一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統，該系統主要包括冷卻塔、鼓泡塔和除霧裝置等單元，其中冷卻塔用于將富含焦油的氣化氣執行首次焦油脫除，同時降溫至適于鼓泡塔操作的溫度；鼓泡塔內部貯存液態重油，并配備有攪拌裝置和氣流破碎單元，由此確保重油與焦油的大面積充分接觸以實現脫除；除霧裝置則對執行兩次脫除處理后的產氣執行進一步凈化。通過本發明，能夠很好地執行焦油的深度脫除，并且系統裝置可長時間穩定運行且無廢液產生，同時具備運行成本低、低污染和適應面廣等優勢。
【專利說明】一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于產氣脫焦油【技術領域】，更具體地，涉及一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統。
【背景技術】
[0002]焦油作為含碳固體燃料在進行氣化反應時的副產物之一，對氣化系統會造成很大的不利影響。例如，焦油低溫下會凝結，累積到一定程度會堵塞氣化系統后續管路，造成安全隱患；它含有大量碳氫元素，容易降低氣化效率及經濟性；此外，還會影響監測儀器測量精度并降低正常運行時間，給工業生產帶來損失。
[0003]目前處理焦油的措施主要包括化學脫除和物理脫除兩大類。對于物理脫除而言，水洗法作為最常見的濕式脫除方法，在燃氣冷卻后進行，操作溫度一般為20度至60度，但很難將焦油濃度降至低于50mg/m3，同時產生大量廢液，后續處理操作成本高。具體而言，水洗的本質是降溫作用，對第1類和第5類重焦油具有良好的脫除效果，但是操作溫度較低，使焦油易于凝結，堵塞管道和閥門；水的強極性可實現第2類雜環原子類焦油的溶解和洗脫，但致使洗焦廢水成為復雜含酚懸濁液，處理費用極高；此外，水對第3類和第4類烴類焦油沒有親和性，因而脫除效果很差，而這類焦油實際上控制著燃氣中焦油的露點。因此，從凈化度、可再生性和連續操作的角度來看，水洗法不能取得令人滿意的脫焦油效果。
[0004]此外，荷蘭能源中心開發了一種OLGA(油基氣體洗刷器)，其分為兩級工作模式，第一級采用溶劑將重焦油冷卻凝結，第二級利用吸收劑來脫除輕質焦油；又如，CN201210037246.7中公開了一種生物質燃氣耦合吸附脫焦油系統，并由噴淋冷卻塔、焦油吸收塔、冷卻器、儲罐及輔助的管線和閥門來組成系統。然而，進一步的研宄表明，上述這些油基脫焦油技術仍然存在以下的缺陷或不足:1)焦油的粘度較大，霧化困難，吸附速率慢；2)焦油低溫運行困難，必須借助相應的保溫措施或者外加熱裝置，投資及運行成本都比較高；3)焦油里有許多含氧基團，具有腐蝕性，同時由于其穩定性不高，長期循環使用可導致其品質進一步惡化；4)焦油成分復雜種類繁多，焦油之間的混溶性不強，混在一起易出現分層現象；5)吸收劑吸附輕質焦油后的廢液，存在二次處理問題。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統，其中通過對其內部構造的連接設置方式以及關鍵組件如鼓泡塔、冷卻塔等的特定結構和脫除工序等進行研宄設計，同時采用了重油吸收產氣焦油的反應機理，測試表明能夠很好地執行焦油的深度脫除，并且系統裝置可長時間穩定運行且無廢液產生，并具備運行成本低、低污染和適應面廣等優勢。
[0006]為實現上述目的，按照本發明，提供了一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統，其特征在于，該系統包括產氣輸入管路、冷卻塔、中間輸送管路、鼓泡塔、產氣輸出管路、除霧裝置和重油排放管路，其中:
[0007]所述產氣輸入管路用于將富含焦油且溫度為330°C?350°C的氣化氣輸入至所述冷卻塔中；
