專利名稱：一種干餾煤氣凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫煤氣的凈化方法，更具體地，本發(fā)明涉及對由干餾設(shè)備產(chǎn)生的 干餾煤氣進行凈化以除塵并除焦油的方法。
背景技術(shù)：
與煤的氣化和液化技術(shù)相比，煤的干餾(熱解)可以在較溫和的條件下，得到煤 氣、焦油和半焦，是一種比較經(jīng)濟的煤轉(zhuǎn)化路線。煤的干餾過程一般在干餾設(shè)備例如干 餾爐內(nèi)進行，煤干餾過程中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物一般稱為“干餾煤氣”，其中含有一定量的 粉塵，若不將其脫除，不僅會降低煤氣和焦油產(chǎn)品的質(zhì)量，而且影響干餾系統(tǒng)的穩(wěn)定運 行。此外，干餾煤氣中還含有呈氣態(tài)的焦油。對干餾煤氣凈化冷卻處理，人們已經(jīng)嘗試 了多種方法。專利CN200410000086.4是一種煤炭熱解制取煤焦油的方法，在此方法中采用水 噴淋洗滌從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)爐中逸出的煤焦油和煤氣，得到油水混合物。專利CN94114028.8是一種煤熱解生產(chǎn)城市煤氣和半焦的方法，其中從干餾爐逸 出的煤氣首先進入洗滌塔進行除塵、然后進入靜電除焦油器除去焦油，然后再進入另一 洗滌塔繼續(xù)降溫，之后經(jīng)過脫硫槽，最后進入氣柜。上面兩個專利中，在干餾煤氣的凈化冷卻處理過程中，干餾煤氣與冷卻水直接 接觸，產(chǎn)生了大量的焦化廢水。焦化廢水中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉 等幾十種污染物，成份復(fù)雜，污染物濃度高、色度高、毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定，是一種 典型的難降解的有機廢水。隨著人們對環(huán)境認(rèn)識的不斷深入，國家對環(huán)保的要求也日趨 嚴(yán)格，為了有效控制廢水的排放，制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。然而現(xiàn)有的廢水處理技術(shù)很 難達標(biāo)，限制了企業(yè)的發(fā)展。專利CN96207496.9是一種回轉(zhuǎn)爐式干餾煤氣發(fā)生裝置，它采用旋風(fēng)分離筒來除 去干餾煤氣的粉塵。專利CN92100912.7是一種生產(chǎn)干餾煤氣的方法和裝置，其干餾煤氣 的除塵裝置是旋風(fēng)分離器或慣性分離器。但實踐中發(fā)現(xiàn)，生成的重質(zhì)焦油和粉塵黏附于 旋風(fēng)分離器內(nèi)壁，不僅造成旋風(fēng)分離效率下降，而且影響系統(tǒng)的長期運行。另一種已知的除塵方法是使用顆粒床過濾器，其中顆粒床過濾器屬深層過濾 器，過濾效果高、運行可靠，具有很好的發(fā)展前景。按照操作方式的不同，顆粒床過濾 器可分為固定床、移動床和流化床，其中移動床顆粒過濾器是目前國際上普遍認(rèn)為很有 前途的高溫除塵技術(shù)之一。移動床過濾器的特點在于濾料顆粒在重力作用下緩慢向下 移動，同時含塵氣體流經(jīng)顆粒料層(按照氣固兩相接觸方式的不同，可以分為錯流式、 逆流式和并流式)，攜帶粉塵的濾料連續(xù)移出過濾器，濾料清灰后可重復(fù)使用。該顆粒 床過濾器技術(shù)已經(jīng)被用于煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)和加壓流化床燃燒(PFBC)技術(shù)。 然而，與氣化產(chǎn)生的氣體和鍋爐燃?xì)庀啾?，干餾氣體中焦油蒸氣濃度較高，若采用移動 床顆粒過濾器進行凈化除塵，干餾氣體在經(jīng)過顆粒床層時將降溫，部分焦油會冷凝在顆 粒床層內(nèi)，導(dǎo)致移動床顆粒層過濾器無法正常運行。本發(fā)明在克服以往干餾煤氣凈化冷卻方法缺點的基礎(chǔ)上，提供一種清潔高效的干餾煤氣的凈化冷卻方法。發(fā)明概述一種干餾煤氣的凈化方法，包括a)將干餾煤氣通入除塵設(shè)備除塵，得到除塵后的煤氣；b)將來自步驟a)的除塵后的煤 氣通入一級冷凝器進行間接冷卻以脫除煤氣中的 沸點高于360°C的重質(zhì)焦油；c)將來自步驟b)的脫除重質(zhì)焦油后的煤氣通入二級冷凝器進行間接冷卻以脫除 煤氣中的沸點低于360°C的輕質(zhì)焦油，其中，步驟a的除塵設(shè)備內(nèi)的溫度高于焦油的冷凝溫度。附圖簡述

