干餾煤氣干法凈化回收工藝及混合式氣冷裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油泥少、基本不產生廢水并且能夠將沸點較高的焦油與沸點較低的輕油分別回收的干餾煤氣干法凈化回收工藝以及一種克服目前噴淋冷卻產生大量廢水問題，且便于對被冷卻氣的溫度進行快速、精確控制混合式氣冷裝置。本發(fā)明工藝步驟包括：1）對工業(yè)窯爐排出的高溫干餾煤氣進行干式除塵凈；2）將除塵凈化后的煤氣導入第一冷卻裝置，使煤氣在第一冷卻裝置中非噴淋冷卻后析出焦油；3）將第一冷卻裝置排出的降溫后的煤氣導入第二冷卻裝置，使煤氣在第二冷卻裝置中非噴淋冷卻后析出輕油，尾氣進入后續(xù)處理；所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置中，至少第一冷卻裝置為混合式氣冷裝置，該裝置通過將煤氣與冷卻氣進行混合而使煤氣迅速冷卻。
【專利說明】干餾煤氣干法凈化回收工藝及混合式氣冷裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種干餾煤氣干法凈化回收工藝及混合式氣冷裝置。
【背景技術】
[0002]目前對干餾煤氣的回收主要采用的工藝為:先將工業(yè)窯爐排出的高溫干餾煤氣送入旋風除塵器進行高溫旋風除塵，然后直接采用二級噴淋冷卻方式對除塵后的氣體進行噴淋冷卻并回收焦油，尾氣用于燃燒或發(fā)電。該工藝存在的主要問題是:第一，噴淋冷卻時由于氣體中的粉塵含量大，從而產生大量不易處理油泥，容易堵塞系統(tǒng)管道；第二，噴淋冷卻方式產生大量含酚廢水，處理麻煩；第三，焦油回收率低，回收的焦油品質低，且無法在回收過程中直接將沸點較高的焦油與沸點較低的輕油徹底、精確分離；第四，環(huán)境污染嚴重，PM2.5顆粒物排放超標問題突出。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種油泥少、基本不產生廢水并且能夠將沸點較高的焦油與沸點較低的輕油分別回收的干餾煤氣干法凈化回收工藝。此外，本發(fā)明還要提供一種混合式氣冷裝置，克服目前噴淋冷卻產生大量廢水的問題，且便于對被冷卻氣的溫度進行快速、精確控制。
[0004]本發(fā)明的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其步驟包括:1)對工業(yè)窯爐排出的高溫干餾煤氣進行干式除塵凈化，使煤氣中的粉塵含量降低至20 - 50mg/Nm3以下；2)將除塵凈化后的煤氣導入第一冷卻裝置，使煤氣在第一冷卻裝置中非噴淋冷卻后析出焦油，焦油從該裝置流出并回收；3)將第一冷卻裝置排出的降溫后的煤氣導入第二冷卻裝置，使煤氣在第二冷卻裝置中非噴淋冷卻后析出輕油，輕油從該裝置流出并回收，尾氣進入后續(xù)處理；所述第一冷卻裝置和第二冷卻裝置中，至少第一冷卻裝置為混合式氣冷裝置，該混合式氣冷裝置通過將煤氣與冷卻氣進行混合而使煤氣迅速冷卻；所述混合式氣冷裝置包括由殼體所構成的氣流混合腔以及位于氣流混合腔底部的收液器，殼體上分別設置有與該氣流混合腔連通的被冷卻氣入口、被冷卻氣出口和冷卻氣入口，被冷卻氣在氣流混合腔中流動時與冷卻氣混合而被冷卻，冷卻氣入口通過流量調節(jié)裝置與冷卻氣源連接。其中，所述第二冷卻裝置可以使用混合式氣冷裝置，但出于使用經濟性方面的考慮最好采用間壁式換熱器。
