一種低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)，包括旋風(fēng)除塵器、過濾除塵器，洗滌設(shè)備、電捕焦油器、吸附設(shè)備、脫硫塔，洗滌設(shè)備包括氨水儲(chǔ)罐、焦油洗滌罐和其上方的氣液接觸立管；吸附設(shè)備內(nèi)填充有熱解半焦、焦炭、鋸末屑、粒狀活性炭、活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁、分子篩中的一種或多種。本實(shí)用新型采用動(dòng)力波洗滌器，其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、操作彈性大、氣液傳質(zhì)效果好，加設(shè)軟連接管壁和振動(dòng)器振蕩器可有效避免焦油凝結(jié)在管壁上堵塞管道。本實(shí)用新型采用的油氣產(chǎn)品回收工藝同時(shí)設(shè)置硫化氫吸附裝置和脫水裝置，脫出熱解氣中的硫化氫和水蒸氣，有效地解決了熱解氣中焦油霧、VOCs和水蒸氣凝結(jié)，腐蝕管道設(shè)備，難以滿足長距離輸送的難題。
【專利說明】
一種低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用低階煤熱解產(chǎn)物的分離系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]低階煤中蘊(yùn)含著豐富的油氣資源，經(jīng)熱解后可獲得高溫?zé)峤庥蜌夂桶虢?。但高溫煤熱解油氣中焦油含?0?200g/Nm3，飛灰含量5?20g/Nm3，硫含量5?40g/Nm3，水蒸氣含量100?450g/Nm3，給油氣資源的綜合利用帶來了巨大困難。高濃度的焦油和飛灰，會(huì)凝結(jié)堵塞管道和設(shè)備；高濃度的飛灰隨焦油被冷凝下來，致使焦油品質(zhì)下降;H2S等酸性氣體的存在，會(huì)腐蝕管道和設(shè)備;水蒸氣的存在，致使熱解氣體積增大，增加了風(fēng)機(jī)輸送負(fù)擔(dān)等等。目前，煤熱解產(chǎn)品回收工藝常見的工序包括:旋風(fēng)除塵、鍋爐換熱、噴淋洗滌、電捕焦油、脫硫、壓縮、加熱等環(huán)節(jié)。典型傳統(tǒng)的熱解產(chǎn)品回收處理方式為:初冷塔—電捕焦油器—氨水洗滌—終冷塔—粗苯塔—粗熱解氣。傳統(tǒng)熱解產(chǎn)品回收工藝回收了熱解氣中大部分焦油、BTX、氨等副產(chǎn)品，但效果不佳，凈化后的熱解氣遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)燃料、民用燃料等的使用標(biāo)準(zhǔn)。焦油中含有大量的灰，焦油品質(zhì)不高，后續(xù)綜合利用難度大。
[0003]當(dāng)前運(yùn)行的熱解產(chǎn)品回收工藝中，為防止焦油霧、VOCs和水蒸氣凝結(jié)，常在輸送管道和沿程設(shè)備上包裹保溫材料，對輸送管道和設(shè)備進(jìn)行保溫處理。對沿程管道和設(shè)備保溫，在一定程度上解決了焦油和水蒸氣的凝結(jié)現(xiàn)象，但保溫方式的能耗和材料消耗大，不適合熱解氣長距離輸送。為防止焦油霧、VOCs和水蒸氣凝結(jié)，工業(yè)上還常在輸送流程中設(shè)置簡單過濾器。該過濾器濾芯由不銹鋼絲網(wǎng)加工而構(gòu)成，只能簡單地除去熱解氣中的大顆粒粉塵和焦油霧，對VOCs和水蒸氣無效，且過濾精度不高。熱解氣噴氨冷凝過程中，含灰焦油還易凝結(jié)堵塞管道。
[0004]目前，常見熱解產(chǎn)品回收工藝得到的凈熱解氣中仍含有相當(dāng)數(shù)量的小粒徑(Φ-1μπι)焦油霧、V0Cs(揮發(fā)性有機(jī)物)、水蒸氣和H2S氣體，當(dāng)熱解氣溫度降低、流速減慢或加壓輸送時(shí)，熱解氣中的焦油霧、VOCs和水蒸氣凝結(jié)，長時(shí)間會(huì)造成管道和設(shè)備堵塞。氣態(tài)的H2S溶解在水中對管道和設(shè)備存在著嚴(yán)重的腐蝕。
