一种固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置和方法与流程

本发明涉及煤气处理
技术领域：
，尤其涉及一种固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置和方法。
背景技术：
：目前，我国已经工业化的煤气化技术主要有常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术、常压固定层无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术、鲁奇(lurgi)固定层煤加压气化技术、灰熔聚流化床粉煤气化技术、恩德沸腾层(温克勒)粉煤气化技术、ge德士古(texaco)水煤浆加压气化技术、壳牌(shell)干煤粉加压气化技术、gsp干煤粉加压气化技术、纯氧连续气化技术等。上述煤气化技术均为固定床煤气化技术，按压力分类，包括常压固定床煤气化技术和加压固定床煤气化技术。常压固定床煤气化技术是以空气、蒸汽、氧气为气化剂，在常压下将煤转化成煤气的过程。由于该技术成熟可靠、操作简单、投资少、建设期短，在国内冶金、建材、机械等行业广泛用于制取燃气；在中小型合成氨厂、甲醇厂用于制取合成气；在用气量较少的小型化工装置中用于制取co和h2。这种煤气化技术的缺点是采用直接水洗降温除尘，冷却水通过蒸发塔蒸发，向环境无组织排放污染物，如焦油、酚、氨、vocs等，具有较大的环保隐患。鲁奇固定层煤加压气化技术是加压固定床煤气化技术的代表，在20世纪30年代已实现工业化，但该工艺会产生大量冷凝污水需处理。且由于采用直接冷却(水洗)工艺，产生的污水中同样含大量焦油、酚、氨等物质，需建焦油回收装置，且酚、氨回收和生化处理装置增加了投资和原材料消耗。无论早期或当今的固定床煤气化技术都存在粉尘带出物量大、除尘不彻底、需设水直冷进行除尘及冷却的问题，不仅造成大量灰水循环，且传统直冷时，冷却水与煤气直接接触进行传热传质，使煤气降至常温。该方法虽然工艺简单，降温效果较佳，但直冷除尘效果一般，且气体中粉尘排入冷却水，即便另设水处理沉降设施进行处理，也无法完全除去，导致精除尘和水处理设施投资大，效率低，运行管理困难，成为制约煤气化企业生存发展的一道“堡垒”。因此，开发净化效果好、节能环保的煤气处理工艺，具有重要的环保、经济和社会意义。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置和方法，本发明提供的装置整体结构设置合理，煤气净化效果好，节能环保。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，包括油尘预脱除装置1，所述油尘预脱除装置1设置有粗煤气入口、一级循环水入口、含油粉尘出口、一级净化煤气出口和一级循环水出口；干式除尘器2，所述干式除尘器2设置有一级净化煤气入口、吹扫气入口、粉尘出口和二级净化煤气出口，其中，所述一级净化煤气入口与所述一级净化煤气出口连通；间接冷却器3，所述间接冷却器3设置有二级净化煤气入口、二级循环水入口、冷凝液出口、洁净煤气出口和二级循环水出口，其中，所述二级净化煤气入口与所述二级净化煤气出口连通；汽提蒸氨系统4，所述汽提蒸氨系统4设置有冷凝液入口、蒸汽入口、脱氨水出口和氨水出口，其中，所述冷凝液入口与所述冷凝液出口连通；以及污水处理系统5，所述污水处理系统5设置有脱氨水入口、药剂入口和净化水出口，其中，所述脱氨水入口与所述脱氨水出口连通，所述净化水出口与所述一级循环水入口以及二级循环水入口连通。优选地，所述油尘预脱除装置1为冷壁式旋风分离器。优选地，所述冷壁式旋风分离器的壳体外部设置有膜式壁、水夹套或盘管。优选地，所述干式除尘器2为过滤式除尘器，所述过滤式除尘器使用的过滤材料为布袋。优选地，所述间接冷却器3为列管式换热器、板式换热器或热管换热器。优选地，所述油尘预脱除装置1、干式除尘器2、间接冷却器3和汽提蒸氨系统4采用立式布置。本发明提供了采用上述技术方案所述装置进行固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的方法，包括以下步骤：将粗煤气输送至油尘预脱除装置1中进行第一净化处理，得到含油粉尘和一级净化煤气；将所述一级净化煤气输送至干式除尘器2中进行第二净化处理，得到净化粉尘和二级净化煤气；将所述二级净化煤气输送至间接冷却器3中进行冷却处理，得到冷凝液和洁净煤气；将所述冷凝液输送至汽提蒸氨系统4中进行蒸氨处理，得到脱氨水和氨水；将所述脱氨水输送至污水处理系统5中进行第三净化处理，得到净化水，将所述净化水作为循环水用于第一净化处理和冷却处理的过程中。