圖1是本發(fā)明的一種實施方案的流程示意圖。圖2是本發(fā)明的另一種實施方案的流程示意圖。發(fā)明詳述本發(fā)明的待凈化的干餾煤氣一般來自于煤的干餾設(shè)備，例如本領(lǐng)域已知的干餾 爐。取決于干餾爐的操作條件，離開干餾爐出口的干餾煤氣的溫度一般為400-850°C，其 中含有大量夾帶的粉塵例如煤粉、灰份等以及在干餾爐出口處的高溫下呈氣態(tài)的焦油。 根據(jù)沸點的不同，這些焦油可分粗略地為重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油，其中重質(zhì)焦油是指在煤 焦油中沸點高于360°C的物質(zhì)，輕質(zhì)焦油是指煤焦油中沸點低于360°C的物質(zhì)。為了得到 相對純凈的煤氣，必須設(shè)法將這些粉塵和焦油除去。在本發(fā)明的步驟a中，將干餾煤氣通入除塵設(shè)備除塵，得到除塵后的煤氣。其 中，所述除塵設(shè)備內(nèi)的溫度應(yīng)高于所有焦油的冷凝溫度，或者，更精確地說，應(yīng)高于重 質(zhì)焦油的冷凝溫度，這樣做的好處是避免焦油冷凝而附著在除塵設(shè)備內(nèi)造成除塵設(shè)備效 率降低或甚至失效。不言自明的是，干餾爐與除塵設(shè)備之間的供干餾煤氣通過的連接管 道的溫度也應(yīng)該高于所有焦油的冷凝溫度。在優(yōu)選的實施方案中，該除塵設(shè)備內(nèi)的溫度 甚至可以基本上等于干餾煤氣離開干餾爐出口時的溫度。在這種方式下，本發(fā)明的除塵 方式又可稱為“等溫除塵”。所述除塵設(shè)備可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何除塵設(shè) 備，例如靜電除塵器、旋風(fēng)分離器、移動床顆粒過濾器等，其中優(yōu)選旋風(fēng)分離器或移動 床顆粒過濾器?？梢岳斫?，上述除塵設(shè)備可以不止一個，即可以單獨使用某一個除塵設(shè) 備，也可以組合使用多個相同類型或不同類型的除塵設(shè)備，且對組合方式?jīng)]有限制，例 如多個除塵設(shè)備可以串聯(lián)、并聯(lián)或既有串聯(lián)又有并聯(lián)。其中移動床顆粒過濾器的運行模 式如下濾料顆粒在重力作用下緩慢向下移動，同時含塵氣體流經(jīng)顆粒料層(按照氣固 兩相接觸方式的不同，可以分為錯流式、逆流式和并流式)，含塵氣體流經(jīng)顆粒床層時， 依靠氣體繞流顆粒捕集體產(chǎn)生的慣性碰撞、攔截、擴散、重力沉降等效應(yīng)，氣體中的粉 塵被除去，攜帶粉塵的濾料連續(xù)移出過濾器，濾料顆粒清灰后可重復(fù)使用。關(guān)于移動床 顆粒過濾器的更詳細(xì)的說明，例如參見以下文獻張玉鴻，王笑梅，移動式顆粒層除塵 裝置的研究.化工冶金.1992，13(2) 151-158。所述移動床顆粒過濾器在高于焦油的冷 凝溫度下運行，以避免焦油冷凝在顆粒床層內(nèi)導(dǎo)致移動床顆粒過濾器無法正常運行。所 述移動床顆粒過濾器中使用的濾料可以是石英砂、半焦顆粒或陶瓷環(huán)。在優(yōu)選的實施方案中，用一部分干餾煤氣燃燒產(chǎn)生的熱量來將步驟a中的除塵設(shè)備的溫度升高到高于焦油的冷凝溫度的溫度，例如，在將干餾煤氣通入除塵設(shè)備前，先 通過位于干餾煤氣輸送主管道旁路中的燃燒器對其進行燃燒，將燃燒所產(chǎn)生的高溫氣體 通過旁路管道引入到除塵設(shè)備中，以將除塵設(shè)備的溫度升高到高于焦油的冷凝溫度的溫 度，然后關(guān)閉旁路燃燒器和旁路管道，將干餾煤氣通過主管道通入除塵設(shè)備中以進行除 塵。在使用移動床顆粒過濾器的情況下，也可以將干餾煤氣燃燒所產(chǎn)生的高溫氣體引入 到位于為移動床供應(yīng)濾料顆粒的儲料斗與移動床顆粒過濾器之間的濾料預(yù)熱器中，在那 里對濾料顆粒進行預(yù)熱。