[0005]上述工藝使用了一種混合式氣冷裝置。該混合式氣冷裝置的冷卻原理是通過將冷卻氣摻入被冷卻氣(對于上述工藝而言，被冷卻氣即為煤氣，但該混合式氣冷裝置也可以用于冷卻除煤氣外的其他氣體時)而使被冷卻氣迅速降溫。只要控制好冷卻氣的摻入量，被冷卻氣的溫度就能夠被精確的控制，這對于煤氣的冷卻而言，意義重大。因為，焦油的沸點范圍較寬(一般為450 -1OOO0C )，可分為低溫干餾焦油(450 — 650°C )，中溫干餾焦油(600 —800°C)以及高溫干餾焦油(900 - 1000°C)，在采用混合式氣冷裝置的情況下，該混合式氣冷裝置可根據(jù)工業(yè)窯爐排出的高溫干餾煤氣的實際溫度精確調整煤氣在混合式氣冷裝置中的降溫幅度，從而既可獲得特定餾程的焦油，同時也為第二冷卻裝置冷卻得到輕油(輕油的沸點一般為30-220°C)創(chuàng)造溫度條件。除了冷卻迅速、溫度可精確控制的特點外，由于該混合式氣冷裝置通過在氣流混合腔的有限空間內將冷卻氣摻入被冷卻氣使被冷卻氣降溫，壓力作用增強了油液分子團聚，因此還可提高焦油的回收率。另外，混合式氣冷裝置的冷卻方式決定了其冷卻過程中幾乎不不產生廢水，且由于煤氣中的粉塵含量先被降低至了20 - 50mg/Nm3以下，故油泥的生成量也很少。
[0006]在本發(fā)明的干餾煤氣干法凈化回收工藝中，所述混合式氣冷裝置所使用的冷卻氣優(yōu)選來自液氮源或液化天然氣源。液氮或液化天然氣溫度低，冷卻效果好，且不會向原煤氣中引入對煤氣干法凈化回收有害的物質。當該混合式氣冷裝置用于冷卻除煤氣外的其他氣體時，可根據(jù)被冷卻氣具體性質等情況選擇合適的冷卻氣。
[0007]當工業(yè)窯爐排出的高溫干餾煤氣溫度較高，而實際回收的焦油沸點溫度又相對較低時，最好在所述步驟I)與步驟2)之間增加第一附加步驟，即將除塵凈化后的煤氣導入一間壁式換熱器進行高溫余熱回收利用，然后再將間壁式換熱器排出的煤氣導入第一冷卻裝置。這樣能夠充分利用干餾煤氣余熱，節(jié)省能源消耗。
[0008]所述步驟I)可以通過不同的干式除塵凈化手段將煤氣中的粉塵含量控制在20 -50mg/Nm3以下，從而確保極少量的油泥產生。例如，采用電除塵器時就可將含量控制在略小于50mg/Nm3的范圍內。步驟I)最好能通過采用燒結多孔膜濾芯的高溫氣體過濾裝置對煤氣進行干式除塵凈化來控制其粉塵含量含量，因為這樣能夠進一步降低粉塵含量(20mg/Nm3以下)，從而減少油泥的生成；當采用含有燒結多孔膜濾芯的高溫氣體過濾裝置時，控制該高溫氣體過濾裝置反吹氣體的溫度是必須的，否則，一旦用溫度較低的反吹氣體對燒結多孔膜濾芯進行反吹以清除濾芯表面的濾餅時，會立即在濾芯表面形成結露，使濾芯受到難以恢復的污染，降低其使用壽命，因此，本發(fā)明還進一步設定通過所述間壁式換熱器與煤氣進行熱交換的換熱介質包括第一介質和第二介質，所述第一介質和第二介質在進口切換裝置的控制下?lián)褚贿M入間壁式換熱器中與煤氣進行熱交換，當所述第一介質進入間壁式換熱器加熱后再在出口切換裝置的控制下作為過濾裝置的反吹氣而導向過濾裝置反吹裝置，當所述第二介質進入間壁式換熱器加熱后再在出口切換裝置的控制下導向除過濾裝置反吹裝置以外的其他使用源。這樣，在需要對燒結多孔膜濾芯進行反吹時，通過進口切換裝置向間壁式換熱器注入第一介質(例如氮氣、IS氣)，第一介質被加熱后通過出口切換裝置再導向過濾裝置反吹裝置(不需要再對第一介質進行加熱，節(jié)省了能源)，最后通過過濾裝置反吹裝置作用于濾芯；而當不需要對燒結多孔膜濾芯進行反吹時，通過進口切換裝置向間壁式換熱器注入第二介質(例如水)，第二介質被加熱通過出口切換裝置再導向其他使用源(例如實際生產線上眾多需要蒸汽加熱保溫的場合)，以使煤氣余熱得到更充分利用。
[0009]上述工藝中氣體的運動可以由位于第一冷卻裝置與第二冷卻裝置之間的風機所驅動，這樣作用于風機的氣體溫度不會太高(主要通過第一冷卻裝置進行了降溫)，粉塵含量也較低(前面已通過干式除塵凈化控制了粉塵含量)，有利于風機長期穩(wěn)定使用，并且煤氣在進入第二冷卻裝置前能夠通過風機增壓，有利于提高換熱效率；而當?shù)谝焕鋮s裝置與第二冷卻裝置之間設有風機時，則在所述步驟2)與步驟3)之間最好還應包括第二附加步驟，即將第一冷卻裝置排出的煤氣直接導入一電捕焦油器除焦油霧，然后再將電捕焦油器排出的煤氣再經過所述風機導入第二冷卻裝置。通過電捕焦油器除去焦油霧，可避免風機因長期使用而發(fā)生堵塞。[0010]作為對混合式氣冷裝置內部結構的進一步改進，本發(fā)明還在所述混合式氣冷裝置的氣流混合腔中安裝有一塊或沿氣流方向間隔的至少兩塊密布有透氣孔的混氣均化板，所述的混氣均化板位于混合式氣冷裝置的被冷卻氣入口與被冷卻氣出口之間。混氣均化板能夠延長氣體在氣流混合腔中的停留時間，同時混氣均化板上密布的透氣孔對氣流起到分散作用，因此，通過設置混氣均化板能夠將被冷卻氣與冷卻氣進行更為充分的混合，使冷卻效率、焦油回收率均得到提升。所述混氣均化板可以設計一為漏斗形結構，且其底部錐角處開有排油口，這樣，可便于粘附于混氣均化板的油液自然向排油口流動，從而防止混氣均化板附著過多焦油而發(fā)生堵塞。
