CN104174346B - 一种液体残渣的成型工艺及成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤直接液化中液体残渣的成型装置，包括，冷却塔，冷却塔的顶部设置有液体残渣进口、底部设置有液体残渣出口、底部设置有蒸汽进口、顶部设置有蒸汽出口；成型槽，成型槽内设置有储水空间，液体残渣出口与成型槽内的储水空间相连通。其使用工艺是高温液体残渣先在冷却塔内与水蒸气传热预降温后，再流进成型槽的储水空间内于水下降温成型。本装置适用于对煤直接液化得到的液体残渣进行无污染的成型工艺。

Description

一种液体残渣的成型工艺及成型装置

技术领域

本发明涉及一种对液体残渣进行成型的方法，及所使用的成型装置，属于煤液化技术领域。

背景技术

煤直接液化是使煤在高温高压下催化加氢直接转化为液体燃料的技术，目前世界上已成功开发出了多种煤直接液化工艺，包括德国IGOR工艺、美国H-Coal工艺、日本NEDOL工艺和中国神华工艺。

煤直接液化工艺主要包括破碎干燥单元、煤浆制备单元、加氢液化单元、固液分离单元和液体精制单元。其中，固液分离单元是将加氢液化产物中的液体燃料和液体残渣相分离并进行处理的过程，为了便于处理和利用液体残渣，固液分离单元中通常还包括液体残渣成型过程。现有的液体残渣成型过程通常是将液体残渣直接置于钢带成型机上进行冷却、成型，并在成型过程中连续向钢带表面喷水降温。上述技术虽然能够对液体残渣进行成型，但是在喷水降温过程中，液体残渣表面会产生大量的油烟，这样不仅会危害到操作人员的健康，也会污染环境。

为了降低液体残渣成型产生的油烟对环境及人体的危害程度，如中国专利文献CN102191073A公开了一种煤直接液化的高温油渣安全排放装置，包括带有至少一个支管线紧急切断阀的支管线、成型机及液氮管线。其中，成型机通过至少一个支管线紧急切断阀连接于支管线的一端，成型机进一步包括成型机外壳、残渣下料槽和成型机钢带，液氮管线至少设置有液氮管线球阀并具有至少第一和第二液氮支管线。在成型机的下料口位置及烟气排放口位置附近设置液氮管线，利用液氮本身的低温产生的温差以及液氮气化潜热，将油渣挥发出的烟气进行冷凝，从而减少了烟气的产生量，而且氮气能够有效地隔离油雾烟气和氧气，避免了火灾的发生。

虽然，上述技术使用低温液氮冷凝液体残渣成型中产生的烟雾，这在一定程度上减少了液体残渣成型工艺产生的烟雾总量，但是仍然会有很多未来得及冷凝的烟雾扩散到环境中，对环境和人员健康造成威胁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中采用低温液氮冷凝烟雾的方法不能彻底避免液体残渣成型中产生的烟雾扩散到外界，因而仍然会有很多未来得及冷凝的烟雾扩散到环境中；进而提出一种能够避免液体残渣成型产生的烟雾扩散到外界的液体残渣成型工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液体残渣成型工艺，包括，在密闭环境中，用第一冷却剂初步冷却液体残渣，之后将初步冷却后的液体残渣置于第二冷却剂的液面下进一步冷却同时成型。

所述第一冷却剂与液体残渣逆流流动并混合进行初步冷却。

蒸发后的所述第二冷却剂可用作所述第一冷却剂。

所述第一冷却剂为水蒸汽，所述第二冷却剂为液态水。

初步冷却中产生的混有液体残渣成分的烟气经净化后排空。

在上述基础上，进一步提出了所述液体残渣的成型装置，包括，

冷却塔，上部或顶部设置有液体残渣进口，下部或底部设置有液体残渣出口，还设置有第一冷却剂进口和气体出口；

成型槽，内部设有用于容纳液态第二冷却剂的腔室，所述液体残渣出口直接或通过连接管线与所述腔室内相连通；在所述腔室内，第二冷却剂的液面高于所述液体残渣出口的出口端或高于所述连接管线的出口端；