經(jīng)過上述除塵設(shè)備后，干餾煤氣中的粉塵的去除率可達99%。然后進行步驟b，即將來自步驟a)的除塵后的煤氣通入一級冷凝器進行間接冷 卻以脫除煤氣中的沸點高于360°C的重質(zhì)焦油。該一級冷凝器采用常規(guī)的水冷冷凝器， 以水作為冷卻劑進行間接冷卻，所述間接冷卻采用蛇管進行，冷卻水在蛇管內(nèi)部流過， 而待冷卻的煤氣從蛇管外部流過，煤氣中的重質(zhì)焦油在降溫后冷凝在蛇管外壁上，并沿 蛇管外壁流下，被設(shè)在蛇管下方的收集盤所收集，然后流入重質(zhì)焦油收集罐中。通過調(diào) 整冷卻水的溫度和流量來調(diào)節(jié)流出一級冷凝器的煤氣的溫度，例如為320-340°C。本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以理解的是，需要將流出一級冷凝器的煤氣溫度冷卻到360°C以下的某一溫 度，即需要一定程度的過冷，才能確保在煤氣流過一級冷凝器的停留時間之內(nèi)將沸點高 于360°C的重質(zhì)焦油全部冷凝下來。盡管這時也有一小部分沸點低于360°C的輕質(zhì)焦油冷 凝，但不影響脫除重質(zhì)焦油的效果。然后進行本發(fā)明的步驟C，即將來自步驟b)的脫除重質(zhì)焦油后的煤氣通入二級 冷凝器進行間接冷卻以脫除煤氣中的沸點低于360°C的輕質(zhì)焦油。該二級冷凝器同樣采用 水作為冷卻劑進行間接冷卻，其操作方式與一級冷凝器相同，只是操作溫度比一級冷凝 器更低。流出該二級冷凝器的煤氣的溫度經(jīng)選擇以確保將沸點低于360°C的輕質(zhì)焦油全部 冷凝下來，例如一般為40-60°C。煤氣與冷凝下來的輕質(zhì)焦油一起進入后續(xù)的氣液分離器 中進行氣液分離，得到輕質(zhì)焦油和凈化后的煤氣。所使用的氣液分離器可以為本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的任何氣液分離器。凈化后的煤氣中幾乎不含焦油，即本發(fā)明的方法對煤氣 中焦油的脫除率可達100%。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下1.適合于不同干餾過程產(chǎn)生的干餾煤氣的凈化冷卻過程；使除塵設(shè)備溫度高于 焦油的冷凝溫度避免了除塵過程中由于煤氣中的焦油發(fā)生部分冷凝而產(chǎn)生重質(zhì)焦油，確 保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；2.除塵后的煤氣的間接冷卻過程中，避免了冷卻水與煤氣的直接接觸，沒有焦 化廢水產(chǎn)生；3.通過在兩個冷凝器內(nèi)分級冷卻的方式，實現(xiàn)了重質(zhì)焦油與輕質(zhì)焦油的基本分罔。
實施例 參照以下實施例對本發(fā)明進行舉例說明，這些實施例以及附圖不以任何方式限 制本發(fā)明的范圍。實施例1
參照圖1，該實施例中的除塵設(shè)備采用了移動床顆粒過濾器。首先打開位于旁路管路中的閥門K1，關(guān)閉主管路中的閥門K2，從干餾爐1出來 的400 850°C的含塵且含焦油的干餾煤氣，首先進入旁路中燃燒器4中進行燃燒，利用 其燃燒產(chǎn)生高溫氣體的熱量對由儲料斗2進入到濾料預(yù)熱器3內(nèi)的濾料顆粒進行預(yù)熱，然 后從濾料預(yù)熱器3上的出口排出。待濾料顆粒的溫度被預(yù)熱到接近干餾爐1出口處的溫 度后，打開閥門k2，同時減小閥門kl的開度，則大部分的干餾煤氣進入移動床顆粒過濾 器5，此時預(yù)熱后的濾料顆粒已經(jīng)到達移動床顆粒過濾器5內(nèi)，在那里粉塵轉(zhuǎn)移到濾料顆 粒上而被除去，顆粒移動床過濾器5中還設(shè)有百葉窗篩網(wǎng)6以防止濾料顆粒被氣體吹走。 經(jīng)除塵后的煤氣從一級冷凝器9的上部進入，冷卻水自蛇管8內(nèi)流過，對煤氣進行冷卻， 經(jīng)一級冷凝后，煤氣的溫度為320-340°C，被冷凝下來的重質(zhì)焦油流入設(shè)置在一級冷凝器 下部的重質(zhì)焦油收集盤9中，并通過管路從一級冷凝器排出。