[0008]所述冷卻塔的塔腔內配備換熱管盤，并在底部安裝有焦油收集箱，用于使進入冷卻塔的氣化氣降溫至100°c?120°C，同時使氣化氣中的部分焦油冷凝流入該焦油收集箱，由此執行對氣化氣的首次焦油脫除處理；
[0009]所述中間輸送管路的入口一端設置在所述冷卻塔上部，出口一端通入至所述鼓泡塔底部，并且在該入口一端附近設置有溫度檢測及調節單元，由此用于對從冷卻塔輸送至鼓泡塔的氣化氣的溫度執行實時檢測，并進一步調節至所需溫度；
[0010]所述鼓泡塔的內部貯存有液態重油，其中央部位設置沿著軸向方向分布的螺帶式攪拌器，并在所述中間輸送管路的出口一端設置有氣流破碎器；以此方式，進入鼓泡塔的氣化氣由上向下流動并由氣流破碎器排出，延長在鼓泡塔中的停留時間和增大接觸面積，然后與重油充分接觸以實現焦油的二次脫除；
[0011]所述產氣輸出管路設置在所述鼓泡塔的上部，被重油吸收焦油后的氣化氣浮出重油液面，并經由該產氣輸出管路繼續輸送至所述除霧裝置；該除霧裝置用于將氣化氣中包含的大量液滴執行去除，由此進一步凈化產氣并避免后續管線堵塞；
[0012]所述重油排放管路設置在所述鼓泡塔的底部，并分別連接至所述焦油收集箱和高溫反應爐，由此用于將執行焦油吸收后的液態重油、以及焦油收集箱中所積蓄的焦油輸送至高溫反應爐中予以完全燃燒。
[0013]作為進一步優選地，所述冷卻塔內的換熱管盤優選被設定為膜式水冷壁結構，并且在執行氣化氣降溫過程中所獲得的蒸汽被繼續輸送作為工業使用。
[0014]作為進一步優選地，所述鼓泡塔的內部下側還優選設置有PH值檢測單元，該PH值檢測單元用于對鼓泡塔內吸收焦油后的混合重油執行PH值的實時檢測，并在達到飽和PH值后打開配套的閥門，然后經由所述重油排放管路排放至所述高溫反應爐。
[0015]作為進一步優選地，所述液態重油譬如為重油(燃料油)質量指標(SY1091-77〈88〉)規定下的100號重油；特別是它的關鍵性能參數被設定為:恩氏粘度80°C下為15.5，可以很好的保證其在管線內的流動性；另外閃點溫度不低于120°C，配合鼓泡塔入口氣化氣溫度，可以有效的防止爆炸炸以及其他危險。
[0016]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點:
[0017]1、通過采用重油吸收與水冷脫除相結合執行多次脫除的方式，這樣一方面能夠充分利用液態重油與有機物焦油彼此相溶的特性，與現有的常規吸附劑相比取得更好的吸收效果，并實現對產氣焦油的大部分脫除；另一方面還充分可利用水冷塔自身兼備焦油脫除和產氣降溫的性能，由此在對焦油執行首次脫除的同時，還能夠讓初始的高溫氣化氣在降溫至適當范圍后再進入到鼓泡塔中，避免潛在的爆炸或其他操作風險；
[0018]2、通過對關鍵組件如鼓泡塔、冷卻塔等的特定結構和設置方式進行研宄設計，能夠確保產氣在整個輸送過程中與各單元之間充分接觸和反應，實際測試表明，本系統基本不存在廢水廢油等廢液，環境友好度好，而且脫除的焦油和吸收用的重油最后均被送往反應爐進行燃燒供能，不存在二次污染和處理的問題；
[0019]3、按照本發明的焦油深度脫除系統整體結構緊湊、便于操控，焦油脫除率高而且能效比高，并能夠實現給水和重油的連續供給，保證水冷塔和鼓泡塔的長時間穩定運行，因此尤其適用于各類工業化的大規模運用場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是按照本發明優選實施例的氣化氣焦油深度脫除系統的整體構造示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0022]圖1是按照本發明優選實施例的氣化氣焦油深度脫除系統的整體構造示意圖。如圖1中所示，該系統主要包括產氣輸入管路e、冷卻塔15、中間輸送管路c、鼓泡塔7、產氣輸出管路b、除霧裝置5和重油排放管路d等組件，并通過對這些組件的相互連接方式以及關鍵組件的特定結構和脫除工序等進行研宄設計，相應能夠很好地執行焦油的深度脫除，并且系統裝置可長時間穩定運行無廢液產生。