所述冷却塔内设有一流动通道，所述液体残渣和第一冷却剂在该流动通道内流动和换热。

所述第一冷却剂进口设置在所述冷却塔的下部或底部，所述气体出口设置在所述冷却塔的上部或顶部。

所述第一冷却剂进口和所述成型槽内的所述腔室相连通。

所述第一冷却剂进口可用作所述液体残渣出口。

还包括洗涤塔，下部或底部设置有进气口和出液口，上部或顶部设置有出气口；所述洗涤塔内、靠近所述出气口处设置有喷头；所述进气口与所述冷却塔的气体出口相连通。

所述冷却塔的下部或底部设置有通气孔。

还包括传送带，所述传送带的下端位于所述成型槽的腔室内并处于所述液体残渣出口的出口端或所述连接管线的出口端的下方。

还包括空冷器，所述空冷器上设置有气体进口和出水口，所述气体进口与所述洗涤塔的出气口相连通，所述出水口与所述成型槽内的腔室相连通；

还包括储液罐、液体泵、排液管和加热器，所述储液罐设置有出液口，所述液体泵上设置有进口和出口，所述加热器上设置有进口和出口，所述液体泵的进口分别与所述洗涤塔的出液口和所述储液罐的出液口相连通，所述液体泵的出口分别与所述排液管和加热器的进口相连通，所述加热器的出口与所述喷头相连通。

本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：

（1）本发明所述液体残渣的成型工艺，在密闭环境中，用第一冷却剂初步冷却液体残渣，之后将初步冷却后的液体残渣置于第二冷却剂的液面下进一步冷却同时成型。液体残渣的初步冷却、进一步冷却和成型均在密闭环境中进行，这样能够将液体残渣在冷却、成型中产生的烟雾隔绝在密闭环境中，不会扩散至外界，从而避免了现有技术中成型机上未来得及用液氮冷凝的烟雾仍然会扩散到外界，污染环境的问题。

再有，初步冷却后的液体残渣与第二冷却剂之间仍有很大的温差，因此初步冷却后的液体残渣进入第二冷却剂液面下的瞬间，液体残渣急速降温，从而形成的成型物外表面具有高硬度和高厚度的固体层，该成型物的中心位置仍含有少量液体残渣，但是由于成型物外壁的硬度高、厚度大，因而成型物在后续的收集、处理过程中外壁不易破裂，内部的液体残渣不会与外界相接触，因而完全杜绝了液体残渣冷却中产生的烟雾扩散到外界，对环境产生污染的问题。

（2）本发明所述液体残渣的成型工艺，所述第一冷却剂与液体残渣逆流流动并混合进行初步冷却。第一冷却剂与液体残渣逆流混合流动，能够提高第一冷却剂与液体残渣的热交换效率，使液体残渣得到均匀地降温，提高了液体残渣的初步冷却效果。

（3）本发明所述液体残渣的成型工艺，将蒸发后的第二冷却剂用作第一冷却剂，能够使冷却剂得到充分利用，减少了冷却剂的用量。

（4）本发明所述液体残渣的成型装置，包括冷却塔，上部或顶部设置有液体残渣进口，下部或底部设置有液体残渣出口，还设置有第一冷却剂进口和气体出口；成型槽，内部设有用于容纳液态第二冷却剂的腔室，所述液体残渣出口直接或通过连接管线与所述腔室内相连通；在所述腔室内，第二冷却剂的液面高于所述液体残渣出口的出口端或高于所述连接管线的出口端；所述冷却塔内设有一流动通道，所述液体残渣和第一冷却剂在该流动通道内流动和换热。

