一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)及方法，包括依次連接的顆粒除塵器、電除塵設備、焦油精制塔、煤氣冷卻塔和電捕焦油器。本發(fā)明在顆粒床除塵器和煤氣冷卻塔之間設置焦油精制塔，充分利用了煤氣自身的熱量，通過“精餾原理”將收集到的焦油進一步脫水精制，工藝流程短，所得焦油水分含量低、品質(zhì)好；本裝置將熱解煤氣所攜帶的顯熱直接作為含水焦油在焦油精制塔內(nèi)精餾的熱源，在同一個焦油回收系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)了熱量的高效利用，本裝置為熱解荒煤氣冷卻和焦油回收精制系統(tǒng)提供了一種全新的熱量回收工藝及方法。
【專利說明】一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)及方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國是一個"缺油、少氣、相對富煤"的發(fā)展中國家，在能源消費方面，以煤為主的 能源結(jié)構(gòu)是我國發(fā)展經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)和特色。隨著石油及天然氣資源的日趨匱乏及人們對 資源的利用效率和環(huán)保的內(nèi)在要求，煤炭的利用形式發(fā)生了重大的變化。煤熱解技術(shù)是煤 炭分質(zhì)高效清潔轉(zhuǎn)化利用的重要途徑之一，通過煤熱解可以生產(chǎn)清潔的氣、液、固三種不同 形態(tài)的產(chǎn)品，繼而對煤中不同成分進行分質(zhì)利用，即氣、液產(chǎn)品作為化學品使用，固態(tài)煤焦 作為進一步氣化的原料。煤熱解技術(shù)實現(xiàn)了煤炭的梯級分質(zhì)利用，既提高了煤炭資源的綜 合利用率和產(chǎn)品的附加值，又減少燃煤造成的環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和 環(huán)保效益。
[0003] 熱解荒煤氣除塵和焦油回收是煤熱解工藝中非常重要環(huán)節(jié)。目前工業(yè)上熱解煤氣 冷卻和焦油回收主要采用大量氨水噴淋直接快速急冷及電捕焦油相結(jié)合的工藝，該工藝雖 然能夠?qū)峤饷簹饫鋮s到適當溫度，但是該過程有如下顯著的缺點：第一，煤氣冷卻和焦油 回收過程中產(chǎn)生大量高濃度有機物廢水，環(huán)境污染嚴重；第二，煤氣冷卻和焦油回收過程中 熱解煤氣所攜帶大量顯熱被白白浪費，無法合理高效回收該部分的熱量，因此采用氨水噴 淋直接快速急冷煤氣的煤熱解工藝熱效率較低。第三，目前熱解工業(yè)中焦油回收工藝中所 得到的焦油夾帶著大量的熱解水，后續(xù)油水分離難度大，加工成本高。因此，目前國內(nèi)很多 生產(chǎn)企業(yè)及科研單位都在積極改進或升級現(xiàn)有的煤氣凈化系統(tǒng)，試圖開發(fā)一種高效節(jié)能環(huán) 保、工藝簡單的熱解荒煤氣凈化和焦油回收的系統(tǒng)及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系 統(tǒng)及方法，能夠解決目前低溫熱解荒煤氣凈化工藝中系統(tǒng)熱效率低、回收熱量品質(zhì)差、回收 焦油水分含量高、焦油回收工藝復雜等問題。
[0005] 為了達到上述目的，一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)，包括具有荒煤 氣入口的顆粒床除塵器，顆粒床除塵器的煤氣出口連接電除塵設備的煤氣入口，電除塵設 備煤氣出口連接焦油精制塔的塔煤氣入口，焦油精制塔的塔煤氣出口連接煤氣冷卻塔煤氣 入口，焦油精制塔和煤氣冷卻塔的上部均設置有循環(huán)焦油噴淋口，煤氣冷卻塔的煤氣出口 連接電捕焦油器的煤氣入口，電捕焦油器開設有將煤氣送往界外的煤氣出口。
