一種液體殘渣的成型工藝及成型裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤直接液化中液體殘渣的成型裝置，包括，冷卻塔，冷卻塔的頂部設置有液體殘渣進口、底部設置有液體殘渣出口、底部設置有蒸汽進口、頂部設置有蒸汽出口；成型槽，成型槽內設置有儲水空間，液體殘渣出口與成型槽內的儲水空間相連通。其使用工藝是高溫液體殘渣先在冷卻塔內與水蒸氣傳熱預降溫后，再流進成型槽的儲水空間內于水下降溫成型。本裝置適用于對煤直接液化得到的液體殘渣進行無污染的成型工藝。
【專利說明】一種液體殘渣的成型工藝及成型裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對液體殘渣進行成型的方法，及所使用的成型裝置，屬于煤液化【技術領域】。
【背景技術】
[0002]煤直接液化是使煤在高溫高壓下催化加氫直接轉化為液體燃料的技術，目前世界上已成功開發出了多種煤直接液化工藝，包括德國IGOR工藝、美國H-Coal工藝、日本NEDOL工藝和中國神華工藝。
[0003]煤直接液化工藝主要包括破碎干燥單元、煤漿制備單元、加氫液化單元、固液分離單元和液體精制單元。其中，固液分離單元是將加氫液化產物中的液體燃料和液體殘渣相分離并進行處理的過程，為了便于處理和利用液體殘渣，固液分離單元中通常還包括液體殘渣成型過程。現有的液體殘渣成型過程通常是將液體殘渣直接置于鋼帶成型機上進行冷卻、成型，并在成型過程中連續向鋼帶表面噴水降溫。上述技術雖然能夠對液體殘渣進行成型，但是在噴水降溫過程中，液體殘渣表面會產生大量的油煙，這樣不僅會危害到操作人員的健康，也會污染環境。
[0004]為了降低液體殘渣成型產生的油煙對環境及人體的危害程度，如中國專利文獻CN102191073A公開了一種煤直接液化的高溫油渣安全排放裝置，包括帶有至少一個支管線緊急切斷閥的支管線、成型機及液氮管線。其中，成型機通過至少一個支管線緊急切斷閥連接于支管線的一端，成型機進一步包括成型機外殼、殘渣下料槽和成型機鋼帶，液氮管線至少設置有液氮管線球閥并具有至少第一和第二液氮支管線。在成型機的下料口位置及煙氣排放口位置附近設置液氮管線，利用液氮本身的低溫產生的溫差以及液氮氣化潛熱，將油渣揮發出的煙氣進行冷凝，從而減少了煙氣的產生量，而且氮氣能夠有效地隔離油霧煙氣和氧氣，避免了火災的發生。
[0005]雖然，上述技術使用低溫液氮冷凝液體殘渣成型中產生的煙霧，這在一定程度上減少了液體殘渣成型工藝產生的煙霧總量，但是仍然會有很多未來得及冷凝的煙霧擴散到環境中，對環境和人員健康造成威脅。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是現有技術中采用低溫液氮冷凝煙霧的方法不能徹底避免液體殘渣成型中產生的煙霧擴散到外界，因而仍然會有很多未來得及冷凝的煙霧擴散到環境中；進而提出一種能夠避免液體殘渣成型產生的煙霧擴散到外界的液體殘渣成型工藝。
[0007]為解決上述技術問題，本發明提供了一種液體殘渣成型工藝，包括，在密閉環境中，用第一冷卻劑初步冷卻液體殘渣，之后將初步冷卻后的液體殘渣置于第二冷卻劑的液面下進一步冷卻同時成型。
[0008]所述第一冷卻劑與液體殘渣逆流流動并混合進行初步冷卻。
[0009]蒸發后的所述第二冷卻劑可用作所述第一冷卻劑。
[0010]所述第一冷卻劑為水蒸汽，所述第二冷卻劑為液態水。
[0011]初步冷卻中產生的混有液體殘渣成分的煙氣經凈化后排空。
[0012]在上述基礎上，進一步提出了所述液體殘渣的成型裝置，包括，
冷卻塔，上部或頂部設置有液體殘渣進口，下部或底部設置有液體殘渣出口，還設置有第一冷卻劑進口和氣體出口；
成型槽，內部設有用于容納液態第二冷卻劑的腔室，所述液體殘渣出口直接或通過連接管線與所述腔室內相連通；在所述腔室內，第二冷卻劑的液面高于所述液體殘渣出口的出口端或高于所述連接管線的出口端；