优选地，所述粗煤气的温度为180～300℃，压力为10～90kpa；所述一级净化煤气的温度为150～220℃；所述二级净化煤气中粉尘含量≤10mg/nm3，所述二级净化煤气的温度为140～200℃；所述洁净煤气的温度为≤40℃。优选地，将所述粗煤气输送至油尘预脱除装置1中时，粗煤气入口气速为15～25m/s；所述油尘预脱除装置1的内壁温度为40～80℃。优选地，所述汽提蒸氨系统4得到的氨水浓度为10～99.6wt％。本发明提供了一种固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，包括油尘预脱除装置1、干式除尘器2、间接冷却器3、汽提蒸氨系统4以及污水处理系统5，本发明提供的装置整体结构设置合理，煤气净化效果好，节能环保。具体的，采用油尘预脱除装置1、干式除尘器2及间接冷却器3，煤气中的粉尘及焦油可以被高效协同净化分离，煤气冷凝液中杂质含量低，因此可以解决传统煤气化直接冷却工艺存在的含油、含酚、含尘废水污染及难处理问题；而且采用油尘预脱除装置1及干式除尘器2，粉尘及焦油分离效率高，因此可以解决煤气中所含焦油对除尘系统的粘附堵塞问题；采用间接冷却器3及汽提蒸氨系统4，脱除氨氮后的冷凝水可作为循环水补水，水耗低，因此可以解决煤气冷凝水中氨氮难处理及水平衡问题。进一步地，本发明提供的装置中干式除尘器2的过滤材质为布袋，使用寿命长，没有复杂的工艺设备，因此投资及运行费用低，适合工业化应用。此外，本发明中干式除尘器2可以解决现有湿式除尘工艺存在的设备庞大、占地面积大、投资较高、耗水量大、运行费用高等问题，以及现有干式膜除尘技术存在的造价高、对煤气成分和压力要求高等问题。进一步地，本发明提供的装置中油尘预脱除装置1、干式除尘器2、间接冷却器3和汽提蒸氨系统4采用立式布置，设备体积小，占地面积小。本发明提供了采用上述技术方案所述装置进行固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的方法，本发明提供的方法粉尘及焦油分离效率高、废水产生量少、废水处理成本及难度大大降低，经济效益好，环保效益突出，易于传统煤气冷却净化系统升级改造以及产业化推广应用。附图说明图1为本发明中固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置的结构示意图，其中，1-油尘预脱除装置，2-干式除尘器、3-间接冷却器、4-汽提蒸氨系统，5-污水处理系统；图2为本发明中利用固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置对煤气进行处理的流程图。具体实施方式本发明提供了一种固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，包括油尘预脱除装置1、干式除尘器2、间接冷却器3、汽提蒸氨系统4以及污水处理系统5，结构示意图如图1所示，下面结合图1进行详细说明。本发明提供的装置包括油尘预脱除装置1，所述油尘预脱除装置1设置有粗煤气入口、一级循环水入口、含油粉尘出口、一级净化煤气出口和一级循环水出口。本发明对油尘预脱除装置1的各出入口的设置位置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的设置位置即可。本发明在油尘预脱除装置1中对粗煤气进行初步净化处理(即第一净化处理)。作为本发明的一个实施例，所述油尘预脱除装置1为冷壁式旋风分离器，具体的，粗煤气切线进入油尘预脱除装置1中，所述粗煤气中的焦油接触冷壁后会直接冷凝，并与粉尘产生黏附作用，有利于焦油及粉尘在离心力、惯性和重力的作用下与所述粗煤气进行分离，以便去除粗煤气中大部分粉尘及焦油，得到含油粉尘及一级净化煤气，从而满足后端干式除尘器2对于煤气指标的要求，同时减少粉尘及焦油对系统管道和设备的腐蚀、堵塞等影响。作为本发明的一个实施例，所述冷壁式旋风分离器的壳体外部设置有膜式壁、水夹套或盘管。本发明提供的装置包括干式除尘器2，所述干式除尘器2设置有一级净化煤气入口、吹扫气入口、粉尘出口和二级净化煤气出口，其中，所述一级净化煤气入口与所述一级净化煤气出口连通。在本发明中，通过吹扫气入口可以定期向干式除尘器2中输送吹扫气，以实现干式除尘器2的定期清理；所述吹扫气可以是氮气、二氧化碳等惰性气体。