[0006] 所述煤氣冷卻塔和電捕焦油器底部均開設有焦油排出口，并連接焦油沉降池，焦 油沉降池設置有焦油出口和熱解水出口，焦油沉降池的焦油出口連接焦油槽的焦油入口， 焦油槽的焦油出口經(jīng)過管線分別與焦油精制塔和煤氣冷卻塔的焦油噴淋口相連。
[0007] 所述焦油精制塔包括塔體，塔體的下部開設有塔煤氣入口和塔焦油出口，塔體內(nèi) 塔煤氣入口上方設置有氣體分布塔板，塔體頂部開設有塔煤氣出口，塔體上部設置有循環(huán) 焦油噴頭。
[0008] 所述煤氣冷卻塔是煤氣直冷和間冷相結(jié)合的列管式換熱器，主體包括管程和殼 程，管程上方設置有焦油噴頭，殼程設置有循環(huán)冷卻水進出口并連接于空冷循環(huán)水裝置。
[0009] -種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟一：熱解荒煤氣依次進入顆粒床除塵器和電除塵器，除去熱解煤氣中的夾帶 的大顆粒粉塵和細粉塵；
[0011] 步驟二：除塵后的熱煤氣從下部進入焦油精制塔，與來自于焦油槽的焦油直接逆 流接觸換熱，換熱后焦油溫度升高，焦油中夾帶的的液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)形式的水蒸氣，隨煤 氣從焦油精制塔頂部排出，焦油被進一步除水精制后通過焦油精制塔焦油出口排出；
[0012] 步驟三：從焦油精制塔出來的熱煤氣從頂部進入煤氣冷卻塔，熱煤氣在煤氣冷卻 塔管程中被上部噴淋的焦油冷卻，煤氣中大部分焦油和熱解水冷卻析出，同時管程中上述 介質(zhì)的熱量又被殼程中的循環(huán)冷卻水及時移走，捕集的油水混合物從煤氣冷卻塔底部排 出；
[0013] 步驟四：從煤氣冷卻塔下部出來的煤氣從下部進入電捕焦油器，進一步捕捉煤氣 中攜帶的焦油霧和水霧后，經(jīng)風機輸送到界外。
[0014] 所述步驟三和步驟四中，煤氣冷卻塔和電捕焦油器捕集的優(yōu)惠混合物進入焦油沉 降池初步分離，熱解水從焦油沉降池的水出口排出，焦油從焦油沉降池的焦油出口送到焦 油槽，焦油槽中的焦油通過焦油泵將部分送入煤氣冷卻塔，其余送入焦油精制塔進一步脫 水精制，上述焦油槽中焦油含水量為2. 13%。
[0015] 所述步驟一中，所述顆粒床除塵器的濾料為焦炭顆粒，顆粒床層溫度控制在 400-450°C，半焦顆粒的粒徑控制在12-20mm ;所述電除塵器的操作溫度為400-450°C。
[0016] 所述步驟二中，焦油精制塔熱源由底部進入的熱煤氣提供，焦油精制塔塔底溫度 控制在220-300°C，塔頂溫度控制在110-150°c，脫水精制后排出焦油的含水量為0. 81 %。
[0017] 所述步驟三中，煤氣冷卻塔中煤氣冷卻采用直冷和間冷相結(jié)合的方式，熱煤氣自 上而下走管程，循環(huán)冷卻水自下而上走殼程，管程上方噴曬有焦油，煤氣出口溫度控制在 40-50。。。
[0018] 所述步驟三中，煤氣冷卻塔殼程中冷卻水進出口與空冷循環(huán)水裝置構(gòu)成一個閉 路系統(tǒng)，冷卻水在上述閉路系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用，空冷循環(huán)水裝置冷卻水出口溫度為控制在 25-30。。。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在顆粒床除塵器和煤氣冷塔之間巧妙設置焦油精制塔， 其充分利用熱解煤氣的顯熱，通過"精餾原理"除去焦油中的水分，因此，采用本裝置煤氣冷 卻和焦油回收、精制工藝得到的焦油產(chǎn)品水分含量極低，大大簡化了目前煤氣焦油回收精 制工藝；本裝置從熱解煤氣所攜帶的顯熱直接作為含水焦油在焦油精制塔內(nèi)精餾的熱源， 在同一個焦油回收系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)了熱量的高效利用，本裝置為熱解荒煤氣冷卻和焦油回收精 制系統(tǒng)提供了一種全新的熱量回收工藝及方法；顆粒床除塵器的濾料采用熱解系統(tǒng)自身產(chǎn) 生的高溫焦炭顆粒，因此濾料來源廣、成本低廉且不需要額外加熱，本裝置采用顆粒床除塵 和靜電除塵相結(jié)合的雙極除塵方式，除塵效率高達99%以上。
