CN104353260B - 用于车载式生物质热裂解设备的复合式冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源化工技术领域，特别涉及一种冷凝装置。一种用于车载式生物质热裂解设备的复合式冷凝装置，包括：外壳(6)，顶盖(1)，气液混合器(2)，冷却管(5)，喷淋器(4)，导流管(3)。本发明涵盖喷射式和喷淋式两个冷凝环节，可对热裂解气进行二次冷凝，缩短了冷凝时间，避免发生二次分解，提高了液体产物收率；外壳底部设有一级冷凝液隔离区，可对两级冷凝液分别进行回收；其中二级冷凝液由液体出口排出，经油泵循环后作冷凝介质利用；冷凝设备内部构件结构紧凑，排布合理，有效降低了其整体占地面积；同时该冷凝设备易于拆装，方便清洗以及维修，特别适用于小型化的热裂解系统或移动作业的设备。

Description

用于车载式生物质热裂解设备的复合式冷凝装置

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，特别涉及一种冷凝装置。

背景技术

快速冷凝是生物质热裂解液化工艺中至关重要的一个环节，一般要求热裂解后产生的蒸气在尽可能短的时间内由气态转化为液态以及不可冷凝气体，以避免蒸气进一步分解，提高液态产品收率和质量。

在生物质热裂解液化领域中，直接接触式冷凝换热效率高，结构形式较为简单，是目前采用较为广泛的冷凝方式之一。对于直接接触式冷凝，一般选用的冷凝器为筛板塔和喷淋冷却塔，其中筛板塔体型较大，筛板等部件易被焦油和碳灰堵塞，不易清洗，而且焦油的积累影响到冷凝效率；喷淋冷却塔换热效率高，但空间利用率低，难以实现多级冷凝，外加这两种设备都需要额外的换热器，更增加了整个热裂解系统的占地面积，难以缩小整体体积。专利201110123290.5提出了用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，将一盘管式换热器内置于喷雾式冷凝器中，但为实现二次冷凝仍需另增加一个降膜式冷凝器与其串联。专利200910009121.1公开的用于生物质、煤或油页岩热解液化的喷雾极冷和分级冷凝工艺和装置在冷凝塔壳体上安装了文丘里式热解气入塔管，实现了多级冷凝，但需要外部换热器，没有解决设备体积大等问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种实现热裂解气的二次冷凝，冷凝效果显著，结构紧凑，可对冷凝液分级回收，便于排污，占地面积较小，易于操作，拆装方便，特别适用于小型化的热裂解系统或移动作业的生物质热裂解气的复合式冷凝装置。

本发明的技术方案是：一种用于车载式生物质热裂解设备的复合式冷凝装置，包括：外壳，顶盖，气液混合器，导流管，冷却管，喷淋器；

所述外壳成筒体结构，底部有一级冷凝液隔离区，并设有排污口，一侧有液体出口，冷凝下来的一级和二级液体产物分别存储在所述一级冷凝液隔离区和其外围空间，其中一级冷凝液中的杂质经沉淀后由所述排污口排出；所述液体出口与油泵相连，二级冷凝液与水的混合物由所述油泵输送给所述气液混合器和所述喷淋器做循环利用，也可传输到油箱中；

所述顶盖通过法兰连接在所述外壳上方，与所述外壳一起将其余构件包裹在其内部；所述顶盖上的管口包括热裂解气进口，不可冷凝气出口，第一冷凝介质进口，第二冷凝介质进口，冷却水进口，冷却水出口；

所述气液混合器包括：进气管，引入区，混合区，喷管；所述进气管截面为矩形，连接所述热裂解气进口，将热裂解气切向导入所述引入区；所述引入区主体为一圆筒，下端为一倒锥体；所述混合区为一圆筒，连接在所述引入区下端，所述混合区下端连接所述导流管进口；所述喷管上端与所述第一冷凝介质进口相通；下端深入所述引入区内部，所述喷管的出口低于所述进气管底面；

所述的导流管出口浸没在所述一级冷凝液隔离区中的冷凝介质内；气、液混合物经所述导流管流入一级冷凝液隔离区中的冷凝介质中；在所述导流管外壁面上分别焊接有2～3个导流板；所述导流板上、下壁面与水平面夹角均大于0°，可将上升的气体导向所述冷却管，同时使得落在所述导流板上的二级冷凝液流入所述一级冷凝液隔离区以外的空间；

