專利名稱：煤氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化工行業(yè)的煤氣凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
原料煤經(jīng)氣化或熱解而獲得清潔燃料或其它初級(jí)化工產(chǎn)品在我國(guó)具有廣闊的應(yīng) 用前景。原料煤在煤氣化或熱解過(guò)程中產(chǎn)生的粗煤氣中含有大量灰塵、混合著灰塵的水汽以及焦油等有機(jī)雜質(zhì)，為了生產(chǎn)適于出售或滿足下游工序的潔凈的煤氣，同時(shí)考慮回收粗煤氣中焦油副產(chǎn)品，必須對(duì)粗煤氣進(jìn)行凈化處理。目前煤氣凈化工藝中最常見(jiàn)的工藝步驟為熱解、旋風(fēng)除塵、換熱、洗滌、電除塵以及電捕焦油器回收焦油等，以恩德?tīng)t熱解工藝過(guò)程為例，參考圖2，原料煤進(jìn)入熱解爐后產(chǎn)生含灰含焦油的粗煤氣(500 600°C)首先經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器分離除去大顆粒灰塵，再經(jīng)廢熱鍋爐回收余熱，換熱后的煤氣經(jīng)低溫旋風(fēng)分離器進(jìn)一步除灰，粗煤氣進(jìn)洗滌塔洗滌，洗滌煤氣水及煤氣冷凝液混合后形成的大量含有焦油等有機(jī)雜質(zhì)的廢水去廢水處理裝置，經(jīng)洗滌后煤氣進(jìn)氣柜，后經(jīng)電除塵及電捕焦油器進(jìn)一步凈化，并副產(chǎn)含灰焦油。這種工藝存在諸多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在(I)煤氣除塵效果差、效率低煤氣中灰塵的粒徑分布非常廣泛，有較大的顆粒狀灰塵，也有極為細(xì)小的粉塵，而目前傳統(tǒng)的煤熱解產(chǎn)煤氣凈化過(guò)程通常僅利用旋風(fēng)分離后水洗再電除塵的方法來(lái)洗滌凈化煤氣，受旋風(fēng)分離器分離效率及其臨界粒徑的限制，灰塵分離效果較差，即使累加兩次旋風(fēng)分離及電除塵后煤氣中通常還含有較多的細(xì)小粉塵，必須增加水洗滌過(guò)程，且效果仍然不佳，使得除塵工藝變得極為復(fù)雜，延長(zhǎng)了處理周期、增加了生產(chǎn)成本。(2)副產(chǎn)焦油回收率低、品質(zhì)差一方面受旋風(fēng)分離器分離效率及臨界粒徑的限制，使電捕焦油后得到副產(chǎn)的焦油中含灰量較大，焦油品質(zhì)較差；另一方面，由于前期通過(guò)廢熱鍋爐、洗滌塔洗滌等降溫步驟，使得含焦油的煤氣中部分煤焦油被冷凝后隨灰塵排出，大大影響了最終電捕焦油器對(duì)焦油的回收率。同時(shí)，混在排出灰塵中的焦油作為雜質(zhì)也嚴(yán)重影響灰塵的二次回收利用。(3)廢水處理量大、生產(chǎn)成本增加一方面原料煤中含水量高(最高可達(dá)30 %以上)，熱解后形成含水量高的粗煤氣，該粗煤氣若直接進(jìn)行干法除灰，則降溫后形成的大量冷凝液會(huì)成為雜質(zhì)一起被帶入煤焦油中，嚴(yán)重影響煤焦油的品質(zhì)，而利用洗滌塔對(duì)粗煤氣進(jìn)行洗滌降溫雖然能避免冷凝液大量進(jìn)入成品煤焦油中，但是此過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生大量含灰、冷凝液及焦油等有機(jī)物的廢水，處理大量的此類廢水難度高、工藝復(fù)雜，不但造成企業(yè)生產(chǎn)成本增大、設(shè)備投資增加，而且給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)沉重的壓力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、設(shè)備投資及運(yùn)行成本低、無(wú)廢水排放、焦油回收率高、回收焦油及成品煤氣品質(zhì)優(yōu)秀的煤氣凈化系統(tǒng)。煤氣凈化凈化系統(tǒng)，包括熱解爐，所述熱解爐的原料煤進(jìn)口與干燥器連接，所述熱解爐出口與高溫旋風(fēng)分離器的煤氣進(jìn)口連接，所述高溫旋風(fēng)分離器的煤氣出口與高溫過(guò)濾器的煤氣出口，所述高溫過(guò)濾器的煤氣出口與廢熱鍋爐的煤氣進(jìn)口連接，所述廢熱鍋爐的煤氣出口與激冷塔(又稱激冷器)的煤氣進(jìn)口連接，所述激冷塔的煤氣出口與氣柜連接；所述激冷塔還設(shè)有煤焦油進(jìn)口及煤焦油出口。