[0020] 進一步的，本發(fā)明的煤氣冷卻塔采用油洗油直冷和循環(huán)水間冷相結(jié)合工藝，冷卻 效果好，焦油捕集效率高，并且工藝中不消耗工業(yè)用水，為高效、節(jié)水、環(huán)保新工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明焦油精制塔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 其中，1.顆粒床除塵器；2.電除塵設備；3.焦油精制塔；4.煤氣冷卻塔；5.空冷循 環(huán)水裝置；6.電捕焦油器；7.風機；8.焦油沉降池；9.焦油槽；10.焦油泵。

【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0025] 參見圖1和圖2,本發(fā)明一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)，包括具有荒 煤氣入口的顆粒床除塵器1，顆粒床除塵器1的煤氣出口連接電除塵設備2的煤氣入口，電 除塵設備2煤氣出口連接焦油精制塔3的塔煤氣入口 33-2,焦油精制塔3的塔煤氣出口 3-3 連接煤氣冷卻塔4煤氣入口，焦油精制塔3和煤氣冷卻塔4的上部均設置有循環(huán)焦油噴淋 口，煤氣冷卻塔4的煤氣出口連接電捕焦油器6的煤氣入口，電捕焦油器6開設有將煤氣送 往界外的煤氣出口；
[0026] 煤氣冷卻塔4和電捕焦油器6底部均開設有焦油排出口，并連接焦油沉降池8,焦 油沉降池8設置有焦油出口和熱解水出口，焦油沉降池8的焦油出口連接焦油槽9的焦油 入口，焦油槽9的焦油出口經(jīng)過管線分別與焦油精制塔3和煤氣冷卻塔4的循環(huán)焦油噴淋 口相連；煤氣冷卻塔4是煤氣直冷和間冷相結(jié)合的列管式換熱器，主體包括管程和殼程，管 程上方設置有焦油噴頭，殼程設置有循環(huán)冷卻水進出口并連接于空冷循環(huán)水裝置5。
[0027] 參見圖2,焦油精制塔3包括塔體3-1，塔體3-1的下部開設有塔煤氣入口 3-2和 塔焦油出口 3-5,塔體3-1內(nèi)塔煤氣入口 3-2上方設置有氣體分布塔板3-6,塔體3-1頂部 開設有塔煤氣出口 3-3,塔體3-1上部設置有循環(huán)焦油噴頭3-4。
[0028] -種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的方法，包括以下步驟：
[0029] 步驟一：從熱解爐出來的荒煤氣溫度為450°C，含塵量為15. 7g/m3,焦油含量為 114. 3g/m3,水蒸氣含量為17. 9 %，煤氣首先進入顆粒床除塵器1，該顆粒床除塵器以焦炭顆 粒為過濾介質(zhì)，以除去熱解煤氣中的夾雜的大顆粒粉塵，焦炭顆粒來自熱解系統(tǒng)產(chǎn)物的高 溫半焦顆粒，考慮到顆粒床層的壓降和過濾精度，顆粒床層溫度控制在400-450°C，半焦顆 粒的粒徑控制在12-20mm范圍內(nèi)，該除塵器的除塵效率高達87%以上；
[0030] 步驟二：從顆粒床除塵器1出來的煤氣進入電除塵設備2,電除塵設備2的工作 溫度為400-450°C，其主要功能是除去顆粒床除塵器1中未除去的細粉塵，從而提高除塵效 率，避免細粉塵混入焦油產(chǎn)品降低了焦油品質(zhì)，該除塵器的除塵效率可高達93%以上；
[0031] 步驟三：從電除塵設備2出來的煤氣接著進入焦油精制塔3,焦油精制塔3底部工 作溫度為220-300°C左右，頂部溫度為110-150°C左右，焦油精制塔3底部和頂部的工作溫 度由熱解煤氣和噴曬焦油的溫度及流量來決定，熱解煤氣從下部進入焦油精制塔3后，與 來自于焦油槽10的焦油直接逆流接觸換熱，換熱后焦油溫度升高，焦油中夾帶的的液態(tài)水 轉(zhuǎn)化為氣態(tài)形式的水蒸氣，隨煤氣從焦油精制塔3頂部排出，焦油被進一步脫水精制后通 過焦油精制塔焦油出口 3-5排出，，脫水精制后焦油含水量為0. 81 %，滿足工業(yè)要求。
