一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统的制作方法

专利名称:一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，包括具有荒煤气入口和煤气出口的除尘单元，除尘单元的煤气出口连接焦油精制塔的塔煤气入口，焦油精制塔的塔煤气出口连接焦油捕集单元，焦油捕集单元开设有将煤气送往界外的煤气出口，焦油精制塔的上部设置有焦油喷淋口。本实用新型在除尘单元和焦油捕集单元之间设置焦油精制塔，充分利用了煤气自身的热量，通过“精馏原理”将收集到的焦油进一步脱水精制，工艺流程短，所得焦油水分含量低、品质好。
【专利说明】一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型属于化工领域，具体涉及一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系 统。

【背景技术】
[0002] 我国是一个"缺油、少气、相对富煤"的发展中国家，在能源消费方面，以煤为主的 能源结构是我国发展经济的重要基础和特色。随着石油及天然气资源的日趋匮乏及人们对 资源的利用效率和环保的内在要求，煤炭的利用形式发生了重大的变化。煤热解技术是煤 炭分质高效清洁转化利用的重要途径之一，通过煤热解可以生产清洁的气、液、固三种不同 形态的产品，继而对煤中不同成分进行分质利用，即气、液产品作为化学品使用，固态煤焦 作为进一步气化的原料。煤热解技术实现了煤炭的梯级分质利用，既提高了煤炭资源的综 合利用率和产品的附加值，又减少燃煤造成的环境污染，具有显著的经济效益、社会效益和 环保效益。
[0003] 热解荒煤气除尘和焦油回收是煤热解工艺中非常重要环节。目前工业上热解煤气 冷却和焦油回收主要采用大量氨水喷淋直接快速急冷及电捕焦油相结合的工艺，该工艺虽 然能够将热解煤气冷却到适当温度，但是该过程有如下显著的缺点：第一，煤气冷却和焦油 回收过程中产生大量高浓度有机物废水，环境污染严重；第二，煤气冷却和焦油回收过程中 热解煤气所携带大量显热被白白浪费，无法合理高效回收该部分的热量，因此采用氨水喷 淋直接快速急冷煤气的煤热解工艺热效率较低。第三，目前热解工业中焦油回收工艺中所 得到的焦油夹带着大量的热解水，后续油水分离难度大，加工成本高。因此，目前国内很多 生产企业及科研单位都在积极改进或升级现有的煤气净化系统，试图开发一种高效节能环 保、工艺简单的热解荒煤气净化和焦油回收的系统。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油 的系统，能够解决目前低温热解荒煤气净化工艺中系统热效率低、回收热量品质差、回收焦 油水分含量高、焦油回收工艺复杂等问题。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型包括具有荒煤气入口和煤气出口的除尘单元，除 尘单元的煤气出口连接焦油精制塔的塔煤气入口，焦油精制塔的塔煤气出口连接焦油捕集 单元，焦油捕集单元开设有将煤气送往界外的煤气出口，焦油精制塔的上部设置有焦油喷 淋口。
[0006] 所述除尘单元包括具有荒煤气入口的颗粒床除尘器，颗粒床除尘器的煤气出口连 接电除尘设备的煤气入口，电除尘设备煤气出口连接焦油精制塔的塔煤气入口。
[0007] 所述颗粒床除尘器以焦炭颗粒为过滤介质，顶部开设有焦炭颗粒入口，底部设置 有焦炭颗粒和粗灰排出口。
[0008] 所述焦油捕集单元包括通过煤气入口连接焦油精制塔的塔煤气出口的煤气冷却 塔，煤气冷却塔的煤气出口连接电捕焦油器的煤气入口，电捕焦油器开设有将煤气送往界 外的煤气出口，煤气冷却塔的上部设置有焦油喷淋口。
[0009] 所述煤气冷却塔和电捕焦油器底部均开设有焦油排出口，并连接焦油沉降池，焦 油沉降池设置有焦油出口和热解水出口，焦油沉降池的焦油出口连接焦油槽的焦油入口， 焦油槽的焦油出口经过管线分别与焦油精制塔和煤气冷却塔的循环焦油喷淋口相连。
[0010] 所述焦油精制塔包括塔体，塔体的下部开设有塔煤气入口和塔焦油出口，塔体内 塔煤气入口上方设置有气体分布塔板，塔体顶部开设有塔煤气出口，塔体上部设置有循环 焦油喷头。
[0011] 所述煤气冷却塔是煤气直冷和间冷相结合的列管式换热器，包括管程和壳程，管 程上方设置有焦油喷头，壳程设置有循环冷却水进出口并连接于空冷循环水装置。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型在除尘单元和焦油捕集单元之间巧妙设置焦油精制 塔，其充分利用热解煤气的显热，通过"精馏原理"除去焦油中的水分，因此，采用本装置煤 气冷却和焦油回收、精制工艺得到的焦油产品水分含量极低，大大简化了目前煤气焦油回 收精制工艺；本装置从热解煤气所携带的显热直接作为含水焦油在焦油精制塔内精馏的热 源，在同一个焦油回收系统内实现了热量的高效利用，本装置为热解荒煤气冷却和焦油回 收系统提供了一种全新的热量回收的工艺；颗粒床除尘器的滤料采用热解系统自身产生的 高温焦炭颗粒，因此滤料来源广、成本低廉且不需要额外加热。
[0013] 进一步的，本实用新型采用颗粒床除尘和静电除尘相结合的双极除尘方式，除尘 效率高达99%以上。
[0014] 进一步的，本实用新型的煤气冷却塔采用油洗油直冷和循环水间冷相结合工艺， 冷却效果好，焦油捕集效率高，并且工艺中不消耗工业用水，为高效、节水、环保新工艺。