[0023]具體而言，產氣輸入管路e譬如為細長的管路，它的一端沿著軸向方向插入至冷卻塔15的底部，由此用于將富含焦油且溫度為330°C?350°C的氣化氣輸入至冷卻塔15中。該冷卻塔15的塔腔內配備譬如為膜式水冷壁結構的換熱管盤13，并在底部經由冷凝焦油出口 h、閥門16連接安裝有焦油收集箱17，由此使進入冷卻塔的氣化氣降溫至100°C?120°C，同時使氣化氣中的部分焦油冷凝流入該焦油收集箱17內，由此執行對氣化氣的首次焦油脫除處理。此外，該冷卻塔15的底部還設置有冷卻水入口 g，上部設有低參數蒸汽出P fo
[0024]中間輸送管路c譬如呈彎管的結構，它的入口一端設置在冷卻塔15上部，出口一端通入至鼓泡塔7的底部，并且在該入口一端附近設置有溫度檢測及調節單元14，由此用于對從冷卻塔輸送至鼓泡塔的氣化氣的溫度執行實時檢測，并幫助通過水冷壁對出口產氣溫度執行調節，以便達到進入鼓泡塔的產氣最佳溫度。
[0025]鼓泡塔7的內部貯存有經由閥門2、泵3和管路a從重油箱1輸送而來的液態重油，其中央部位設置沿著軸向方向分布的攪拌器譬如螺帶式攪拌器12 ;此外，中間輸送管路c同樣沿著軸向方向插入至鼓泡塔7的底部，并且其出口一端還設置有氣流破碎器8。以此方式，螺帶式攪拌器能夠協助保持鼓泡塔內溶液的均一性，保證監測裝置測量內容的代表性，另一方面還能幫助新鮮重油更好的吸附入口產氣中的焦油；這樣，進入鼓泡塔的氣化氣由上向下流動并由氣流破碎器排出，延長在鼓泡塔中的停留時間和增大接觸面積，然后與重油充分接觸以實現焦油的二次脫除。
[0026]產氣輸出管路b設置在鼓泡塔7的上部，被重油吸收焦油后的氣化氣浮出重油液面，并經由該產氣輸出管路b繼續輸送至除霧裝置5 ;考慮到目前常規的濕法脫除裝備出口的產氣往往會攜帶許多細小液滴，可能導致后續管線的堵塞，該除霧裝置5可用于將氣化氣中包含的大量液滴執行去除，由此進一步凈化產氣，并有效避免后續管線堵塞。
[0027]重油排放管路d設置在鼓泡塔7的底部，并分別可通過兩條管路連接至所述焦油收集箱17和高溫反應爐，由此用于將執行焦油吸收后的液態重油、以及焦油收集箱中所積蓄的焦油輸送至高溫反應爐中予以完全燃燒。此外，按照本發明的一個優選實施方式，在所述鼓泡塔的內部下側還優選設置有一個PH值檢測單元，該檢測單元譬如為多遠組件，主要包括監測探頭、傳感元件、顯示儀等，由此對鼓泡塔內吸收焦油后的混合重油執行PH值的實時檢測，并在達到飽和PH值后打開配套的閥門9，然后經由重油排放管路d排放至高溫反應爐予以完全燃燒反應。
[0028]下面將具體解釋按照本發明的深度脫除系統的工藝過程。
[0029]首先啟動一號循環泵3，讓重油由重油箱1里被抽出，抽出的重油沿著管線a進入鼓泡塔7中。高溫爐的富焦油產氣(330— 350°C )由管線e進入冷卻塔，冷卻到100°C?120°C (由溫度監測器和換熱盤管中水量控制完成)經管線c從鼓泡塔上部左側進入鼓泡塔7。進入鼓泡塔7后的產氣先由上向下流動，流動后的產氣與氣流破碎器8充分接觸，延長產氣在鼓泡塔中的停留時間和增大接觸面積，讓重油和產氣中的焦油充分接觸，保證了良好的焦油脫除效果。經重油脫除焦油后的產氣經除霧器5除液霧后從管線b流出。而吸收焦油后的液態重油則由鼓泡塔7底部由管線b流出。
[0030]本發明中由于采用重油吸收與水冷脫除相結合執行多次脫除的方式，這樣一方面能夠充分利用液態重油與有機物焦油彼此相溶的特性，與現有的常規吸附劑相比取得更好的吸收效果，并實現對產氣焦油的大部分脫除；另一方面還充分可利用水冷塔自身兼備焦油脫除和產氣降溫的性能，由此在對焦油執行首次脫除的同時，還能夠讓初始的高溫氣化氣在降溫至適當范圍后再進入到鼓泡塔中，避免潛在的爆炸或其他操作風險。