[0005]因此，低階煤熱解油氣的凈化處理領(lǐng)域亟需開發(fā)更加高效和完善的系統(tǒng)和工藝?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)低階煤熱解油氣中的焦油含塵量高、品質(zhì)低的問題，以及熱解氣中焦油霧滴、VOCs和水蒸氣、以及含硫組分難以凈化處理的難題，本實(shí)用新型的目的是提出一套完整的熱解油氣回收系統(tǒng)，以得到高品質(zhì)的無灰焦油以及純凈的熱解氣。
[0007]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的技術(shù)方案為:
[0008]—種低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)，包括旋風(fēng)除塵器、過濾除塵器，洗滌設(shè)備、電捕焦油器、吸附設(shè)備、脫硫塔，
[0009]所述旋風(fēng)除塵器、過濾除塵器，洗滌設(shè)備、電捕焦油器、吸附設(shè)備、脫硫塔通過管道順次連接；
[0010]所述洗滌設(shè)備包括氨水儲(chǔ)罐、焦油洗滌罐和位于焦油洗滌罐上方的氣液接觸立管。
[0011]進(jìn)一步地，所述洗滌設(shè)備為動(dòng)力波洗滌器，包括氨水儲(chǔ)罐、焦油洗滌罐和位于焦油洗滌罐上方的氣液接觸立管，焦油洗滌罐通過氨水管路和栗連接所述氣液接觸立管，所述氨水管路伸入氣液接觸立管內(nèi)并連接噴液方向向上的噴嘴;氣液接觸立管下部連接焦油洗滌罐;焦油洗滌罐頂部還連接出氣管道。
[0012]其中，所述氣液接觸立管噴嘴的位置之下部分與噴嘴的位置之上部分之間為軟連接，軟連接管壁外設(shè)置有振動(dòng)器，所述振動(dòng)器連接有振動(dòng)電機(jī)。
[0013]其中，所述過濾除塵器內(nèi)填充的過濾介質(zhì)為熱解半焦、焦炭、鋸末肩中的一種或多種。
[0014]優(yōu)選地，所述吸附設(shè)備為復(fù)合吸附塔，塔內(nèi)填充有上下兩層吸附劑，上層的吸附劑選自熱解半焦、焦炭、鋸末肩中的一種或多種，下層的吸附劑選自粒狀活性炭、活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁、分子篩中的一種或多種;上層吸附劑層厚度與下層吸附劑層厚度比值為
0.5?I: 3?4ο
[0015]其中，所述脫硫塔內(nèi)填充有上下兩層脫硫劑，上層的脫硫劑為熱解半焦和/或焦炭，下層填充的是干法脫硫劑，所述干法脫硫劑選自脫硫活性炭、氧化鋅、氧化鐵中的一種或多種;上層脫硫劑層厚度與下層脫硫劑層厚度比值為2?3:1?2。
[0016]采用本實(shí)用新型提出的回收系統(tǒng)進(jìn)行低階煤熱解油氣的回收方法，包括步驟:
[0017]I)低階煤熱解產(chǎn)生的熱解油氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器除灰，然后進(jìn)入過濾除塵器，進(jìn)一步脫除熱解油氣中的細(xì)灰；
[0018]2)除去細(xì)灰后的熱解油氣進(jìn)入洗滌器，熱解油氣與氨水接觸；
[0019]3)脫除焦油后熱解氣進(jìn)電捕焦油器，在電捕焦油器內(nèi)，進(jìn)一步脫除熱解氣中夾帶的焦油霧滴；
[0020]4)脫除焦油霧后的熱解氣經(jīng)熱解氣風(fēng)機(jī)進(jìn)入吸附設(shè)備，進(jìn)一步過濾脫除熱解氣中的焦油霧和液滴；
[0021 ] 5)脫除焦油霧和VOCs的熱解氣進(jìn)脫硫塔脫硫；
[0022]6)經(jīng)脫硫后的熱解氣進(jìn)入熱解氣壓縮機(jī)，加壓至I?2MPa，在高壓下熱解氣中的水蒸氣凝結(jié)，經(jīng)節(jié)流閥泄壓后熱解氣溫度降低，進(jìn)一步除去熱解氣中的水蒸氣，脫水后的凈熱解氣進(jìn)氣柜儲(chǔ)存，可加壓外供或自用。
[0023]噴淋產(chǎn)成的焦油和氨水混合分層后，上層氨水和輕質(zhì)油溢流進(jìn)氨水儲(chǔ)罐，經(jīng)栗循環(huán)用于洗滌，下層的重質(zhì)組分作為產(chǎn)品回收。
[0024]其中，所述吸附設(shè)備和脫硫塔的熱解氣入口溫度T < 70°C。