所述冷却管主体由同轴但旋向不同的内螺旋管、外螺旋管组成；所述内螺旋管和所述外螺旋管各由3根螺旋管并联而成，并由3根180°弯管在底部将二者串联，位于冷凝介质液面以上；所述内螺旋管和所述外螺旋管顶部各焊接有一直管，分别连接所述冷却水进口和所述冷却水出口；

所述的喷淋器位于所述气液混合器进气管下方，主体为进口与所述顶盖上的第二冷凝介质进口相连的环状结构，其一侧均布有2圈喷淋孔，喷洒出的冷凝介质分别落在所述内螺旋管和所述外螺旋管上；

本发明的工作原理是：接近500℃的热裂解气经过滤除掉颗粒杂质后，经进气管切向进入气液混合器并高速旋转，同时经油泵加压后的冷凝介质从第一冷凝介质进口，由喷管高速射出，与热裂解气充分混合，使其中部分可冷凝成分液化并与冷凝介质一同流入导向管，气、液混合物一同穿过导流管并流入存储在一级冷凝液隔离区的冷凝介质与水的混合物中，剩下未冷凝的部分浮出液面并上升；由于导流板的作用，上升的气体会流向外围的冷却管，上升过程中会有部分蒸气通过壁面换热而冷凝，然后沿壁面流入冷凝设备底部；经油泵加压后的冷凝介质经过一个支路从第二冷凝介质进口进入喷淋器，并喷洒在冷却管上，其热量由冷却管内的冷却水带出；同时喷淋下来的冷凝介质对上升的气体进行二次冷凝，冷凝下来的二级液体产物和冷凝介质一起下落，由于导流板的作用，液体不会落入一级冷凝液隔离区，而会进入到一级冷凝液隔离区外围的空间；最终剩下的不可冷凝气体由不可冷凝气出口排出；外壳正下方的排污口排放一级冷凝液隔离区中经沉淀后的杂质；外壳下部一侧的液体出口，与油泵相连，用于将二级冷凝液与水的混合物输送给气液混合器和喷淋器做循环利用，也可直接将液体抽出，然后存储到油箱里。

本发明的有益效果是：1.本发明涵盖喷射式和喷淋式两个冷凝环节，可对热裂解气进行二次冷凝，且两个冷凝环节同置于外壳内部，无需管道连接，缩短了冷凝时间，避免发生二次分解，提高了液体产物收率；2.本发明涉及的外壳底部设有一级冷凝液隔离区，可对两级冷凝液体分别进行回收，同时底部正中央设有排污口，用于排放一级冷凝液隔离区中的焦油成分；3.本发明内含螺旋管式冷却管，无需外部换热器，减少了整个系统占地面积；4.本发明的冷却管由内、外螺旋管串联而成，减少了螺旋管总体高度；5.本发明涉及的冷却管、喷淋器、气液混合器，导流管有效利用了冷凝设备内部的空间，使设备整体结构紧凑，同时该冷凝设备易于拆装，方便清洗，特别适用于小型化的热裂解系统或移动作业的设备。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明中顶盖的结构图；

图3为本发明中气液混合器的结构图；

图4为本发明中冷却管的结构图；

图5为本发明中喷淋器的结构图；

图6为本发明中导流管的结构图；

图7为本发明工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：参见附图，一种生物质热裂解气的复合式冷凝装置，其特征是：它包括：外壳6，顶盖1，气液混合器2，导流管3，冷却管5，喷淋器4；

所述外壳6成筒体结构，底部有一级冷凝液隔离区8，并设有排污口9，一侧有液体出口10，冷凝下来的一级和二级液体产物分别存储在所述一级冷凝液隔离区8和其外围空间，其中的杂质经沉淀后由所述排污口9排出；所述液体出口10与油泵26相连，液体混合物由所述油泵26输送给所述气液混合器2和所述喷淋器4做循环利用；

所述顶盖1通过法兰连接在所述外壳6上方，与所述外壳6一起将其余构件包裹在其内部；所述顶盖1上的管口包括热裂解气进口13，不可冷凝气出口15，第一冷凝介质进口16，第二冷凝介质进口11，冷却水进口12，冷却水出口14；

所述气液混合器2包括：进气管18，引入区20，混合区19，喷管17；所述进气管18截面为矩形，连接所述热裂解气进口13，将热裂解气切向导入所述引入区20；所述引入区20主体为一圆筒，下端为一倒锥体；所述混合区19为一圆筒，连接在所述引入区20下端，所述混合区19下端连接所述导流管3进口；所述喷管17上端与所述第一冷凝介质进口16相通；下端深入所述引入区20内部，所述喷管17的出口低于所述进气管18底面；