上述装置将液体残渣的冷却和成型过程置于冷却塔和成型槽的密闭环境中进行。避免了液体残渣在降温过程中的烟雾扩散到外界发生污染的问题。使用时，高温液体残渣经液体残渣进口送入冷却塔内，同时由第一冷却剂进口向冷却塔内通入第一冷却剂，液体残渣与第一冷却剂在冷却塔内的同一流动通道中混合流动，高温的液体残渣和低温的第一冷却剂之间由于温度差异而存在对流，这种对流促进了液体残渣与第一冷却剂的混合，使两者间能够充分快速地进行混合换热；冷却塔的流动通道内各处温差很小，液体残渣不容易发生挂壁凝固现象，流动通道畅通，从而进一步加速了液体残渣的冷却、成型速度。由于第二冷却剂的液面高于液体残渣出口的出口端或高于连接管线的出口端，因而降温后的液体残渣不会与外界接触，而是直接进入成型槽内的第二冷却剂中进行成型。由于降温后的液体残渣与第二冷却剂间温差仍然很大，因此液体残渣进入成型槽内的瞬间急速降温成型，成型物外表面形成一层高硬度、高厚度的固体，该成型物仅在中心位置含有少量液体；之后该成型物下沉、收集、输送并进行后续处理，由于成型物外壁的硬度高、厚度大，因而成型物外壁在后续进行的工艺中不易破裂，因而成型物内部的液体不会与外界相接触，完全杜绝了成型物内的液体残渣因成型物外壁破裂而将烟雾扩散到外界的问题。

（5）本发明所述液体残渣的成型装置，所述第一冷却剂进口设置在所述冷却塔的下部或底部，所述气体出口设置在所述冷却塔的上部或顶部。所述第一冷却剂进口和所述成型槽内的所述腔室相连通。所述第一冷却剂进口可用作所述液体残渣出口。

为了使第一冷却剂与液体残渣逆流流动以产生更强烈的对流效果，可以将第一冷却剂进口设置在冷却塔的下部或底部。当第一冷却剂和第二冷却剂相同时，可以直接将成型槽内的第二冷却剂作为第一冷却剂送入冷却塔内使用。优选地，可将液体残渣成型过程中蒸发出的第二冷却剂由第一冷却剂进口（液体残渣出口）送入冷却塔内直接使用。

（6）本发明所述液体残渣的成型装置，洗涤塔，下部或底部设置有进气口和出液口，上部或顶部设置有出气口；所述洗涤塔内、靠近所述出气口处设置有喷头；所述进气口与所述冷却塔的气体出口相连通；空冷器，设置有气体进口和出水口，所述气体进口与所述洗涤塔的出气口相连通，所述出水口与所述成型槽内的腔室相连通；储液罐、液体泵和加热器，所述液体泵的进口分别与所述洗涤塔的出液口和所述储液罐的出液口相连通，所述液体泵的出口与所述加热器的进口相连通，所述加热器的出口与所述喷头相连通。

上述装置中所使用的洗涤液为初馏点高于120℃、干点低于500℃的馏分油。冷却后，由冷却塔的气体出口排出的混合气进入洗涤塔中，与喷头喷出的洗涤液混合净化，净化后的气体由洗涤塔的出气口排出，混有液体残渣成分的洗涤液由洗涤塔出液口排出，在液体泵的作用下由排液管排出或经加热器加热后返回喷头处循环使用，储液罐中存储有初馏点高于120℃、干点低于500℃的馏分油，通过储液罐可以不断向洗涤塔内补充新鲜洗涤液。

（7）本发明所述液体残渣的成型装置，所述冷却塔的下部或底部设置有通气孔。还包括传送带，所述传送带的下端位于所述成型槽的腔室内并低于所述液体残渣出口的出口端或所述连接管线的出口端，所述传送带的上端位于所述成型槽的外部。