[0025]在步驟2)中，熱解油氣自上而下，氨水自下而上，形成氣液兩相密切接觸的“泡沫區(qū)”，在“泡沫區(qū)”內(nèi)氣液兩相傳質(zhì)、傳熱，脫出熱解氣中的大部分焦油、水和H2S等酸性氣體，接觸后熱解氣溫度降低至80?110°C，體積減少;氨水汽化吸熱，致使熱解氣降溫，焦油冷凝。氨水和熱解油氣在氣液接觸立管對沖，形成高速湍動(dòng)的泡沫區(qū)，泡沫區(qū)內(nèi)液體表面積大且更新速度快，進(jìn)一步強(qiáng)化了氣液傳熱、傳質(zhì)效果。其凈化效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的噴淋塔和填料塔等洗滌設(shè)備，同時(shí)具有能耗低、施工操作簡單、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
[0026]本實(shí)用新型對動(dòng)力波洗滌器的氣液接觸立管進(jìn)行改進(jìn)，增加軟連接管壁和振動(dòng)器，定期震蕩，使得焦油不致冷凝凝結(jié)在管壁上，堵塞管道。其中，步驟2)的洗滌器設(shè)置有振動(dòng)器及振動(dòng)電機(jī)，每隔5?1s定期振動(dòng)。
[0027]步驟4)所采用的復(fù)合吸附塔內(nèi)填充有雙層吸附劑，上層為熱解半焦、焦炭或鋸末肩，用于進(jìn)一步過濾脫除熱解氣中的焦油霧和液滴，防止下層吸附劑污染，下層為吸附劑層，用與吸附深度脫除熱解氣中高濃度的VOCs，下層吸附劑可以是活性炭、活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁、分子篩等中的一種或幾種的組合，當(dāng)吸附劑吸附飽和后，上層熱解半焦或焦炭回鍋爐直接燃燒，下層吸附劑再生循環(huán)利用。
[0028]噴淋產(chǎn)成的焦油和氨水混合分層后，上層氨水溢流進(jìn)氨水儲(chǔ)罐，經(jīng)栗循環(huán)用于洗滌，下層的輕質(zhì)油和重質(zhì)組分作為產(chǎn)品回收，得到的無灰焦油品質(zhì)較高；
[0029]其中，所述脫硫塔內(nèi)脫硫劑達(dá)到飽和后，熱解半焦或焦炭回鍋爐直接燃燒，下層精脫硫劑再生循環(huán)利用并回收硫磺。
[0030]采用復(fù)合吸附塔脫除熱解氣中的焦油霧和VOCs，上層采用熱解半焦、焦炭或鋸末肩，下層采用多孔吸附劑，吸附飽和后，熱解半焦回鍋爐燃燒，多孔吸附劑去再生塔再生，較單層吸附塔的優(yōu)勢在于，避免了下床層吸附劑被焦油霧污染，減少了下層吸附劑用量，節(jié)約成本。
[0031]本實(shí)用新型凈化工藝采用復(fù)合方式脫除熱解氣中的!125，上層為熱解半焦，下層為干法脫硫劑，熱解半焦用于粗脫硫，干法脫硫劑用于精脫硫，和濕法脫硫方式相比，復(fù)合脫硫方式脫硫精度高，工藝簡單，和單獨(dú)的粗脫硫和精脫硫床層相比，復(fù)合床層的脫硫精度較尚，精脫硫劑的用量少。
[0032]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0033]I)采用動(dòng)力波洗滌器，其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、能耗低、操作彈性大、氣液傳質(zhì)效果好，加設(shè)軟連接管壁和振動(dòng)器振蕩器可有效避免焦油凝結(jié)在管壁上堵塞管道。
[0034]2)采用復(fù)合吸附塔脫除熱解氣中的焦油霧和VOCs，減小了下床層吸附劑被焦油污染的可能性，增加了復(fù)合吸附塔層的吸附容量，和傳統(tǒng)的噴淋、保溫方法比較，吸附凈化工藝能較為徹底地脫除熱解氣中存在的焦油霧和VOCs，避免熱解氣中焦油霧、VOCs和水蒸氣凝結(jié)，腐蝕管道設(shè)備，滿足下游的加壓輸送要求；
[0035]3)脫硫塔采用雙層不同吸附劑，以熱解半焦或焦炭對熱解氣進(jìn)行粗脫硫，增加了脫硫劑的硫容，減少了精脫硫劑的用量和再生次數(shù)；
[0036]4)采用壓氣縮機(jī)對熱解氣加壓和節(jié)流冷卻方式脫水，操作簡單，經(jīng)濟(jì)可靠，可滿足后序加壓輸送要求。
【附圖說明】
[0037]圖1:熱解油氣產(chǎn)品回收系統(tǒng)圖。