本发明对干式除尘器2的各出入口的设置位置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的设置位置即可。本发明在干式除尘器2中对一级净化煤气进行深度净化处理(即第二净化处理)，以便去除煤气中的残余焦油，并将煤气中的粉尘含量降低至10mg/nm3以下，得到粉尘及二级净化煤气。作为本发明的一个实施例，所述干式除尘器2为过滤式除尘器，所述过滤式除尘器使用的过滤材料为布袋。作为本发明的一个实施例，所述布袋经过聚四氟乙烯(ptfe)覆膜处理，具体的，所述干式除尘器2为ptfe+ptfe覆膜布袋。本发明提供的装置包括间接冷却器3，所述间接冷却器3设置有二级净化煤气入口、二级循环水入口、冷凝液出口、洁净煤气出口和二级循环水出口，其中，所述二级净化煤气入口与所述二级净化煤气出口连通。本发明对间接冷却器3的各出入口的设置位置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的设置位置即可。本发明在间接冷却器3中对二级净化煤气进行间接冷却，以便将煤气冷却至40℃以下，得到冷凝液及洁净煤气。作为本发明的一个实施例，所述间接冷却器3为列管式换热器、板式换热器或热管换热器。作为本发明的一个实施例，冷却处理实际运行过程中，所述二级净化煤气走管程，以防止堵塞，便于清理。本发明提供的装置包括汽提蒸氨系统4，所述汽提蒸氨系统4设置有冷凝液入口、蒸汽入口、脱氨水出口和氨水出口，其中，所述冷凝液入口与所述冷凝液出口连通。本发明对汽提蒸氨系统4的各出入口的设置位置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的设置位置即可。本发明在汽提蒸氨系统4中将冷凝液进行蒸氨处理，以便降低冷凝液中氨氮含量，得到脱氨水及氨水。作为本发明的一个实施例，所述油尘预脱除装置1、干式除尘器2、间接冷却器3以及汽提蒸氨系统4采用立式布置，设备体积小，占地面积小。本发明提供的装置包括污水处理系统5，所述污水处理系统5设置有脱氨水入口、药剂入口和净化水出口，其中，所述脱氨水入口与所述脱氨水出口连通，所述净化水出口与所述一级循环水入口以及二级循环水入口连通。在本发明中，通过药剂入口可以向污水处理系统5中投加合适的药剂，以保证净化效果。本发明对污水处理系统5的各出入口的设置位置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的设置位置即可。本发明在污水处理系统5中对脱氨水进行净化处理(即第三净化处理)，以便得到净化水，并作为循环水使用，从而降低系统水消耗量。本发明提供了采用上述技术方案所述装置进行固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的方法，包括以下步骤：将粗煤气输送至油尘预脱除装置1中进行第一净化处理，得到含油粉尘和一级净化煤气；将所述一级净化煤气输送至干式除尘器2中进行第二净化处理，得到净化粉尘和二级净化煤气；将所述二级净化煤气输送至间接冷却器3中进行冷却处理，得到冷凝液和洁净煤气；将所述冷凝液输送至汽提蒸氨系统4中进行蒸氨处理，得到脱氨水和氨水；将所述脱氨水输送至污水处理系统5中进行第三净化处理，得到净化水，将所述净化水作为循环水用于第一净化处理和冷却处理的过程中。图2为本发明中利用固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置对煤气进行处理的流程图，下面结合图2对煤气的处理流程进行说明。本发明将粗煤气输送至油尘预脱除装置1中进行第一净化处理，得到含油粉尘和一级净化煤气。本发明对所述粗煤气的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知来源的粗煤气即可，本发明优选针对间歇式固定床气化炉粗煤气进行处理；在本发明的实施例中，间歇式固定床气化炉产生的粗煤气先经过原有旋风分离器及废热锅炉后，再送入本发明所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置进行处理；其中，进入本发明所述装置的粗煤气(即待处理的粗煤气)的温度优选为180～300℃，具体可以为180℃、220℃或300℃；压力优选为10～90kpa，具体可以为10kpa、50kpa或90kpa；含水率优选≤35wt％，更优选为15～30wt％；粉尘含量优选≤40g/nm3，更优选为20～30g/nm3；焦油含量优选≤30mg/nm3，更优选为10～20g/nm3。