[0011]本發(fā)明提供的一種混合式氣冷裝置包括由殼體所構成的氣流混合腔以及位于氣流混合腔底部的收液器，殼體上分別設置有與該氣流混合腔連通的被冷卻氣入口、被冷卻氣出口和冷卻氣入口，被冷卻氣在氣流混合腔中流動時與冷卻氣混合而被冷卻，冷卻氣入口通過流量調節(jié)裝置與冷卻氣源連接。其中，所述混合式氣冷裝置的氣流混合腔中最好安裝一塊或沿氣流方向間隔的至少兩塊密布有透氣孔的混氣均化板，所述的混氣均化板位于混合式氣冷裝置的被冷卻氣入口與被冷卻氣出口之間。如上，混氣均化板可為漏斗形結構，其底部錐角處開有排液口。本發(fā)明的上述混合式氣冷裝置并非只能用于干餾煤氣干法凈化回收工藝中，當然也可用于其他氣體冷卻并回收冷凝液的場合。該混合式氣冷裝置克服了目前噴淋冷卻產生大量廢水的問題，且便于對被冷卻氣的溫度進行快速、精確控制。
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的說明、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明干餾煤氣干 法凈化回收工藝實施例的工藝流程示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明中混合式氣冷裝置的一種具體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1所示的具體為一油砂干餾煤氣干法凈化回收工藝。如圖1，該油砂干餾煤氣干法凈化回收工藝所使用的設備依次包括:
[0016]<1>采用燒結多孔膜濾芯110的高溫氣體過濾裝置100，該高溫氣體過濾裝置100帶有濾裝置反吹裝置120 ；
[0017]<2>間壁式換熱器200，具體采用余熱鍋爐；
[0018]<3>第一冷卻裝置300,為一混合式氣冷裝置,該裝置包括由殼體310所構成的氣流混合腔320以及位于氣流混合腔320底部的收液器330，殼體310上分別設置有與該氣流混合腔320連通的被冷卻氣入口、被冷卻氣出口和冷卻氣入口，其中，所述的被冷卻氣入口位于殼體310的下側部，被冷卻氣出口位于殼體310的上側部，冷卻氣入口位于殼體310頂部并連接一擴散器，被冷卻氣810 (煤氣)從被冷卻氣入口進入氣流混合腔320后由下向上運動，而冷卻氣820 (來自液氮源或液化天然氣源)則從擴散器向下噴出并由上往下運動，被冷卻氣810在氣流混合腔320中向上流動時與冷卻氣820逆流混合換熱而被冷卻，冷卻氣入口通過流量調節(jié)裝置與冷卻氣源連接，混合式氣冷裝置的氣流混合腔320中還安裝有兩塊沿氣流方向間隔的密布有透氣孔的混氣均化板340，所述的混氣均化板340位于混合式氣冷裝置的被冷卻氣入口與被冷卻氣出口之間，其中一混氣均化板340較靠近擴散器，另一混氣均化板340較靠近被冷卻氣入口，兩塊混氣均化板340之間為主要的混氣換熱區(qū)域；
[0019]〈4>電捕焦油器400;
[0020]<5> 風機 500 ；
[0021]<6>第二冷卻裝置600，該第二冷卻裝置600為間壁式換熱器。
[0022]上述的高溫氣體過濾裝置100、間壁式換熱器200、第一冷卻裝置300、電捕焦油器400、風機500和第二冷卻裝置600依次順序連接形成煤氣運行流路，其中，風機500為系統(tǒng)入口的待回收煤氣提供運行過程中的動力，間壁式換熱器200上用于與煤氣進行熱交換的換熱介質的入口處設有一進口切換裝置710 (例如三通閥)，可使第一介質和第二介質擇一進入間壁式換熱器200中與煤氣進行熱交換，換熱介質的出口出設有一出口切換裝置720(例如三通閥)，出口切換裝置720的其中一條分支流路與過濾裝置反吹裝置120連接，另一條分支流路外接其他使用源。