所述冷卻塔內設有一流動通道，所述液體殘渣和第一冷卻劑在該流動通道內流動和換熱。
[0013]所述第一冷卻劑進口設置在所述冷卻塔的下部或底部，所述氣體出口設置在所述冷卻塔的上部或頂部。
[0014]所述第一冷卻劑進口和所述成型槽內的所述腔室相連通。
[0015]所述第一冷卻劑進口可用作所述液體殘渣出口。
[0016]還包括洗滌塔，下部或底部設置有進氣口和出液口，上部或頂部設置有出氣口 ；所述洗滌塔內、靠近所述出氣口處設置有噴頭；所述進氣口與所述冷卻塔的氣體出口相連通。
[0017]所述冷卻塔的下部或底部設置有通氣孔。
[0018]還包括傳送帶，所述傳送帶的下端位于所述成型槽的腔室內并處于所述液體殘渣出口的出口端或所述連接管線的出口端的下方。
[0019]還包括空冷器，所述空冷器上設置有氣體進口和出水口，所述氣體進口與所述洗滌塔的出氣口相連通，所述出水口與所述成型槽內的腔室相連通；
還包括儲液罐、液體泵、排液管和加熱器，所述儲液罐設置有出液口，所述液體泵上設置有進口和出口，所述加熱器上設置有進口和出口，所述液體泵的進口分別與所述洗滌塔的出液口和所述儲液罐的出液口相連通，所述液體泵的出口分別與所述排液管和加熱器的進口相連通，所述加熱器的出口與所述噴頭相連通。
[0020]本發明與現有技術方案相比具有以下有益效果:
(I)本發明所述液體殘渣的成型工藝，在密閉環境中，用第一冷卻劑初步冷卻液體殘渣，之后將初步冷卻后的液體殘渣置于第二冷卻劑的液面下進一步冷卻同時成型。液體殘渣的初步冷卻、進一步冷卻和成型均在密閉環境中進行，這樣能夠將液體殘渣在冷卻、成型中產生的煙霧隔絕在密閉環境中，不會擴散至外界，從而避免了現有技術中成型機上未來得及用液氮冷凝的煙霧仍然會擴散到外界，污染環境的問題。
[0021]再有，初步冷卻后的液體殘渣與第二冷卻劑之間仍有很大的溫差，因此初步冷卻后的液體殘渣進入第二冷卻劑液面下的瞬間，液體殘渣急速降溫，從而形成的成型物外表面具有高硬度和高厚度的固體層，該成型物的中心位置仍含有少量液體殘渣，但是由于成型物外壁的硬度高、厚度大，因而成型物在后續的收集、處理過程中外壁不易破裂，內部的液體殘渣不會與外界相接觸，因而完全杜絕了液體殘渣冷卻中產生的煙霧擴散到外界，對環境產生污染的問題。
[0022](2)本發明所述液體殘渣的成型工藝，所述第一冷卻劑與液體殘渣逆流流動并混合進行初步冷卻。第一冷卻劑與液體殘渣逆流混合流動，能夠提高第一冷卻劑與液體殘渣的熱交換效率，使液體殘渣得到均勻地降溫，提高了液體殘渣的初步冷卻效果。
[0023](3)本發明所述液體殘渣的成型工藝，將蒸發后的第二冷卻劑用作第一冷卻劑，能夠使冷卻劑得到充分利用，減少了冷卻劑的用量。
[0024](4)本發明所述液體殘渣的成型裝置，包括冷卻塔，上部或頂部設置有液體殘渣進口，下部或底部設置有液體殘渣出口，還設置有第一冷卻劑進口和氣體出口 ；成型槽，內部設有用于容納液態第二冷卻劑的腔室，所述液體殘渣出口直接或通過連接管線與所述腔室內相連通；在所述腔室內，第二冷卻劑的液面高于所述液體殘渣出口的出口端或高于所述連接管線的出口端；所述冷卻塔內設有一流動通道，所述液體殘渣和第一冷卻劑在該流動通道內流動和換熱。
[0025]上述裝置將液體殘渣的冷卻和成型過程置于冷卻塔和成型槽的密閉環境中進行。避免了液體殘渣在降溫過程中的煙霧擴散到外界發生污染的問題。使用時，高溫液體殘渣經液體殘渣進口送入冷卻塔內，同時由第一冷卻劑進口向冷卻塔內通入第一冷卻劑，液體殘渣與第一冷卻劑在冷卻塔內的同一流動通道中混合流動，高溫的液體殘渣和低溫的第一冷卻劑之間由于溫度差異而存在對流，這種對流促進了液體殘渣與第一冷卻劑的混合，使兩者間能夠充分快速地進行混合換熱；冷卻塔的流動通道內各處溫差很小，液體殘渣不容易發生掛壁凝固現象，流動通道暢通，從而進一步加速了液體殘渣的冷卻、成型速度。