为了加强冷却塔内液体残渣与第一冷却剂间的对流效果，可以向所述冷却塔的下部或底部通入空气，以促进第一冷却剂向上流动。在成型槽腔室内成型为固体后的残渣可以通过传送带送出成型槽，从而使整个冷却、成型的过程在与外界隔绝的环境下完成，避免冷却成型过程中产生的烟气造成污染。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被理解，本发明结合附图和具体实施方式对本发明的内容进行进一步的说明；

图1为本发明实施例1所述液体残渣成型装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2所述液体残渣成型装置的结构示意图；

其中附图标记为：1-冷却塔，2-液体残渣进口，3-液体残渣出口，4-第一冷却剂进口，5-气体出口，6-成型槽，7-腔室，8-流动通道，9-洗涤塔，10-进气口，11-出液口，12-出气口，13-喷头，14-通气孔，15-传送带，16-空冷器，17-储液罐，18-液体泵，19-排液管，20-加热器。

具体实施方式

实施例1

本发明所述液体残渣的成型装置，如图1所示，包括冷却塔1，顶部设置有液体残渣进口2（也可设置在上部），底部设置有液体残渣出口3（也可设置在下部），还设置有第一冷却剂进口4和气体出口5，第一冷却剂进口4和气体出口5的位置可进行选择，在本实施例中，所述第一冷却剂进口4设置在所述冷却塔1的底部（也可设置在下部），所述气体出口5设置在所述冷却塔1的顶部（也可设置在上部）；所述第一冷却剂进口4可以选择与成型槽6内部相通或不相通，在本实施例中，所述第一冷却剂进口4和所述成型槽6内的所述腔室7相连通，所述第一冷却剂进口4可用作所述液体残渣出口3；

成型槽6，内部设有用于容纳液态第二冷却剂的腔室7，所述液体残渣出口3直接或通过连接管线与所述腔室7内相连通，在本实施例中，所述液体残渣出口3直接与腔室7内部相连通；在所述腔室7内，第二冷却剂的液面高于所述液体残渣出口3的出口端或高于所述连接管线的出口端，在本实施例中，所述第二冷却剂的液面高于液体残渣出口3的出口端，并且本实施例中第二冷却剂进入冷却塔1内形成液封液面，该液封液面低于所述成型槽6腔室7内第二冷却剂的液面；所述冷却塔1内设有一流动通道8，所述液体残渣和第一冷却剂在该流动通道8内流动和换热；所述第一冷却剂和第二冷却剂可以选择为相同或不同物质，在本实施例中，所述第一冷却剂为水蒸汽，所述第二冷却剂为液态水。还包括传送带15，所述传送带15的下端位于所述成型槽6的腔室7内并处于所述液体残渣出口3的出口端或所述连接管线的出口端的下方。

上述装置中液体残渣的成型工艺为，将290-330℃的高温液体残渣经液体残渣进口2送入冷却塔1内，同时由第一冷却剂进口4（液体残渣出口3）向冷却塔1内通入水蒸汽，液体残渣与水蒸汽在冷却塔1内的同一流动通道8中逆流流动、充分混合，高温的液体残渣和水蒸汽之间由于温度差异而存在对流，这种对流促进了液体残渣与水蒸汽的混合，使两者间能够充分快速地进行混合换热；冷却塔1的流动通道8内各处温差很小，液体残渣不容易发生挂壁凝固现象，流动通道8畅通，从而进一步加速了液体残渣的冷却、成型速度。冷却塔1内的液态水液面使降温后的液体残渣不会与外界接触，而是直接进入液态水中进行成型。由于降温后的液体残渣与液态水间温差仍然很大，因此液体残渣进入液态水中的瞬间急速降温成型，成型物外表面形成一层高硬度、高厚度的固体，该成型物仅在中心位置含有少量液体；之后该成型物下沉，经传送带15收集输送并进行后续处理。

