雾除尘器的负荷和系统操作弹性。
[0062]
在另一实施例中，如图1、图4所示，在上述实施例的基础上，循环冷却系统5还设有循环冷却系统第一管路51及循环冷却系统第二管路52。冷凝纤维除雾除尘器4包括若干层并排设置的纤维丝组，纤维丝组包括若干个交错设置的纤维丝41，每个纤维丝组内缠绕有冷凝纤维除雾除尘器冷却管44。其中，纤维丝41的直径为5μm-100μm，纤维丝41的外侧壁涂设有憎油导热材料，纤维丝41上设有第一螺旋凸起。冷凝纤维除雾除尘器冷却管44的外侧壁涂设有憎油导热材料，冷凝纤维除雾除尘器冷却管44上设有第二螺旋凸起。冷凝纤维除雾除尘器4设有冷凝纤维除雾除尘器进水端43和冷凝纤维除雾除尘器出水端42，冷凝纤维除雾除尘器进水端43分别与多个冷凝纤维除雾除尘器冷却管44的一端连接，冷凝纤维除雾除尘器出水端42分别与多个冷凝纤维除雾除尘器冷却管44的另一端连接。冷凝纤维除雾除尘器进水端43经循环冷却系统第一管路51与循环冷却系统5的出水端连接，冷凝纤维除雾除尘器出水端42经循环冷却系统第二管路52与循环冷却系统5的进水端连接。
[0063]
优选地，冷凝纤维除雾除尘器4由多层疏松的纤维丝41组成，纤维丝41外涂憎油导热材料，直径5～100um，设有螺旋凸起，增大纤维比表面积大，5μm以下粉尘及焦油雾滴粒由于惯性碰撞、直接拦截、布朗运动，与纤维表面发生碰撞后反弹，在疏松纤维床空隙中，与其它含尘焦油雾滴碰撞吸附增大，增大后的含尘焦油雾滴不断吸附气体中的微小颗粒，增大至一定程度后形成液流，因纤维的憎油作用，液流不会吸附在纤维表面，在重力作用下沿纤维表面脱除。每层纤维丝41中间缠绕冷凝纤维除雾除尘器冷却管44，冷凝纤维除雾除尘器进水端43经循环冷却系统第一管路51与循环冷却系统5的出水端连接，冷凝纤维除雾除尘器出水端42经循环冷却系统第二管路52与循环冷却系统5的进水端连接，冷却介质在冷凝纤维除雾除尘器冷却管44流通，降低温度，焦油雾滴在表面凝结，提高5μm以下焦油雾滴和粉尘在纤维丝表面的凝并聚集效应。冷凝纤维除雾除尘器冷却管44设有螺纹，外涂憎油导热材料，提升换热效率，增强凝结作用。
[0064]
在另一实施例中，如图1至图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种焦炉煤气的梯级冷凝除雾除尘方法，使用上述任意一项实施例中的焦炉煤气的梯级冷凝除
雾除尘系统的方法，包括以下步骤：
[0065]
未经处理的焦炉煤气经塔器壳体1下端的煤气入口11进入煤气通道内；
[0066]
带有焦油雾滴和粉尘的煤气上升通过冷凝管式除雾除尘器2，冷凝管式除雾除尘器2利用惯性碰撞和焦油雾滴凝结原理，对焦炉煤气中大粒径粉尘及焦油雾滴进行预处理；
[0067]
预处理后的煤气上升通过冷凝板式除雾除尘器3进行初步处理，冷凝板式除雾除尘器3利用碰撞凝并和焦油雾滴凝结原理，去除煤气中5μm以上粉尘及焦油雾滴含量；
[0068]
初步处理后的煤气上升通过冷凝纤维除雾除尘器4，冷凝纤维除雾除尘器4利用惯性碰撞、直接拦截、布朗运动、碰撞凝并和焦油雾滴凝结多作用，去除煤气中5μm以下粉尘及焦油雾滴含量，进一步降低焦炉煤气的焦油雾滴含量；
[0069]
在煤气处理过程中，冷媒通过循环冷却系统5分别给冷凝管式除雾除尘器2、冷凝板式除雾除尘器3、冷凝纤维除雾除尘器4冷却降温，进一步降低煤气中的粉尘和焦油雾滴含量。
[0070]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0071]
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。