由于第二冷卻劑的液面高于液體殘渣出口的出口端或高于連接管線的出口端，因而降溫后的液體殘渣不會與外界接觸，而是直接進入成型槽內的第二冷卻劑中進行成型。由于降溫后的液體殘渣與第二冷卻劑間溫差仍然很大，因此液體殘渣進入成型槽內的瞬間急速降溫成型，成型物外表面形成一層高硬度、高厚度的固體，該成型物僅在中心位置含有少量液體；之后該成型物下沉、收集、輸送并進行后續處理，由于成型物外壁的硬度高、厚度大，因而成型物外壁在后續進行的工藝中不易破裂，因而成型物內部的液體不會與外界相接觸，完全杜絕了成型物內的液體殘渣因成型物外壁破裂而將煙霧擴散到外界的問題。
[0026](5)本發明所述液體殘渣的成型裝置，所述第一冷卻劑進口設置在所述冷卻塔的下部或底部，所述氣體出口設置在所述冷卻塔的上部或頂部。所述第一冷卻劑進口和所述成型槽內的所述腔室相連通。所述第一冷卻劑進口可用作所述液體殘渣出口。
[0027]為了使第一冷卻劑與液體殘渣逆流流動以產生更強烈的對流效果，可以將第一冷卻劑進口設置在冷卻塔的下部或底部。當第一冷卻劑和第二冷卻劑相同時，可以直接將成型槽內的第二冷卻劑作為第一冷卻劑送入冷卻塔內使用。優選地，可將液體殘渣成型過程中蒸發出的第二冷卻劑由第一冷卻劑進口(液體殘渣出口)送入冷卻塔內直接使用。
[0028](6)本發明所述液體殘渣的成型裝置，洗滌塔，下部或底部設置有進氣口和出液口，上部或頂部設置有出氣口 ；所述洗滌塔內、靠近所述出氣口處設置有噴頭；所述進氣口與所述冷卻塔的氣體出口相連通；空冷器，設置有氣體進口和出水口，所述氣體進口與所述洗滌塔的出氣口相連通，所述出水口與所述成型槽內的腔室相連通；儲液罐、液體泵和加熱器，所述液體泵的進口分別與所述洗滌塔的出液口和所述儲液罐的出液口相連通，所述液體泵的出口與所述加熱器的進口相連通，所述加熱器的出口與所述噴頭相連通。
[0029]上述裝置中所使用的洗滌液為初餾點高于120°C、干點低于500°C的餾分油。冷卻后，由冷卻塔的氣體出口排出的混合氣進入洗滌塔中，與噴頭噴出的洗滌液混合凈化，凈化后的氣體由洗滌塔的出氣口排出，混有液體殘渣成分的洗滌液由洗滌塔出液口排出，在液體泵的作用下由排液管排出或經加熱器加熱后返回噴頭處循環使用，儲液罐中存儲有初餾點高于120°C、干點低于500°C的餾分油，通過儲液罐可以不斷向洗滌塔內補充新鮮洗滌液。
[0030](7)本發明所述液體殘渣的成型裝置，所述冷卻塔的下部或底部設置有通氣孔。還包括傳送帶，所述傳送帶的下端位于所述成型槽的腔室內并低于所述液體殘渣出口的出口端或所述連接管線的出口端，所述傳送帶的上端位于所述成型槽的外部。
[0031]為了加強冷卻塔內液體殘渣與第一冷卻劑間的對流效果，可以向所述冷卻塔的下部或底部通入空氣，以促進第一冷卻劑向上流動。在成型槽腔室內成型為固體后的殘渣可以通過傳送帶送出成型槽，從而使整個冷卻、成型的過程在與外界隔絕的環境下完成，避免冷卻成型過程中產生的煙氣造成污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]為了使本發明的內容更容易被理解，本發明結合附圖和【具體實施方式】對本發明的內容進行進一步的說明；
圖1為本發明實施例1所述液體殘渣成型裝置的結構示意圖；
圖2為本發明實施例2所述液體殘渣成型裝置的結構示意圖；
其中附圖標記為:1-冷卻塔，2-液體殘渣進口，3-液體殘渣出口，4-第一冷卻劑進口，5-氣體出口，6-成型槽，7-腔室，8-流動通道，9-洗滌塔，10-進氣口，11-出液口，12-出氣口，13-噴頭，14-通氣孔，15-傳送帶，16-空冷器，17-儲液罐，18-液體泵，19-排液管，20-加熱器。
【具體實施方式】
[0033]實施例1