在本发明中，将所述粗煤气输送至油尘预脱除装置1中时，粗煤气入口气速优选为15～25m/s，具体可以为15m/s、20m/s或25m/s；所述油尘预脱除装置1的内壁温度优选为40～80℃，具体可以为40℃、60℃或80℃。本发明对所述第一净化处理的具体操作条件没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的操作条件即可。在本发明中，第一净化处理后得到含油粉尘和一级净化煤气，所述含油粉尘可以送到厂内锅炉中进行焚烧利用；所述一级净化煤气输送至干式除尘器2中进行第二净化处理，得到净化粉尘和二级净化煤气。在本发明中，所述一级净化煤气的温度优选为150～220℃，具体可以150℃、180℃或220℃；本发明对所述第二净化处理的具体操作条件没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的操作条件即可。在本发明中，第二净化处理后得到净化粉尘和二级净化煤气，所述净化粉尘可以送到厂内锅炉中进行焚烧利用；所述二级净化煤气输送至间接冷却器3中进行冷却处理，得到冷凝液和洁净煤气。在本发明中，所述二级净化煤气的温度优选为140～200℃，具体可以140℃、160℃或200℃；粉尘含量优选≤10mg/nm3。本发明对所述冷却处理的具体操作条件没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的操作条件，能够保证达到所需冷却效果即可。在本发明中，冷却处理后得到冷凝液和洁净煤气，所述洁净煤气的温度优选≤40℃，更优选为30～35℃，可以根据用户需求作为合成气、燃气等进行利用；所述冷凝液输送至汽提蒸氨系统4中进行蒸氨处理，得到脱氨水和氨水。在本发明中，所述氨水浓度优选为10～99.6wt％。本发明对所述蒸氨处理的具体操作条件没有特殊限定，根据实际需要确定合适的条件，使冷凝液中氨氮含量降低，得到合适浓度的氨水。本发明中，蒸氨处理后得到脱氨水和氨水；其中，所述氨水可作为产品出售，也可作为气体脱硫剂用于厂内锅炉烟气脱硫工艺中；所述脱氨水输送至污水处理系统5中进行第三净化处理，得到净化水，将所述净化水作为循环水用于第一净化处理和冷却处理的过程中。在本发明中，所述第三净化处理的过程中所使用的药剂种类及用量根据脱氨水性质进行选择即可，本发明对此不作特殊限定。下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1利用图1所示固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，按照图2所示工艺流程对某厂间歇式固定床气化炉粗煤气进行处理，粗煤气含水率为35wt％，粉尘含量为20g/nm3，焦油含量为10mg/nm3，具体成分如表1所示。表1粗煤气成分成分coh2ch4co2n2o2合计含量(干基)28％43％1.3％8.3％19.1％0.3％100％所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置中油尘预脱除装置1为冷壁式旋风分离器，其壳体外部设置有膜式壁，干式除尘器2为过滤式除尘器，使用的过滤材料为ptfe+ptfe覆膜布袋，间接冷却器3具体为列管式换热器。具体工艺流程如下：该厂采用间歇式固定床气化炉，产生的粗煤气先经过原有旋风分离器及废热锅炉后，再送入本发明所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，进入本发明装置的粗煤气温度为300℃，压力为50kpa；将所述粗煤气输送至油尘预脱除装置1中进行第一净化处理，以便去除煤气中大部分粉尘及焦油，得到含油粉尘及一级净化煤气；其中，油尘预脱除装置1的粗煤气入口气速为25m/s，内壁温度为80℃，一级净化煤气的温度为220℃；将所述一级净化煤气输送至干式除尘器2中进行第二净化处理，以便去除煤气中的残余焦油并进一步降低粉尘含量，得到净化粉尘及二级净化煤气；其中，所述二级净化煤气的温度为200℃，粉尘含量为10mg/nm3；将所述二级净化煤气输送至间接冷却器3中进行冷却处理，得到冷凝液及洁净煤气；其中，所述洁净煤气的温度为40℃；将所述冷凝液输送至汽提蒸氨系统4中进行蒸氨处理，以便降低冷凝液中氨氮含量，得到脱氨水及氨水；其中，所述氨水的浓度为99.6wt％；将所述脱氨水输送至污水处理系统5中进行第三净化处理，以便得到净化水，并作为循环水用于第一净化处理和冷却处理的过程中，从而降低系统水消耗量。