[0032] 步驟四：從焦油精制塔3頂部出來的煤氣從頂部進入煤氣冷卻塔4,煤氣冷卻塔 4為列管式換熱器，煤氣冷卻塔4主體包括管程和殼程，管程上方設置有焦油噴頭，熱煤氣 在管程中被上部噴淋的焦油冷卻，煤氣中大部分焦油和熱解水冷卻析出，同時管程中上述 介質(zhì)的熱量又被殼程中的循環(huán)冷卻水及時移走，捕集的油水混合物從煤氣冷卻塔4底部排 出。出口煤氣溫度控制在40_50°C，循環(huán)水進入閉式空冷循環(huán)冷卻水裝置5,通過空冷將循 環(huán)水冷卻至25-30°C左右；
[0033] 步驟五：從煤氣冷卻塔4底部出來的煤氣從下部進入電捕焦油器6,電捕焦油器6 的工作溫度維持在40_60°C左右，主要用于捕捉熱解煤氣攜帶的焦油霧和水霧，提高熱解煤 氣的凈化效果，電捕焦油器7焦油捕集效率高達99%以上。從電捕焦油器6上部出來的煤 氣經(jīng)風機8輸送到界外。
[0034] 步驟六：煤氣冷卻塔4和電捕焦油器6底部設置有焦油出口，從煤氣冷卻塔4和 電捕焦油器6底部焦油出口排出的油水混合物進入焦油沉降池8,油水混合物在焦油沉降 池8中經(jīng)過初步分離，分為水層和焦油層，水從焦油沉降池8的水出口排出，而焦油從焦油 沉降池8焦油排出口排出后經(jīng)管路送到焦油槽9,焦油槽9中的焦油通過焦油泵10部分 送入煤氣冷卻塔4,其余送入焦油精制塔3進一步脫水精制，上述焦油槽9中焦油含水量為 2. 13%。對上述工藝處理結(jié)束后的焦油和煤氣進行取樣分析，煤焦油產(chǎn)品的主要性質(zhì)如下 表1所示。采用該工藝處理熱解煤氣的總除塵率為99. 09%、焦油回收率達到98%以上，焦 油中固含量為0. 93%，水含量為0. 81%。該系統(tǒng)具有煤氣除塵效率高，焦油品質(zhì)好，熱量回 收效率高等特點。
[0035] 表1煤焦油產(chǎn)品的主要性質(zhì)
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)，其特征在于：包括具有荒煤氣入口的 顆粒床除塵器（1)，顆粒床除塵器（1)的煤氣出口連接電除塵設備（2)的煤氣入口，電除塵 設備（2)煤氣出口連接焦油精制塔（3)的塔煤氣入口（3-2)，焦油精制塔（3)的塔煤氣出口 (3-3)連接煤氣冷卻塔（4)煤氣入口，焦油精制塔（3)和煤氣冷卻塔（4)的上部均設置有焦 油噴淋口，煤氣冷卻塔（4)的煤氣出口連接電捕焦油器（6)的煤氣入口，電捕焦油器（6)開 設有將煤氣送往界外的煤氣出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)，其特征在于： 所述煤氣冷卻塔（4)和電捕焦油器（6)底部均開設有焦油排出口，并連接焦油沉降池（8)， 焦油沉降池（8)設置有焦油出口和熱解水出口，焦油沉降池（8)的焦油出口連接焦油槽（9) 的焦油入口，焦油槽（9)的焦油出口經(jīng)過管線分別與焦油精制塔（3)和煤氣冷卻塔（4)的 焦油噴淋口相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)，其特征在于： 所述焦油精制塔（3)包括塔體（3-1)，塔體（3-1)的下部開設有塔煤氣入口（3-2)和塔焦油 出口（3-5)，塔體（3-1)內(nèi)塔煤氣入口（3-2)上方設置有氣體分布塔板（3-6)，塔體（3-1) 頂部開設有塔煤氣出口（3-3)，塔體（3-1)上部設置有循環(huán)焦油噴頭（3-4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)，其特征在于： 所述煤氣冷卻塔（4)是煤氣直冷和間冷相結(jié)合的列管式換熱器，包括管程和殼程，管程上 方設置有焦油噴頭，殼程設置有循環(huán)冷卻水進出口并連接于空冷循環(huán)水裝置（5)。