本發明所述液體殘渣的成型裝置，如圖1所示，包括冷卻塔1，頂部設置有液體殘渣進口 2 (也可設置在上部)，底部設置有液體殘渣出口 3 (也可設置在下部)，還設置有第一冷卻劑進口 4和氣體出口 5，第一冷卻劑進口 4和氣體出口 5的位置可進行選擇，在本實施例中，所述第一冷卻劑進口 4設置在所述冷卻塔I的底部(也可設置在下部)，所述氣體出口 5設置在所述冷卻塔I的頂部(也可設置在上部)；所述第一冷卻劑進口 4可以選擇與成型槽6內部相通或不相通，在本實施例中，所述第一冷卻劑進口 4和所述成型槽6內的所述腔室7相連通，所述第一冷卻劑進口 4可用作所述液體殘渣出口 3 ；
成型槽6，內部設有用于容納液態第二冷卻劑的腔室7，所述液體殘渣出口 3直接或通過連接管線與所述腔室7內相連通，在本實施例中，所述液體殘渣出口 3直接與腔室7內部相連通；在所述腔室7內，第二冷卻劑的液面高于所述液體殘渣出口 3的出口端或高于所述連接管線的出口端，在本實施例中，所述第二冷卻劑的液面高于液體殘渣出口 3的出口端，并且本實施例中第二冷卻劑進入冷卻塔I內形成液封液面，該液封液面低于所述成型槽6腔室7內第二冷卻劑的液面；所述冷卻塔I內設有一流動通道8，所述液體殘渣和第一冷卻劑在該流動通道8內流動和換熱；所述第一冷卻劑和第二冷卻劑可以選擇為相同或不同物質，在本實施例中，所述第一冷卻劑為水蒸汽，所述第二冷卻劑為液態水。還包括傳送帶15，所述傳送帶15的下端位于所述成型槽6的腔室7內并處于所述液體殘渣出口 3的出口端或所述連接管線的出口端的下方。
[0034]上述裝置中液體殘渣的成型工藝為，將290_330°C的高溫液體殘渣經液體殘渣進口 2送入冷卻塔I內，同時由第一冷卻劑進口 4 (液體殘渣出口 3)向冷卻塔I內通入水蒸汽，液體殘渣與水蒸汽在冷卻塔I內的同一流動通道8中逆流流動、充分混合，高溫的液體殘渣和水蒸汽之間由于溫度差異而存在對流，這種對流促進了液體殘渣與水蒸汽的混合，使兩者間能夠充分快速地進行混合換熱；冷卻塔I的流動通道8內各處溫差很小，液體殘渣不容易發生掛壁凝固現象，流動通道8暢通，從而進一步加速了液體殘渣的冷卻、成型速度。冷卻塔I內的液態水液面使降溫后的液體殘渣不會與外界接觸，而是直接進入液態水中進行成型。由于降溫后的液體殘渣與液態水間溫差仍然很大，因此液體殘渣進入液態水中的瞬間急速降溫成型，成型物外表面形成一層高硬度、高厚度的固體，該成型物僅在中心位置含有少量液體；之后該成型物下沉，經傳送帶15收集輸送并進行后續處理。
[0035]實施例2
在上述基礎上，作為可變化的實施方法，如圖2所示，還包括洗滌塔9，下部設置有進氣口 10 (也可設置在底部)，底部設置有出液口 11 (也可設置在下部)，頂部設置有出氣口 12(也可設置在上部)；所述洗滌塔9內、靠近所述出氣口 12處設置有噴頭13 ;所述進氣口 10與所述冷卻塔I的氣體出口 5相連通。為了提高第一冷卻劑與液體殘渣的換熱效果，所述冷卻塔I的下部設置有通氣孔14 (也可設置在底部)，向通氣孔14內通入空氣可以加速第一冷卻劑向上流動的速度。還包括空冷器16，所述空冷器16上設置有氣體進口和出水口，所述氣體進口與所述洗滌塔9的出氣口 12相連通，所述出水口與所述成型槽6內的腔室7相連通；還包括儲液罐17、液體泵18、排液管19和加熱器20，所述液體泵18的進口分別與所述洗滌塔9的出液口 11和所述儲液罐17的出液口相連通，所述液體泵18的出口分別與所述排液管19和加熱器20的進口相連通，所述加熱器20的出口與所述噴頭13相連通。
[0036]上述裝置中使用的洗滌液為初餾點高于120°C、干點低于500°C的餾分油，優選為柴油餾分。使用時，由洗滌塔9的噴頭13噴出洗滌液將冷卻塔I內產生的混有液體殘渣成分的煙氣洗滌凈化，未冷凝的氣體經空冷器16深度冷卻后變為液態水返回成型槽6內回用，使用過的混有液體殘洛成分的洗滌液經加熱器20加熱后回噴頭13處使用，或者通過排液管19排出再生，當洗滌液總量不足時，通過儲液罐17進行補充。