所述的导流管3出口浸没在所述一级冷凝液隔离区8中的冷凝介质内；气、液混合物经所述导流管3流入一级冷凝液隔离区8中的冷凝介质中；在所述导流管3外壁面上分别焊接有2～3个导流板21；所述导流板21上、下壁面与水平面夹角均大于0°，可将上升的气体导向所述冷却管5，同时使得落在所述导流板21上的二级冷凝液流入所述一级冷凝液隔离区8以外的空间；

所述冷却管5主体由同轴但旋向不同的内螺旋管23、外螺旋管24组成；所述内螺旋管23和所述外螺旋管24各由3根螺旋管并联而成，并由3根180°弯管25在底部将二者串联，位于冷凝介质液面以上；所述内螺旋管23和所述外螺旋管24顶部各焊接有一直管，分别连接所述冷却水进口12和所述冷却水出口14；

所述的喷淋器4位于所述气液混合器2进气管18下方，主体为进口22与所述顶盖1上的第二冷凝介质进口11相连的环状结构，其一侧均布有2圈喷淋孔，喷洒出的冷凝介质分别落在所述内螺旋管23和所述外螺旋管24上。

实施例2：在实施例1所述生物质热裂解气的复合式冷凝装置中，所述外壳6中部装有视镜7，便于观察内部情况和作为手孔。

Claims (1)

1.一种用于车载式生物质热裂解设备的复合式冷凝装置，其特征是：它包括：外壳(6)，顶盖(1)，气液混合器(2)，导流管(3)，冷却管(5)，喷淋器(4)；

所述外壳(6)成筒体结构，底部有一级冷凝液隔离区(8)，并设有排污口(9)，一侧有液体出口(10)，冷凝下来的一级和二级液体产物分别存储在所述一级冷凝液隔离区(8)和其外围空间，其一级冷凝液中的杂质经沉淀后由所述排污口(9)排出；所述液体出口(10)与油泵(26)相连，液体混合物由所述油泵(26)输送给所述气液混合器(2)和所述喷淋器(4)做循环利用；

所述顶盖(1)通过法兰连接在所述外壳(6)上方，与所述外壳(6)一起将其余构件包裹在其内部；所述顶盖(1)上的管口包括热裂解气进口(13)，不可冷凝气出口(15)，第一冷凝介质进口(16)，第二冷凝介质进口(11)，冷却水进口(12)，冷却水出口(14)；

所述气液混合器(2)包括：进气管(18)，引入区(20)，混合区(19)，喷管(17)；所述进气管(18)截面为矩形，连接所述热裂解气进口(13)，将热裂解气切向导入所述引入区(20)；所述引入区(20)主体为一圆筒，下端为一倒锥体；所述混合区(19)为一圆筒，连接在所述引入区(20)下端，所述混合区(19)下端连接所述导流管(3)进口；所述喷管(17)上端与所述第一冷凝介质进口(16)相通；下端深入所述引入区(20)内部，所述喷管(17)的出口低于所述进气管(18)底面；

所述的导流管(3)出口浸没在所述一级冷凝液隔离区(8)中的冷凝介质内；气、液混合物经所述导流管(3)流入一级冷凝液隔离区(8)中的冷凝介质中；在所述导流管(3)外壁面上分别焊接有2～3个导流板(21)；所述导流板(21)上、下壁面与水平面夹角均大于0°，可将上升的气体导向所述冷却管(5)，同时使得落在所述导流板(21)上的二级冷凝液流入所述一级冷凝液隔离区(8)以外的空间；

所述冷却管(5)主体由同轴但旋向不同的内螺旋管(23)、外螺旋管(24)组成；所述内螺旋管(23)和所述外螺旋管(24)各由3根螺旋管并联而成，并由3根180°弯管(25)在底部将二者串联，位于冷凝介质液面以上；所述内螺旋管(23)和所述外螺旋管(24)顶部各焊接有一直管，分别连接所述冷却水进口(12)和所述冷却水出口(14)；

所述的喷淋器(4)位于所述气液混合器(2)进气管(18)下方，主体为进口(22)与所述顶盖(1)上的第二冷凝介质进口(11)相连的环状结构，其一侧均布有2圈喷淋孔，喷洒出的冷凝介质分别落在所述内螺旋管(23)和所述外螺旋管(24)上。