5. 權(quán)利要求1所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的方法，其特征在于：包括 以下步驟： 步驟一：熱解荒煤氣依次進入顆粒床除塵器（1)和電除塵器（2)，除去熱解煤氣中的夾 帶的大顆粒粉塵和細粉塵； 步驟二：除塵后的熱煤氣從下部進入焦油精制塔（3)，與來自于焦油槽（9)的焦油直 接逆流接觸換熱，換熱后焦油溫度升高，焦油中夾帶的的液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)形式的水蒸氣， 隨煤氣從焦油精制塔（3)頂部排出，焦油被進一步脫水精制后通過焦油精制塔焦油出口 (3-5)排出； 步驟三：從焦油精制塔（3)出來的熱煤氣從頂部進入煤氣冷卻塔（4)，熱煤氣在煤氣 冷卻塔（4)管程中被上部噴淋的焦油冷卻，煤氣中大部分焦油和熱解水冷卻析出，同時管 程中上述介質(zhì)的熱量又被殼程中的循環(huán)冷卻水及時移走，捕集的油水混合物從煤氣冷卻塔 (4)底部排出； 步驟四：從煤氣冷卻塔（4)下部出來的煤氣從下部進入電捕焦油器（6)，進一步捕捉煤 氣中攜帶的焦油霧和水霧后，經(jīng)風機（7)輸送到界外。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)的回收方法， 其特征在于：所述步驟三和步驟四中，煤氣冷卻塔（4)和電捕焦油器（6)捕集的油水混合 物進入焦油沉降池（8)初步分離，熱解水從焦油沉降池（8)的水出口排出，焦油從焦油沉 降池⑶的焦油出口送到焦油槽（9)，焦油槽（9)中的焦油通過焦油泵（10)部分送入煤氣 冷卻塔（4)，其余送入焦油精制塔（3)進一步脫水精制，上述焦油槽（9)中焦油含水量為 2. 13%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)的回收方法，其 特征在于：所述步驟一中，所述顆粒床除塵器（1)的濾料為焦炭顆粒，顆粒床層溫度控制在 400-450°C，半焦顆粒的粒徑控制在12-20mm;所述電除塵器（2)的操作溫度為400-450°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)的回收方法，其 特征在于：所述步驟二中，焦油精制塔（3)熱源由底部進入的熱煤氣提供，焦油精制塔（3) 塔底溫度控制在220-300°C，塔頂溫度控制在110_150°C，脫水精制后排出焦油的含水量為 0? 81%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)的回收方法，其 特征在于：所述步驟三中，煤氣冷卻塔（4)中煤氣冷卻采用直冷和間冷相結(jié)合的方式，熱煤 氣自上而下走管程，循環(huán)冷卻水自下而上走殼程，管程上方噴曬有焦油，煤氣出口溫度控制 在 40-50 °C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱解荒煤氣除塵和油冷回收焦油的系統(tǒng)的回收方法， 其特征在于：所述步驟三中，煤氣冷卻塔（4)殼程中冷卻水進出口與空冷循環(huán)水裝置（5)構(gòu) 成一個閉路系統(tǒng)，冷卻水在上述閉路系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用，空冷循環(huán)水裝置（5)冷卻水出口溫 度為控制在25-30°C。
【文檔編號】C10K1/02GK104388128SQ201410692354
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】陳靜升, 鄭化安, 張生軍, 李學強, 苗青, 趙鶴翔, 張建波, 李鑫 申請人:陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責任公司