所述 激冷塔的煤焦油出口經(jīng)循環(huán)管路與煤焦油進(jìn)口連接，所述循環(huán)管路上還設(shè)有離心泵、煤焦油冷卻裝置以及與焦油產(chǎn)品罐連接的分流口。所述煤焦油冷卻裝置可以為冷卻器、換熱器或其它冷卻裝置。所述激冷塔可以為串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)，以利于對(duì)不同品質(zhì)焦油的梯級(jí)回收及熱量的回收利用。所述高溫過(guò)濾器為高溫?zé)Y(jié)金屬過(guò)濾器或高溫陶瓷過(guò)濾器。將原料煤在干燥器中進(jìn)行預(yù)干燥，然后送入高溫?zé)峤鉅t熱解，熱解產(chǎn)生含灰含煤焦油的粗煤氣送入高溫旋風(fēng)分離器除去大顆?；覊m，除去大顆?；覊m后的粗煤氣再經(jīng)高溫過(guò)濾器進(jìn)一步除塵，除塵后的煤氣再經(jīng)廢熱鍋爐回收余熱，換熱至350-300°C的煤氣進(jìn)激冷塔與40_80°C的煤焦油液逆流接觸進(jìn)行洗滌、冷卻，煤氣中含有的煤焦油進(jìn)入煤焦油液中由塔底排出，塔頂洗滌冷卻至40 100°C潔凈煤氣送氣柜。所述原料煤預(yù)干燥后含水量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為< 2 %。所述熱解產(chǎn)生含灰含煤焦油的粗煤氣送入高溫旋風(fēng)分離器除去粒徑為5 200 μ m的大顆?；覊m。在干燥器中對(duì)原料煤進(jìn)行預(yù)干燥過(guò)程中得到的水蒸汽可回收利用。如回用全廠原水系統(tǒng)作為一次水的補(bǔ)水使用，或者用于沖渣、洗灰等。高溫?zé)Y(jié)金屬過(guò)濾器或高溫陶瓷過(guò)濾器。所述廢熱鍋爐回收余熱前的煤氣中含塵量< 20mg/Nm3。所述激冷塔塔底排出的煤焦油液冷卻后部分回送至激冷塔塔頂，由塔頂進(jìn)入塔內(nèi)繼續(xù)與煤氣逆流接觸進(jìn)行洗滌、冷卻，回收煤氣中的煤焦油，余下部分送入煤焦油產(chǎn)品罐。開(kāi)工時(shí)，先使用少量成品煤焦油用于與煤氣逆流接觸，當(dāng)正常運(yùn)行開(kāi)始回收煤氣中的煤焦油后，塔底排出的煤焦油液除部分回送激冷塔，維持用于回收煤氣中煤焦油所需的循環(huán)量夕卜，其余可作為成品煤焦油送入焦油產(chǎn)品罐中。通過(guò)對(duì)化工行業(yè)產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行了仔細(xì)研究分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)原料煤進(jìn)行預(yù)干燥以降低熱解前的原料煤中水含量，使熱解后的粗煤氣中的含水量大幅降低，在換熱后幾乎不產(chǎn)生冷凝液，從而可對(duì)粗煤氣僅進(jìn)行干法除灰，而無(wú)需使用洗滌塔洗滌，這樣僅有預(yù)干燥分離出的極少量廢水，從而大大降低了廢水處理量及難度，減少了廢水處理裝置的投資和運(yùn)行成本，并且干燥過(guò)程中由原料煤中蒸發(fā)出來(lái)的水蒸汽較為純凈，無(wú)需處理可直接回用系統(tǒng)。進(jìn)一步的，采用干法除灰方面，發(fā)明人特別選用了旋風(fēng)分離器和高溫過(guò)濾器配合除塵的方法，利用旋風(fēng)分離器針對(duì)性主要除去粗煤氣中大顆?；覊m(占粗煤氣中灰塵總含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)65-75% )，而高溫過(guò)濾器則具有除去各種粒徑范圍的灰塵，特別是針對(duì)粒徑小于5μπι的灰塵顆粒除塵效果好的特點(diǎn)，能將經(jīng)旋風(fēng)分離器除塵后的粗煤氣中的余量灰塵(極少量大顆粒灰塵及大量細(xì)小灰塵)高效去除，因此最終得到的產(chǎn)品煤氣(潔凈煤氣)中含塵量極少(彡20mg/Nm3)，提高了成品煤氣品質(zhì)。