实施例2利用图1所示固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，按照图2所示工艺流程对某厂间歇式固定床气化炉粗煤气进行处理，粗煤气含水率为30wt％，粉尘含量为40g/nm3，焦油含量为30mg/nm3，具体成分如表2所示。表2粗煤气成分成分coh2ch4co2n2o2合计含量(干基)39％42％2.0％16％0.4％0.6％100％所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置中油尘预脱除装置1为冷壁式旋风分离器，其壳体外部设置有水夹套，干式除尘器2为过滤式除尘器，使用的过滤材料为ptfe+ptfe覆膜布袋，间接冷却器3具体为板式换热器。具体工艺流程如下：该厂采用间歇式固定床气化炉，产生的粗煤气先经过原有旋风分离器及废热锅炉后，再送入本发明所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，进入本发明装置的粗煤气温度为180℃，压力为10kpa；将所述粗煤气输送至油尘预脱除装置1中进行第一净化处理，以便去除煤气中大部分粉尘及焦油，得到含油粉尘及一级净化煤气；其中，油尘预脱除装置1的粗煤气入口气速为15m/s，内壁温度为40℃，一级净化煤气的温度为150℃；将所述一级净化煤气输送至干式除尘器2中进行第二净化处理，以便去除煤气中的残余焦油并进一步降低粉尘含量，得到净化粉尘及二级净化煤气；其中，所述二级净化煤气的温度为140℃，粉尘含量为10mg/nm3；将所述二级净化煤气输送至间接冷却器3中进行冷却处理，得到冷凝液及洁净煤气；其中，所述洁净煤气的温度为30℃；将所述冷凝液输送至汽提蒸氨系统4中进行蒸氨处理，以便降低冷凝液中氨氮含量，得到脱氨水及氨水；其中，所述氨水的浓度为10wt％；将所述脱氨水输送至污水处理系统5中进行第三净化处理，以便得到净化水，并作为循环水用于第一净化处理和冷却处理的过程中，从而降低系统水消耗量。实施例3利用图1所示固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，按照图2所示工艺流程对某厂间歇式固定床气化炉粗煤气进行处理，粗煤气含水率为15wt％，粉尘含量为30g/nm3，焦油含量为20mg/nm3，具体成分如表3所示。表3粗煤气成分成分coh2ch4co2n2o2合计含量(干基)31％38％2.5％8.1％20.1％0.3％100％所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置中油尘预脱除装置1为冷壁式旋风分离器，其壳体外部设置有盘管，干式除尘器2为过滤式除尘器，使用的过滤材料为ptfe+ptfe覆膜布袋，间接冷却器3具体为热管式换热器。具体工艺流程如下：该厂采用间歇式固定床气化炉，产生的粗煤气先经过原有旋风分离器及废热锅炉后，再送入本发明所述固定床煤气油尘干式协同净化及间接冷却的装置，进入本发明装置的粗煤气温度为220℃，压力为90kpa；将所述粗煤气输送至油尘预脱除装置1中进行第一净化处理，以便去除煤气中大部分粉尘及焦油，得到含油粉尘及一级净化煤气；其中，油尘预脱除装置1的粗煤气入口气速为20m/s，内壁温度为60℃，一级净化煤气的温度为180℃；将所述一级净化煤气输送至干式除尘器2中进行第二净化处理，以便去除煤气中的残余焦油并进一步降低粉尘含量，得到净化粉尘及二级净化煤气；其中，所述二级净化煤气的温度为160℃，粉尘含量为10mg/nm3；将所述二级净化煤气输送至间接冷却器3中进行冷却处理，得到冷凝液及洁净煤气；其中，所述洁净煤气的温度为35℃；将所述冷凝液输送至汽提蒸氨系统4中进行蒸氨处理，以便降低冷凝液中氨氮含量，得到脱氨水及氨水；其中，所述氨水的浓度为55wt％；将所述脱氨水输送至污水处理系统5中进行第三净化处理，以便得到净化水，并作为循环水用于第一净化处理和冷却处理的过程中，从而降低系统水消耗量。采用本发明上述实施例的方法对粗煤气进行处理，粉尘及焦油分离效率高、废水产生量少、废水处理成本及难度大大降低，经济效益好，环保效益突出，易于传统煤气冷却净化系统升级改造以及产业化推广应用。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。当前第1页12