[0023]上述油砂干餾煤氣干法凈化回收工藝具體為:首先，從干餾爐排出的溫度為700 - 800°C的煤氣進入高溫氣體過濾裝置100中進行過濾除塵凈化，從而使出口煤氣中的粉塵含量控制在20mg/Nm3以下；除塵凈化后的煤氣再導入間壁式換熱器200進行高溫余熱回收利用，從而將煤氣溫度降低至500 - 5500C ;然后再將間壁式換熱器200排出的煤氣導入第一冷卻裝置300，該第一冷卻裝置300使用的冷卻氣來自液氮源或液化天然氣源，使用量以將第一冷卻裝置300出口的煤氣溫度保持在240 - 250°C來確定(具體可通過溫度傳感器對冷卻氣入口的流量調節(jié)裝置進行自動控制)，煤氣在第一冷卻裝置300中非噴淋冷卻后析出特定沸點范圍的焦油，焦油集中在收液器330中根據(jù)需要從收液器330流出并回收；第一冷卻裝置300排出的煤氣直接導入一電捕焦油器400除焦油霧，然后再將電捕焦油器400排出的煤氣再經過所述風機500導入第二冷卻裝置600，煤氣在第二冷卻裝置600中非噴淋冷卻后析出輕油，輕油從該裝置流出并回收，尾氣(30 - 50°C)進入后續(xù)處理(可送入燃燒點作燃料)。
[0024]在上述工藝過程中，需要間隔操作過濾裝置反吹裝置120對燒結多孔膜濾芯110進行反吹，這時，通過進口切換裝置710的控制使所述第一介質(具體為氮氣)進入間壁式換熱器200加熱后再在出口切換裝置720的控制下作為過濾裝置100的反吹氣而導向過濾裝置反吹裝置120，反吹結束后，通過進口切換裝置710的控制使所述第二介質(具體為水)進入間壁式換熱器200加熱后再在出口切換裝置720的控制下導向除過濾裝置反吹裝置120以外的其他使用源。
[0025]上述混合式氣冷裝置的氣流混合腔320中安裝有兩塊沿氣流方向間隔的密布有透氣孔的混氣均化板340，兩塊混氣均化板340之間為主要的混氣換熱區(qū)域，這樣，被冷卻氣810 (煤氣) 通過靠下的混氣均化板340進行均化后進入該混氣換熱區(qū)域并與通過靠上的混氣均化板340進行均化后進入的冷卻氣820 (來自液氮源或液化天然氣源)均勻、充分混合，較好的確保了被冷卻氣與冷卻氣的接觸換熱效果。
[0026]圖2是對上述混合式氣冷裝置的進一步改進，即將混氣均化板340均設置成漏斗形結構，其底部錐角處開有排液口 341，從而便于粘附于混氣均化板340的油液自然向排油口 341流動，然后從排油口 341流出，從而防止混氣均化板附著過多焦油而發(fā)生堵塞。
[0027]此外，上述混合式氣冷裝置中的混氣均化板340還可改進為一夾層結構，即包括上層板、下層板，上層板與下層板之間間 隔一定距離，上層板上的透氣孔與下層板上的透氣孔交錯布置。這樣，上層板與下層板之間將形成氣流轉折流動的通道，促進油液分離。
【權利要求】
1.干餾煤氣干法凈化回收工藝，其步驟包括: 1)對工業(yè)窯爐排出的高溫干餾煤氣進行干式除塵凈化，使煤氣中的粉塵含量控制在20 - 50mg/Nm3 以下； 2)將除塵凈化后的煤氣導入第一冷卻裝置(300)，使煤氣在第一冷卻裝置(300)中非噴淋冷卻后析出焦油，焦油從該裝置流出并回收； 3)將第一冷卻裝置(300)排出的降溫后的煤氣導入第二冷卻裝置(600)，使煤氣在第二冷卻裝置(600)中非噴淋冷卻后析出輕油，輕油從該裝置流出并回收，尾氣進入后續(xù)處理； 所述第一冷卻裝置(300)和第二冷卻裝置(600)中，至少第一冷卻裝置(300)為混合式氣冷裝置，該混合式氣冷裝置通過將煤氣與冷卻氣進行混合而使煤氣迅速冷卻； 所述混合式氣冷裝置包括由殼體(310)所構成的氣流混合腔(320)以及位于氣流混合腔(320)底部的收液器(330)，殼體(310)上分別設置有與該氣流混合腔(320)連通的被冷卻氣入口、被冷卻氣出口和冷卻氣入口，被冷卻氣(810)在氣流混合腔(320)中流動時與冷卻氣(820)混合而被冷卻，冷卻氣入口通過流量調節(jié)裝置與冷卻氣源連接。