[0037]雖然本發明已經通過上述具體實施例對其進行了詳細的闡述，但是，本專業普通技術人員應該明白，在此基礎上所做出的未超出權利要求保護范圍的任何形式和細節的變化，均屬于本發明所要保護的范圍。
【權利要求】
1.一種液體殘渣成型工藝，包括， 在密閉環境中，用第一冷卻劑初步冷卻液體殘渣，之后將初步冷卻后的液體殘渣置于第二冷卻劑的液面下進一步冷卻同時成型。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述第一冷卻劑與液體殘渣逆流流動并混合進行初步冷卻。
3.根據權利要求1或2所述的工藝，其特征在于，蒸發后的所述第二冷卻劑可用作所述第一冷卻劑。
4.根據權利要求3所述的工藝，其特征在于，所述第一冷卻劑為水蒸汽，所述第二冷卻劑為液態水。
5.根據權利要求1-4任一所述的工藝，其特征在于，初步冷卻中產生的混有液體殘渣成分的煙氣經凈化后排空。
6.權利要求1-4任一所述工藝的成型裝置，包括， 冷卻塔(1)，上部或頂部設置有液體殘洛進口(2),下部或底部設置有液體殘洛出口(3)，還設置有第一冷卻劑進口(4)和氣體出口(5); 成型槽(6)，內部設有用于容納液態第二冷卻劑的腔室(7)，所述液體殘渣出口(3)直接或通過連接管線與所述腔室(7)內相連通；在所述腔室(7)內，第二冷卻劑的液面高于所述液體殘渣出口(3)的出口端或高于所述連接管線的出口端； 所述冷卻塔(I)內設有一流動通道(8)，所述液體殘渣和第一冷卻劑在該流動通道(8)內流動和換熱。
7.根據權利要求6所述的成型裝置，其特征在于，所述第一冷卻劑進口(4)設置在所述冷卻塔(I)的下部或底部，所述氣體出口(5)設置在所述冷卻塔(I)的上部或頂部。
8.根據權利要求6或7所述的成型裝置，其特征在于，所述第一冷卻劑進口(4)和所述成型槽(6)內的所述腔室(7)相連通。
9.根據權利要求8所述的成型裝置，其特征在于，所述第一冷卻劑進口(4)可用作所述液體殘渣出口(3)。
10.根據權利要求6-9任一所述的成型裝置，其特征在于，還包括洗滌塔(9)，下部或底部設置有進氣口(10)和出液口(11)，上部或頂部設置有出氣口(12);所述洗滌塔(9)內、靠近所述出氣口( 12)處設置有噴頭(13);所述進氣口( 10)與所述冷卻塔(I)的氣體出口(5)相連通。
11.根據權利要求10所述的成型裝置，其特征在于， 還包括空冷器(16)，所述空冷器(16)上設置有氣體進口和出水口，所述氣體進口與所述洗滌塔(9)的出氣口(12)相連通，所述出水口與所述成型槽(6)內的腔室(7)相連通； 還包括儲液罐(17)、液體泵(18)、排液管(19)和加熱器(20)，所述儲液罐(17)設置有出液口，所述液體泵(18 )上設置有進口和出口，所述加熱器(20 )上設置有進口和出口，所述液體泵(18 )的進口分別與所述洗滌塔(9 )的出液口( 11)和所述儲液罐(17 )的出液口相連通，所述液體泵(18 )的出口分別與所述排液管(19 )和加熱器(20 )的進口相連通，所述加熱器(20 )的出口與所述噴頭(13 )相連通。
12.根據權利要求6-11任一所述的成型裝置，其特征在于，所述冷卻塔(I)的下部或底部設置有通氣孔(14)。
13.根據權利要求6-12任一所述的成型裝置，其特征在于，還包括傳送帶(15)，所述傳送帶(15)的下端位于所述成型槽(6)的腔室(7)內并處于所述液體殘渣出口(3)的出口端或所述連接管線的出口端的下方。
【文檔編號】B01J19/06GK104174346SQ201310199814
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月27日 優先權日:2013年5月27日
【發明者】井口憲二, 坂脇弘二 申請人:任相坤