這種兩級(jí)除塵的配合不僅除塵效率高，而且從投備制造體積、制造成本、使用壽命考慮，是最為優(yōu)化的選擇。為了提高煤焦油的回收率，發(fā)明人將換熱步驟放在除塵步驟之后，由于在除塵步驟中粗煤氣一直保持較高的溫度，可使煤氣中含有的焦油盡可能保持在氣化狀態(tài)下而不被冷凝，從而避免在除塵過(guò)程中隨灰塵排出，進(jìn)而提高了后期焦油的回收率，使煤氣中的煤焦油絕大部分在與激冷塔中與煤焦油逆流接觸時(shí)被煤焦油回收，由于除塵步驟中高效除塵效果好，從而煤焦油的品質(zhì)也得到了有效保證，煤焦油的回收率提高也意味著除塵步驟中排出的灰塵中焦油含量低，有利于排出灰塵的二次利用。有益效果(I)經(jīng)過(guò)預(yù)干燥后原料煤在熱解爐中熱解生成的粗煤氣含水量低，可直接進(jìn)行干法除灰，利用高溫旋風(fēng)分離器和高溫過(guò)濾器除去粗煤氣中的粗細(xì)灰塵，除塵效果好、效率高，得到的潔凈煤氣含塵量彡20mg/Nm3,提高了煤氣的品質(zhì)。(2)將廢熱鍋爐置于高溫過(guò)濾器之后，可以使煤氣中的煤焦油在高溫狀態(tài)下以氣態(tài)存在，避免部分冷凝后隨灰塵排出，既提高了煤焦油的品質(zhì)及回收效率(焦油回收率^99.5% (wt)，又降低了排出灰塵中的焦油含量，利于排出灰塵的二次利用，利于環(huán)境。(3)通過(guò)預(yù)干燥，僅使用干法除灰，避免使用洗滌塔對(duì)煤氣進(jìn)行洗滌除塵，從而大幅減少了含固廢水(灰水)的產(chǎn)生量，僅有少量預(yù)干燥時(shí)分離出的廢水，減輕了廢水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，降低了廢水處理難度，降低了設(shè)備投資和生產(chǎn)成本，特別適用于大產(chǎn)量煤熱解工藝中的煤氣凈化。以60萬(wàn)噸/年煤熱解裝置為例，一般傳統(tǒng)凈化工藝入爐褐煤含水量約為30%，產(chǎn)廢水約20萬(wàn)噸；若采用本方明的新工藝，幾乎不產(chǎn)生廢水(極少量水以雜質(zhì)存在于焦油中)。按I噸廢水的處理成本為25 33元計(jì)算，每年僅廢水處理即可節(jié)省460 600萬(wàn)元，節(jié)約裝置費(fèi)用3500萬(wàn)，獲得干灰12000噸，產(chǎn)生附加效益240萬(wàn)元。(4)所述激冷塔中與煤氣逆流接觸的煤焦油實(shí)現(xiàn)了自循環(huán)回收，無(wú)需電捕焦油器，進(jìn)一步節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。(5)本實(shí)用新型工藝步驟簡(jiǎn)單，送入氣柜的潔凈煤氣可直接用于下游工序，而無(wú)需作進(jìn)一步處理，簡(jiǎn)化了工藝步驟、進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期、減少了設(shè)備投資。

圖I為本實(shí)用新型系統(tǒng)示意圖。圖2為恩德?tīng)t熱解工藝圖。其中1_干燥器、2-熱解爐、3-高溫旋風(fēng)分離器、4-高溫陶瓷過(guò)濾器、5-廢熱鍋爐、6-激冷塔、6. I-煤氣進(jìn)口、6. 2-煤氣出口、6. 3-煤焦油進(jìn)口、6. 4-煤焦油出口、7-氣柜、8-循環(huán)管路、8. I-分流口、8. 2-離心泵、8. 3-煤焦油冷卻器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型裝置作進(jìn)一步解釋說(shuō)明參照?qǐng)D1，通過(guò)管道依次連接的干燥器I、熱解爐2、高溫旋風(fēng)分離器3、高溫陶瓷過(guò)濾器4 (或者是高溫?zé)Y(jié)金屬過(guò)濾器)、廢熱鍋爐5和激冷塔6，所述激冷塔6上段設(shè)煤氣出口 6. 2和煤焦油進(jìn)口 6. 3，下段設(shè)煤氣出進(jìn)口 6. I和煤焦油出口 6. 4，所述煤氣出口 6. 2連接氣柜7，煤焦油出口 6. 4經(jīng)循環(huán)管路8連接煤焦油進(jìn)口 6. 3，所述循環(huán)管路8上還設(shè)有離心泵8. 2、煤焦油冷卻器8. 