2.如權利要求1所述的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:在所述步驟I)與步驟2)之間還包括第一附加步驟，即將除塵凈化后的煤氣導入一間壁式換熱器(200)進行高溫余熱回收利用，然后再將間壁式換熱器(200)排出的煤氣導入第一冷卻裝置(300)。
3.如權利要求2所述的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:所述步驟I)是通過采用燒結多孔膜濾芯(110)的高溫氣體過濾裝置(100)對煤氣進行干式除塵凈化的；則 通過所述間壁式換熱器(200)與煤氣進行熱交換的換熱介質包括第一介質和第二介質，所述第一介質和第二介質在進口切換裝置(710)的控制下?lián)褚贿M入間壁式換熱器(200)中與煤氣進行熱交換，當所述第一介質進入間壁式換熱器(200)加熱后再在出口切換裝置(720)的控制下作為過濾裝置(100)的反吹氣而導向過濾裝置反吹裝置(120)，當所述第二介質進入間壁式換熱器(200)加熱后再在出口切換裝置(720)的控制下導向除過濾裝置反吹裝置(120)以外的其他使用源。
4.如權利要求1所述的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:該工藝中氣體的運動是由位于第一冷卻裝置(300)與第二冷卻裝置(600)之間的風機(500)所驅動，則在所述步驟2)與步驟3)之間還包括第二附加步驟，即將第一冷卻裝置(300)排出的煤氣直接導入一電捕焦油器(400)除焦油霧，然后再將電捕焦油器(400)排出的煤氣再經過所述風機(500)導入第二冷卻裝置(600)。
5.如權利要求1所述的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:所述第二冷卻裝置(600)采用間壁式換熱器。
6.如權利要求1至5中任意一項權利要求所述的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:所述混合式氣冷裝置的氣流混合腔(320)中安裝有一塊或沿氣流方向間隔的至少兩塊密布有透氣孔的混氣均化板(340)，所述的混氣均化板(340)位于混合式氣冷裝置的被冷卻氣入口與被冷卻氣出口之間。
7.如權利要求6所述的 干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:所述混氣均化板(340)為漏斗形結構，其底部錐角處開有排油口(341)。
8.如權利要求1至5中任意一項權利要求所述的干餾煤氣干法凈化回收工藝，其特征在于:所述混合式氣冷裝置所使用的冷卻氣來自液氮源或液化天然氣源。
9.混合式氣冷裝置，包括由殼體(310)所構成的氣流混合腔(320)以及位于氣流混合腔(320)底部的收液器(330)，殼體(310)上分別設置有與該氣流混合腔(320)連通的被冷卻氣入口、被冷卻氣出口和冷卻氣入口，被冷卻氣在氣流混合腔(320)中流動時與冷卻氣混合而被冷卻，冷卻氣入口通過流量調節(jié)裝置與冷卻氣源連接；所述混合式氣冷裝置的氣流混合腔(320)中安裝有一塊或沿氣流方向間隔的至少兩塊密布有透氣孔的混氣均化板(340)，所述的混氣均化 板(340)位于混合式氣冷裝置的被冷卻氣入口與被冷卻氣出口之間。
10.如權利要求9所述的混合式氣冷裝置，其特征在于:所述混氣均化板(340)為漏斗形結構，其底部錐角處開有排液口(341)。
【文檔編號】C10K1/04GK103789045SQ201410027259
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權日:2014年1月21日
【發(fā)明者】高麟, 汪濤, 郭定江 申請人:成都易態(tài)科技有限公司