实施例2

在上述基础上，作为可变化的实施方法，如图2所示，还包括洗涤塔9，下部设置有进气口10（也可设置在底部），底部设置有出液口11（也可设置在下部），顶部设置有出气口12（也可设置在上部）；所述洗涤塔9内、靠近所述出气口12处设置有喷头13；所述进气口10与所述冷却塔1的气体出口5相连通。为了提高第一冷却剂与液体残渣的换热效果，所述冷却塔1的下部设置有通气孔14（也可设置在底部），向通气孔14内通入空气可以加速第一冷却剂向上流动的速度。还包括空冷器16，所述空冷器16上设置有气体进口和出水口，所述气体进口与所述洗涤塔9的出气口12相连通，所述出水口与所述成型槽6内的腔室7相连通；还包括储液罐17、液体泵18、排液管19和加热器20，所述液体泵18的进口分别与所述洗涤塔9的出液口11和所述储液罐17的出液口相连通，所述液体泵18的出口分别与所述排液管19和加热器20的进口相连通，所述加热器20的出口与所述喷头13相连通。

上述装置中使用的洗涤液为初馏点高于120℃、干点低于500℃的馏分油，优选为柴油馏分。使用时，由洗涤塔9的喷头13喷出洗涤液将冷却塔1内产生的混有液体残渣成分的烟气洗涤净化，未冷凝的气体经空冷器16深度冷却后变为液态水返回成型槽6内回用，使用过的混有液体残渣成分的洗涤液经加热器20加热后回喷头13处使用，或者通过排液管19排出再生，当洗涤液总量不足时，通过储液罐17进行补充。

虽然本发明已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (4)

1.一种液体残渣成型工艺的成型装置，包括，

冷却塔（1），上部或顶部设置有液体残渣进口（2），下部或底部设置有液体残渣出口（3），还设置有第一冷却剂进口（4）和气体出口（5）；

成型槽（6），内部设有用于容纳液态第二冷却剂的腔室（7），所述液体残渣出口（3）直接或通过连接管线与所述腔室（7）内相连通；在所述腔室（7）内，第二冷却剂的液面高于所述液体残渣出口（3）的出口端或高于所述连接管线的出口端；

所述冷却塔（1）内设有一流动通道（8），所述液体残渣和第一冷却剂在该流动通道（8）内流动和换热；

所述第一冷却剂进口（4）设置在所述冷却塔（1）的下部或底部，所述气体出口（5）设置在所述冷却塔（1）的上部或顶部；

所述第一冷却剂进口（4）和所述成型槽（6）内的所述腔室（7）相连通；

还包括洗涤塔（9），下部或底部设置有进气口（10）和出液口（11），上部或顶部设置有出气口（12）；所述洗涤塔（9）内、靠近所述出气口（12）处设置有喷头（13）；所述进气口（10）与所述冷却塔（1）的气体出口（5）相连通；

还包括空冷器（16），所述空冷器（16）上设置有气体进口和出水口，所述气体进口与所述洗涤塔（9）的出气口（12）相连通，所述出水口与所述成型槽（6）内的腔室（7）相连通；

还包括储液罐（17）、液体泵（18）、排液管（19）和加热器（20），所述储液罐（17）设置有出液口，所述液体泵（18）上设置有进口和出口，所述加热器（20）上设置有进口和出口，所述液体泵（18）的进口分别与所述洗涤塔（9）的出液口（11）和所述储液罐（17）的出液口相连通，所述液体泵（18）的出口分别与所述排液管（19）和加热器（20）的进口相连通，所述加热器（20）的出口与所述喷头（13）相连通。

2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述第一冷却剂进口（4）可用作所述液体残渣出口（3）。

3.根据权利要求1或2所述的成型装置，其特征在于，所述冷却塔（1）的下部或底部设置有通气孔（14）。

4.根据权利要求1或2所述的成型装置，其特征在于，还包括传送带（15），所述传送带（15）的下端位于所述成型槽（6）的腔室（7）内并处于所述液体残渣出口（3）的出口端或所述连接管线的出口端的下方。