【附图说明】

[0015] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0016] 图2为本实用新型焦油精制塔的结构示意图；
[0017] 其中，1.颗粒床除尘器；2.电除尘设备；3.焦油精制塔；4.煤气冷却塔；5.空冷循 环水装置；6.电捕焦油器；7.风机；8.焦油沉降池；9.焦油槽；10.焦油泵。

【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0019] 参见图1和图2,本实用新型一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，包括具 有荒煤气入口和煤气出口的除尘单元，除尘单元的煤气出口连接焦油精制塔3的塔煤气入 口 3-2,焦油精制塔3的塔煤气出口 3-3连接焦油捕集单元，焦油捕集单元开设有将煤气送 往界外的煤气出口，焦油精制塔3的上部设置有焦油喷淋口。
[0020] 除尘单元包括具有荒煤气入口的颗粒床除尘器1颗粒床除尘器1以焦炭颗粒为过 滤介质，顶部开设有焦炭颗粒入口，底部设置有焦炭颗粒和粗灰排出口，颗粒床除尘器1的 煤气出口连接电除尘设备2的煤气入口，电除尘设备2煤气出口连接焦油精制塔3的塔煤 气入口 3-2 ;焦油捕集单元包括通过煤气入口连接焦油精制塔3的塔煤气出口 3-3的煤气 冷却塔4,煤气冷却塔4的煤气出口连接电捕焦油器6的煤气入口，电捕焦油器6开设有将 煤气送往界外的煤气出口，煤气冷却塔4的上部设置有焦油喷淋口，煤气冷却塔4和电捕焦 油器6底部均开设有焦油排出口，并连接焦油沉降池8,焦油沉降池8设置有焦油出口和热 解水出口，焦油沉降池8的焦油出口连接焦油槽9的焦油入口，焦油槽9的焦油出口经过管 线分别与焦油精制塔3和煤气冷却塔4的循环焦油喷淋口相连，煤气冷却塔4是煤气直冷 和间冷相结合的列管式换热器，包括管程和壳程，管程上方设置有焦油喷头，壳程设置有循 环冷却水进出口并连接于空冷循环水装置5。
[0021] 参见图2,焦油精制塔3包括塔体3-1，塔体3-1的下部开设有塔煤气入口 3-2和 塔焦油出口 3-5,塔体3-1内塔煤气入口 3-2上方设置有气体分布塔板3-6,塔体3-1顶部 开设有塔煤气出口 3-3,塔体3-1上部设置有循环焦油喷头3-4。
[0022] 本实用新型的工作方法，包括以下步骤：
[0023] 步骤一：从热解炉出来的荒煤气温度为450°C，含尘量为15. 7g/m3,焦油含量为 114. 3g/m3,水蒸气含量为17. 9%，煤气首先进入颗粒床除尘器1，该颗粒床除尘器以焦炭颗 粒为过滤介质，以除去热解煤气中的夹杂的大颗粒粉尘，焦炭颗粒来自热解系统产物的高 温半焦颗粒，考虑到颗粒床层的压降和过滤精度，颗粒床层温度控制在400-450°C，半焦颗 粒的粒径控制在12-20mm范围内，该除尘器的除尘效率高达87%以上；
[0024] 步骤二：从颗粒床除尘器1出来的煤气进入电除尘设备2,电除尘设备2的工作 温度为400-450°C，其主要功能是除去颗粒床除尘器1中未除去的细粉尘，从而提高除尘效 率，避免细粉尘混入焦油产品降低了焦油品质，该除尘器的除尘效率可高达93%以上；
[0025] 步骤三：从电除尘器2出来的煤气接着进入焦油精制塔3,焦油精制塔3底部工作 温度为220-300°C左右，顶部温度为110_150°C左右，焦油精制塔3底部和顶部的工作温度 由热解煤气和喷晒焦油的温度及流量来决定，热解煤气从下部进入焦油精制塔3后，与来 自于焦油槽10的焦油直接逆流接触换热，换热后焦油温度升高，焦油中夹带的的液态水转 化为气态形式的水蒸气，随煤气从焦油精制塔3顶部排出，焦油被进一步脱水精制后通过 焦油精制塔焦油出口 3-5排出，，脱水精制后焦油含水量为0. 81%，满足工业要求。
[0026] 步骤四：从焦油精制塔3顶部出来的煤气从顶部进入煤气冷却塔4,煤气冷却塔 4为列管式换热器，煤气冷却塔4主体包括管程和壳程，管程上方设置有焦油喷头，热煤气 在管程中被上部喷淋的焦油冷却，煤气中大部分焦油和热解水冷却析出，同时管程中上述 介质的热量又被壳程中的循环冷却水及时移走，捕集的油水混合物从煤气冷却塔4底部排 出。出口煤气温度控制在40-50°C，循环水进入闭式空冷循环冷却水装置5,通过空冷将循 环水冷却至25-30°C左右；
[0027] 步骤五：从煤气冷却塔4底部出来的煤气从下部进入电捕焦油器6,电捕焦油器6 的工作温度维持在40-60°C左右，主要用于捕捉热解煤气携带的焦油雾和水雾，提高热解煤 气的净化效果，电捕焦油器7焦油捕集效率高达99%以上。从电捕焦油器6上部出来的煤 气经风机8输送到界外。
[0028] 步骤六：煤气冷却塔4和电捕焦油器6底部设置有焦油出口，从煤气冷却塔4和 电捕焦油器6底部焦油出口排出的油水混合物进入焦油沉降池8,油水混合物在焦油沉降 池8中经过初步分离，分为水层和焦油层，水从焦油沉降池8的水出口排出，而焦油从焦油 沉降池8焦油排出口排出后经管路送到焦油槽9,焦油槽9中的焦油通过焦油泵10部分 送入煤气冷却塔4,其余送入焦油精制塔3进一步脱水精制，上述焦油槽9中焦油含水量为 2. 13%。对上述工艺处理结束后的焦油和煤气进行取样分析，煤焦油产品的主要性质如下 表1所示。采用该工艺处理热解煤气的总除尘率为99. 09%、焦油回收率达到98%以上，焦 油中固含量为〇. 93%，水含量为0. 81 %。该系统具有煤气除尘效率高，焦油品质好，热量回 收效率高等特点。
[0029] 表1煤焦油产品的主要性质
[0030]