[0031]具體控制模式為:先關閉二號閥門9和四號閥門18，再由一號泵3從重油箱1中一次性泵出足夠多的重油，重油由管線a進入鼓泡塔7，然后關閉一號閥門2;然后開啟二號泵4，帶動產氣的流動，產氣由管線e進入；進入冷卻塔15的產氣被換熱管盤13吸收熱量溫度降至100°C?120°C流出冷卻塔；在冷卻塔15中，產氣中部分焦油冷凝下來流入焦油收集箱17，實現焦油的初級脫除；冷凝流入焦油收集箱17的焦油達到一定量后，關閉三號閥門16，打開四號閥門18，焦油被三號泵10送入反應爐燃燒；被冷卻后的產氣從延管線c進入鼓泡塔7，在進口處與氣流破碎器8充分破碎，延長了產氣在鼓泡塔中的停留時間和與重油的接觸面積；被除焦油的產氣浮出重油液面，由管線b經除霧器5除霧后流出，實現焦油的二次脫除；混合重油PH被檢測儀11監測，達到吸收飽和PH值后打開二號閥門9，吸收焦油后的重油在三號泵10的帶動下經由管線b流入高溫爐進行反應；然后關閉二號閥門9，與此同時打開一號閥門2，由一號泵3泵出重油箱1中的足夠新重油；最后關閉一號閥門3，如此重復下去。
[0032]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于重油吸收的氣化氣焦油深度脫除系統，其特征在于，該系統包括產氣輸入管路(e)、冷卻塔(15)、中間輸送管路(C)、鼓泡塔(7)、產氣輸出管路(b)、除霧裝置(5)和重油排放管路(d)，其中: 所述產氣輸入管路(e)用于將富含焦油且溫度為330°C?350°C的氣化氣輸入至所述冷卻塔(15)中； 所述冷卻塔(15)的塔腔內配備換熱管盤(13)，并在底部安裝有焦油收集箱(17)，用于使進入冷卻塔的氣化氣降溫至100°C?120°C，同時使氣化氣中的部分焦油冷凝流入該焦油收集箱(17)，由此執行對氣化氣的首次焦油脫除處理； 所述中間輸送管路(c)的入口一端設置在所述冷卻塔(15)上部，出口一端通入至所述鼓泡塔(7)底部，并且在該入口一端附近設置有溫度檢測及調節單元(14)，由此用于對從冷卻塔輸送至鼓泡塔的氣化氣的溫度執行實時檢測，并進一步調節至所需溫度； 所述鼓泡塔(7)的內部貯存有液態重油，其中央部位設置沿著軸向方向分布的螺帶式攪拌器(12)，并在所述中間輸送管路(c)的出口一端設置有氣流破碎器(8);以此方式，進入鼓泡塔的氣化氣由上向下流動并由氣流破碎器排出，延長在鼓泡塔中的停留時間和增大接觸面積，然后與重油充分接觸以實現焦油的二次脫除； 所述產氣輸出管路(b)設置在所述鼓泡塔(7)的上部，被重油吸收焦油后的氣化氣浮出重油液面，并經由該產氣輸出管路(b)繼續輸送至所述除霧裝置(5);該除霧裝置(5)用于將氣化氣中包含的大量液滴執行去除，由此進一步凈化產氣并避免后續管線堵塞； 所述重油排放管路(d)設置在所述鼓泡塔(7)的底部，并分別連接至所述焦油收集箱(17)和高溫反應爐，由此用于將執行焦油吸收后的液態重油、以及焦油收集箱中所積蓄的焦油輸送至高溫反應爐中予以完全燃燒。
2.如權利要求1所述的氣化氣焦油深度脫除系統，其特征在于，所述冷卻塔(15)內的換熱管盤(13)優選被設定為膜式水冷壁結構，并且在執行氣化氣降溫過程中所獲得的蒸汽被繼續輸送作為工業使用。
3.如權利要求1或2所述的氣化氣焦油深度脫除系統，其特征在于，所述鼓泡塔(7)的內部下側還優選設置有PH值檢測單元(11)，該PH值檢測單元用于對鼓泡塔內吸收焦油后的混合重油執行PH值的實時檢測，并在達到飽和PH值后打開配套的閥門(9)，然后經由所述重油排放管路(d)排放至所述高溫反應爐。
4.如權利要求1-3任意一項所述的氣化氣焦油深度脫除系統，其特征在于，所述液態重油的關鍵性能參數被設定為:恩氏粘度在80°C下為15.5，閃點溫度不低于120°C。
【文檔編號】C10K1/18GK104449878SQ201410723383
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】胡松, 周沖, 向軍, 孫路石, 蘇勝, 江龍, 徐博洋, 楊儒浦 申請人:華中科技大學