脫除重質(zhì)焦油的煤氣進入 二級冷凝器11，在那里被繼續(xù)降溫至40-60°C，輕質(zhì)焦油被冷凝出來，并與煤氣一起進 入到氣液分離器12內(nèi)進行氣液分離得到凈化后的煤氣和輕質(zhì)焦油，凈化后的煤氣在引風(fēng) 機13的作用下離開，該引風(fēng)機還用于提供整個分離系統(tǒng)中氣體前進的動力。顆粒床過濾 器中使用石英砂顆粒作為濾料，使用后的含塵顆粒落入濾料收集罐7內(nèi)，經(jīng)清灰后被重 新送入儲料斗2內(nèi)。實施例2 參照圖2，該實施例中的除塵設(shè)備采用了旋風(fēng)分離器。從干餾爐1出來的400 850°C含塵且含焦油的干餾煤氣，先進入旋風(fēng)分離器 2(該旋風(fēng)分離器在使用時已經(jīng)被預(yù)熱到與所述干餾煤氣離開干餾爐1出口時的溫度基 本相同的溫度)，除去其中粉塵，經(jīng)除塵后的煤氣從一級冷凝器4的上部進入，冷卻水 自蛇管3內(nèi)部從一級冷凝器的下部流入對煤氣進行冷卻，經(jīng)一級冷凝后，煤氣的溫度為 320-340被冷凝下來的重質(zhì)焦油流入設(shè)置在一級冷凝器下部的重質(zhì)焦油收集盤5中， 脫除重質(zhì)焦油的煤氣進入二級冷凝器6被繼續(xù)降溫至40-60°C，最后在氣液分離器7內(nèi)進 行分離得到凈化后的煤氣和輕質(zhì)焦油，引風(fēng)機8用于將凈化后的煤氣排出，該引風(fēng)機還 用于提供整個分離系統(tǒng)中氣體前進的動力。
權(quán)利要求
1.一種干餾煤氣的凈化方法，包括a)將干餾煤氣通入除塵設(shè)備除塵，得到除塵后的煤氣；b)將來自步驟a)的除塵后的煤氣通入一級冷凝器進行間接冷卻以脫除煤氣中的沸點 高于360°C的重質(zhì)焦油；c)將來自步驟b)的脫除重質(zhì)焦油后的煤氣通入二級冷凝器進行間接冷卻以脫除煤氣 中的沸點低于360°C的輕質(zhì)焦油，其中，步驟a的除塵設(shè)備內(nèi)的溫度高于焦油的冷凝溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中用一部分干餾煤氣燃燒產(chǎn)生的熱量來將步驟a中的除塵設(shè) 備的溫度升高到高于焦油的冷凝溫度的溫度。
3.權(quán)利要求1的方法，其中步驟a中的除塵設(shè)備內(nèi)的溫度基本上等于干餾煤氣離開干 餾設(shè)備出口時的溫度。
4.權(quán)利要求1的方法，其中步驟a中的除塵設(shè)備是移動床顆粒過濾器。
5.權(quán)利要求1的方法，其中步驟a中的除塵設(shè)備是旋風(fēng)分離器。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述間接冷卻采用蛇管進行，冷卻水在蛇管內(nèi)部流過，而 待冷卻的煤氣從蛇管外部流過。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述一級冷凝器的底部設(shè)有重質(zhì)焦油收集裝置。
8.權(quán)利要求1的方法，其中一級冷凝器出口處的煤氣溫度為320-340°C。
9.權(quán)利要求1的方法，其中二級冷凝器出口處的煤氣溫度為40-60°C。
10.權(quán)利要求4的方法，其中所述移動床顆粒過濾器中使用的濾料是石英砂、半焦或 陶瓷環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種干餾煤氣的凈化方法，包括a)將干餾煤氣通入除塵設(shè)備除塵，得到除塵后的煤氣；b)將來自步驟a)的除塵后的煤氣通入一級冷凝器進行間接冷卻以脫除煤氣中的沸點高于360℃的重質(zhì)焦油；c)將來自步驟b)的脫除重質(zhì)焦油后的煤氣通入二級冷凝器進行間接冷卻以脫除煤氣中的沸點低于360℃的輕質(zhì)焦油，其中，步驟a的除塵設(shè)備內(nèi)的溫度高于焦油的冷凝溫度。
文檔編號C10K1/02GK102021042SQ200910176770
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者孫東凱, 張 榮, 曲旋, 李金來, 畢繼誠, 甘中學(xué) 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司