3以及可與煤焦產(chǎn)品罐連接的分流口 8. I[0027]工藝方法[0028]將原料煤送入干燥器I中進(jìn)行預(yù)干燥，干燥后的原料煤(含水量< 2%質(zhì)量百分?jǐn)?shù))經(jīng)熱解爐2熱解后產(chǎn)生含灰含煤焦油的粗煤氣(500 1000°C )，粗煤氣先進(jìn)高溫旋風(fēng)分離器3分離除去大顆?；覊m(顆粒度為為5 200 μ m，占粗煤氣中灰塵總質(zhì)量的65-75% )，然后送入高溫陶瓷過(guò)濾器4進(jìn)一步除去煤氣中的余下灰塵(主要為顆粒度為小于5 μ m的細(xì)小灰塵)，除塵后的煤氣(含塵量彡20mg/Nm3)再經(jīng)廢熱鍋爐5回收余熱，換熱后的350-300°C的煤由激冷塔6下段的煤氣進(jìn)口 6. I進(jìn)入在激冷塔6內(nèi)，與來(lái)自激冷塔6上段煤焦油進(jìn)口 6. 3的40-80°C煤焦油液逆流接觸進(jìn)行洗滌、冷卻，煤氣內(nèi)的煤焦油被冷凝同時(shí)進(jìn)入煤焦油液中由塔底的煤焦油出口 6. 4進(jìn)入循環(huán)管路8，在循環(huán)管路8中煤焦油液(供維持循環(huán)的煤焦油量)經(jīng)離心泵8. 2加壓，然后經(jīng)煤焦油冷卻器8. 3冷卻至40-80°C后部分送入煤焦油進(jìn)口 6. 3用于為激冷塔6內(nèi)煤氣洗滌降溫，余下部分經(jīng)分流口 8. I送至焦油產(chǎn)品罐，塔頂經(jīng)洗滌降溫后的潔凈煤氣(40 100°C )由煤氣出口 6. 2排出送入氣柜7。
權(quán)利要求1.一種煤氣凈化系統(tǒng)，包括熱解爐，其特征在于，所述熱解爐的原料煤進(jìn)口與干燥器連接，所述熱解爐出口與高溫旋風(fēng)分離器的煤氣進(jìn)口連接，所述高溫旋風(fēng)分離器的煤氣出口與高溫過(guò)濾器的煤氣出口，所述高溫過(guò)濾器的煤氣出口與廢熱鍋爐的煤氣進(jìn)口連接，所述廢熱鍋爐的煤氣出口與激冷塔的煤氣進(jìn)口連接，所述激冷塔的煤氣出口與氣柜連接；所述激冷塔還設(shè)有煤焦油進(jìn)口及煤焦油出口。
2.如權(quán)利要求2所述的煤氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述激冷塔的煤焦油出口經(jīng)循環(huán)管路與煤焦油進(jìn)口連接，所述循環(huán)管路上還設(shè)有離心泵、煤焦油冷卻裝置、以及與煤焦油產(chǎn)品罐連接的分流口。
3.如權(quán)利要求I或2所述的煤氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，高溫?zé)Y(jié)金屬過(guò)濾器或高溫陶瓷過(guò)濾器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤氣凈化系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有煤氣凈化工藝系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備投資大廢水量大、生產(chǎn)成本高、除塵效果較差、煤焦油品質(zhì)低的問(wèn)題。技術(shù)方案包括熱解爐，所述熱解爐的原料煤進(jìn)口與干燥器連接，所述熱解爐出口與高溫旋風(fēng)分離器的煤氣進(jìn)口連接，所述高溫旋風(fēng)分離器的煤氣出口與高溫過(guò)濾器的煤氣出口，所述高溫過(guò)濾器的煤氣出口與廢熱鍋爐的煤氣進(jìn)口連接，所述廢熱鍋爐的煤氣出口與激冷塔的煤氣進(jìn)口連接，所述激冷塔的煤氣出口與氣柜連接；所述激冷塔還設(shè)有煤焦油進(jìn)口及煤焦油出口。本實(shí)用新型設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)廢排放、煤氣除塵效果好，副產(chǎn)煤焦油品質(zhì)高，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)C10K1/00GK202359084SQ20112048853
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者何正兆, 夏吳, 張宗飛, 徐建民, 章衛(wèi)星, 趙濤, 陳鋼 申請(qǐng)人:中國(guó)五環(huán)工程有限公司