【权利要求】
1. 一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于：包括具有荒煤气入口和 煤气出口的除尘单元，除尘单元的煤气出口连接焦油精制塔（3)的塔煤气入口（3-2)，焦油 精制塔（3)的塔煤气出口（3-3)连接焦油捕集单元，焦油捕集单元开设有将煤气送往界外 的煤气出口，焦油精制塔（3)的上部设置有焦油喷淋口。2. 根据权利要求1所述的一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于： 所述除尘单元包括具有荒煤气入口的颗粒床除尘器（1)，颗粒床除尘器（1)的煤气出口连 接电除尘设备（2)的煤气入口，电除尘设备（2)煤气出口连接焦油精制塔（3)的塔煤气入 口（3-。。3. 根据权利要求2所述的一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于： 所述颗粒床除尘器（1) W焦炭颗粒为过滤介质，顶部开设有焦炭颗粒入口，底部设置有焦 炭颗粒和粗灰排出口。4. 根据权利要求1所述的一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于： 所述焦油捕集单元包括通过煤气入口连接焦油精制塔（3)的塔煤气出口（3-3)的煤气冷却 塔（4)，煤气冷却塔（4)的煤气出口连接电捕焦油器做的煤气入口，电捕焦油器做开设 有将煤气送往界外的煤气出口，煤气冷却塔（4)的上部设置有焦油喷淋口。5. 根据权利要求3所述的一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于： 所述煤气冷却塔（4)和电捕焦油器（6)底部均开设有焦油排出口，并连接焦油沉降池巧）， 焦油沉降池（8)设置有焦油出口和热解水出口，焦油沉降池（8)的焦油出口连接焦油槽巧） 的焦油入口，焦油槽巧）的焦油出口经过管线分别与焦油精制塔（3)和煤气冷却塔（4)的 焦油喷淋口相连。6. 根据权利要求1所述的一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于： 所述焦油精制塔（3)包括塔体（3-1)，塔体（3-1)的下部开设有塔煤气入口（3-2)和塔焦油 出口（3-5)，塔体（3-1)内塔煤气入口（3-2)上方设置有气体分布塔板（3-6)，塔体（3-1) 顶部开设有塔煤气出口（3-3)，塔体（3-1)上部设置有循环焦油喷头（3-4)。7. 根据权利要求1所述的一种热解荒煤气除尘和油冷回收焦油的系统，其特征在于： 所述煤气冷却塔（4)是煤气直冷和间冷相结合的列管式换热器，包括管程和壳程，管程上 方设置有焦油喷头，壳程设置有循环冷却水进出口并连接于空冷循环水装置巧）。
【文档编号】C10K1-06GK204281699SQ201420724372
【发明者】陈静升, 郑化安, 张生军, 李学强, 苗青, 赵鹤翔, 张建波, 李鑫 [申请人]陕西煤业化工技术研究院有限责任公司