[0038]圖中，1、旋風(fēng)除塵器；2、過濾除塵器；3、動(dòng)力波洗滌器；301、氨水栗；302、振動(dòng)電機(jī);303、軟連接管壁;304、氨水儲(chǔ)罐;305、焦油洗滌罐;4、電捕焦油器;5、風(fēng)機(jī);6、復(fù)合吸附塔;7、脫硫塔;8、熱解氣壓縮機(jī);9、節(jié)流閥；1、氣柜。
【具體實(shí)施方式】
[0039]現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0040]實(shí)施例中，如無特殊說明，所采用的手段均為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。
[0041]實(shí)施例1:低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)
[0042]見圖1，低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)，包括旋風(fēng)除塵器1、過濾除塵器2，動(dòng)力波洗滌器3、電捕焦油器4、風(fēng)機(jī)5、復(fù)合吸附塔6、脫硫塔7，各設(shè)備通過管道順次連接。脫硫塔底部的氣體管連接熱解氣壓縮機(jī)8，熱解氣壓縮機(jī)8出氣管道上設(shè)置有節(jié)流閥9，經(jīng)過節(jié)流的氣體最后經(jīng)管道進(jìn)入氣柜10。
[0043]本系統(tǒng)的過濾除塵器2內(nèi)填充的過濾介質(zhì)為熱解半焦。復(fù)合吸附塔6內(nèi)填充有上下兩層吸附劑。脫硫塔7內(nèi)填充有上下兩層脫硫劑。
[0044]動(dòng)力波洗滌器3包括氨水儲(chǔ)罐和位于氨水儲(chǔ)罐上方的氣液接觸立管，氨水儲(chǔ)罐通過氨水管路和氨水栗301連接該氣液接觸立管，氨水管路伸入氣液接觸立管內(nèi)并連接噴液方向向上的噴嘴，氣液接觸立管下部連接直徑大于氣液接觸立管的焦油洗滌罐305，焦油洗滌罐305頂部還連接出氣管道。氣液接觸立管內(nèi)設(shè)置有噴嘴，氣液接觸立管的中部的管壁為軟連接管壁303，軟連接管壁外設(shè)置有振動(dòng)器，振動(dòng)器連接有振動(dòng)電機(jī)302。
[0045]本實(shí)施例的系統(tǒng)，其中復(fù)合吸附塔6內(nèi)填充有上下兩層吸附劑，上層是0.6m鋸末肩，下層是3.5m活性炭。脫硫塔7內(nèi)填充有上下兩層脫硫劑，上層是2m熱解半焦，下層是1.5m氧化鐵脫硫劑。
[0046]使用本實(shí)施例系統(tǒng)進(jìn)行熱解油氣回收的方法為:
[0047]由褐煤熱解產(chǎn)生的高溫(T- 580°C)熱解油氣從熱解爐中溢出進(jìn)旋風(fēng)除塵器，脫除熱解油氣中的Φ > ΙΟμπι細(xì)灰，再經(jīng)高溫除塵過濾器中進(jìn)一步除去熱解油氣中的灰，溫度T =315°C，除灰后的熱解氣進(jìn)動(dòng)力波洗滌器，在動(dòng)力波洗滌器中熱解油氣與氨水傳質(zhì)換熱，脫除熱解油氣中的焦油和水蒸氣，出動(dòng)力波洗滌器的熱解氣溫度T = 85°C。動(dòng)力波洗滌器的振動(dòng)器通過振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每隔1s定期振動(dòng)，使得冷凝后的焦油不至于掛壁堵塞管道。
[0048]出動(dòng)力波洗滌器的熱解氣進(jìn)電捕焦油器脫除Φ> IMi的焦油霧滴，脫除效率298%，然后進(jìn)入復(fù)合吸附塔和脫硫塔，脫除熱解氣中VOCs等，再經(jīng)壓縮機(jī)加壓(P=l.5MPa)和節(jié)流閥冷卻脫水，脫水后的凈熱解氣進(jìn)氣柜儲(chǔ)存，可加壓外供或自用。復(fù)合吸附塔內(nèi)的吸附劑吸附飽和后，上層吸附劑回鍋爐直接燃燒，下層吸附劑再生循環(huán)利用。脫硫塔內(nèi)脫硫劑達(dá)到飽和后，上層的脫硫劑回鍋爐直接燃燒，下層的精脫硫劑再生循環(huán)利用并回收硫磺。
[0049]檢測節(jié)流閥后熱解氣中各成分的含量，焦油霧含量為0mg/Nm3，V0Cs含量150mg/Nm3，H2S含量13mg/Nm3，水蒸氣含量2180ppmv。同時(shí)，得12.5 % wt的無灰焦油。
[0050]實(shí)施例2
[0051]本實(shí)施例的系統(tǒng)中復(fù)合吸附塔6內(nèi)填充有上下兩層吸附劑，上層是0.Sm熱解半焦，下層是3.2m活性炭)ο脫硫塔7內(nèi)填充有上下兩層脫硫劑，上層是2.2m熱解半焦，下層是1.3m氧化鋅脫硫劑。其他部分的設(shè)置同實(shí)施例1。
[0052]實(shí)施例3:
[0053]本實(shí)施例的系統(tǒng)中復(fù)合吸附塔6內(nèi)填充有上下兩層吸附劑，上層是1.2m熱解半焦，下層是3.0m活性炭。脫硫塔7內(nèi)填充有上下兩層脫硫劑，上層是2.5m焦炭，下層是1.5m脫硫活性炭。
[0054]其他部分的設(shè)置同實(shí)施例1。
[0055]本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實(shí)施例的變換、變型都將落在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低階煤熱解油氣的回收系統(tǒng)，其特征在于，包括旋風(fēng)除塵器、過濾除塵器，洗滌設(shè)備、電捕焦油器、吸附設(shè)備、脫硫塔， 所述旋風(fēng)除塵器、過濾除塵器，洗滌設(shè)備、電捕焦油器、吸附設(shè)備、脫硫塔通過管道順次連接； 所述洗滌設(shè)備包括氨水儲(chǔ)罐、焦油洗滌罐和位于焦油洗滌罐上方的氣液接觸立管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收系統(tǒng)，其特征在于，所述洗滌設(shè)備為動(dòng)力波洗滌器，所述氣液接觸立管的中部的管壁為軟連接管壁，所述氣液接觸立管內(nèi)設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴的噴出方向被設(shè)置成豎直向上，所述噴嘴位于所述軟連接管壁內(nèi)部，軟連接管壁外設(shè)置有振動(dòng)器，所述振動(dòng)器連接有振動(dòng)電機(jī)； 焦油洗滌罐通過氨水管路和栗連接所述氣液接觸立管，所述氨水管路伸入所述氣液接觸立管內(nèi)并連接所述噴嘴;氣液接觸立管下部連接焦油洗滌罐;焦油洗滌罐頂部還連接出氣管道。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾除塵器內(nèi)填充的過濾介質(zhì)為熱解半焦、焦炭、鋸末肩中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述的回收系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附設(shè)備為復(fù)合吸附塔，塔內(nèi)填充有上下兩層吸附劑，上層的吸附劑選自熱解半焦、焦炭、鋸末肩中的一種或多種，下層的吸附劑選自粒狀活性炭、活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁、分子篩中的一種或多種;上層吸附劑層厚度與下層吸附劑層厚度比值為0.5?1:3?4。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述的回收系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫塔內(nèi)填充有上下兩層脫硫劑，上層的脫硫劑為熱解半焦和/或焦炭，下層填充的是干法脫硫劑，所述干法脫硫劑選自脫硫活性炭、氧化鋅、氧化鐵中的一種或多種;上層脫硫劑層厚度與下層脫硫劑層厚度比值為2?3:1?2。
【文檔編號(hào)】C10K1/00GK205635508SQ201620224361
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】梅磊, 張宏偉, 陳水渺, 薛遜, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司