CN104479725A - 一种干馏煤气轻质油深度回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干馏煤气轻质油深度回收装置，通过冷却干馏煤气尾气的方法使尾气中的气态轻质油和水蒸汽冷凝，进而回收轻质油，提高煤气发热量，为企业创造更大的经济效益。本发明所采用的高效换热器和油水分离器，只需经过一级换热器冷却尾气，之后经过油雾过滤器，高效换热器和油雾过滤器回收的油量与对比文件一基本相同，油雾过滤器的造价比高效换热器低了许多。我公司自主研发的油水分离器分离效果好，仅需一级油水分离就能获得纯度较高的轻质油。本发明中间油罐的设计保证了回收尽可能多的轻质油，避免了对比文件一中可能出现的轻质油挥发的状况。

Description

一种干馏煤气轻质油深度回收装置
技术领域
本发明属于煤炭、页岩油、石油化工等行业的轻质油深度回收装置，具体涉及一种干馏煤气轻质油深度回收装置。
背景技术
由于世界人口和发展中国家例如中国工业进程加快，全球能源消耗以3％的速度增长，并在今后较长的时间内将可能维持这个增长速度。在这种情况下，目前全球已经探明的一次能源的储量预计在100年内将会耗尽。因此，全球积极开发新型节能降耗工艺技术路线势在必行。国际上煤炭、油页岩资源丰富，用途较广，开发利用时间也比较早，但多年以来，由于原油价格低，相对来说生产及加工业页岩油成本较高，故并不被大多数国家所重视。随着我国和国际油页岩加工利用技术的发展及中国经济的高速发展，每年进口石油量比例逐渐增加。近几年来，国际石油市场价格大幅度攀升，使国内外石油厂商纷纷寻找代替石油资源，煤焦油、页岩油再次成为代替的首选。目前干馏煤气经过文氏管旋流塔的冷却洗涤，煤气温度在40～50℃之间，煤气中尚含有大量的低凝点的轻质油无法回收。如何提高干馏煤气中油的回收率是摆在兰炭、页岩油企业的一个老大难问题。
专利号为201310169574.7的发明专利“一种轻质焦油回收装置”，采用真空泵在蒸发器内形成真空的方法制取冷却水，工业化时采用蒸汽喷射制冷的方法制取冷却水。在处理气量较大时，如利用真空泵需消耗巨大的电能，得不偿失。如采用蒸汽喷射制冷，对于一些尾气温度较低的干馏炉需要温度在10℃以下的冷却水才能达到大量回收轻质油的目的，采用蒸汽喷射制冷很难获得满足要求的冷却水。
另外该专利采用两级换热器和两级油水分离器投资成本较高。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种干馏煤气轻质油深度回收装置，解决目前干馏煤气尾气中的轻质油无法回收造成的资源浪费问题，同时降低干馏煤气尾气的含水量以提高煤气的发热量。
技术方案
一种干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于包括油水分离器3、高效换热器4、油雾过滤器5、电捕焦油器进口水封6、电捕焦油器7、电捕焦油器出口水封8和冷却塔9；煤气总管的煤气管连接高效换热器4顶部的进气口，高效换热器4底部的冷却煤气出气口连接油雾过滤器5的进气口，油雾过滤器5煤气出口连接电捕焦油器进口水封6，电捕焦油器进口水封6连接电捕焦油器7的进口，电捕焦油器7的出口连接电捕焦油器出口水封8，电捕焦油器出口水封8的出口输出处理后的洁净煤气；高效换热器4底部的油水混合物出口和油雾过滤器5的油水混合物出口连接油水分离器3，油水分离器3的出油口输出轻质油；高效换热器4底部的出水口和油水分离器3的出水口分别排除冲洗水和油水混合物中分离出的水；高效换热器4的下端的冷却水进口连接冷却塔的出水口，高效换热器4的上端的冷却水出口连接冷却塔的进水口。
在油水分离器3的出油口连接中间油罐2，中间油罐2的输出连接呼吸罐1，轻质油进入中间油罐2的过程中将其中的空气排入呼吸罐1，中间油罐装满时关闭中间油罐与呼吸罐之间的阀门，打开呼吸罐；同时打开中间油罐底部通向成品油库的管道阀门，油在油泵的作用下通过管道运往成品油库。
高效换热器4的上端设有冲洗水进水口。
所述高效换热器4包括第一级换热器11、密封隔板13、通流隔板14、折流箱15和第二级换热器19；上端设有进气口21，下端设有出气口10，中间为串联的两级换热器：第二级换热器19和第一级换热器11；第一级换热器11的下端设有第一级换热 器进水口12，上端设有第一级换热器出水口16；第二级换热器19的下端设有第二级换热器进水口17，上端设有第二级换热器出水口20。
所述换热器采用并联的换热管组成，换热管的两端设有折流箱15，折流箱15的两端设有密封隔板13，折流箱15的中部设有通流隔板14。
所述换热管采用公称直径为26mm材质为Q235-B的换热管。
所述油水分离器3包括外部壳体23、外部隔板24、内部隔板25和底板30；外部壳体23与底板30构成内腔体，内腔体的上端插入油水混合物进口管28，油水混合物进口管28的下端设有喷洒口29；外部壳体23一侧的上部设有油出口27，另一侧的下部设有水出口26；外部隔板24和内部隔板25位于喷洒口29与水出口26之间，外部隔板24位于水出口26一侧，在板的上端设有通孔；内部隔板25位于喷洒口29一侧，在板的下端设有通孔。
所述油雾过滤器5包括外形为圆柱形的本体、多层滤网33、油回收挡板35和蒸汽吹扫孔36；本体的上端设有出气口34，中部设有进气口32；进气口32的上部设有多层滤网33，多层滤网33一侧的本体壳体上设有的蒸汽吹扫孔36；下部的本体壳体上设有油水混合物出口31，油回收挡板35位于本体内油水混合物出口31的下部，本体壳体的下部设有冲洗水出口37；所述油回收挡板35位于出油孔一侧低于另一侧；所述多层滤网33直径与本体内径相等，且弯折成漏斗状。
有益效果
本发明提出的一种干馏煤气轻质油深度回收装置，通过冷却干馏煤气尾气的方法使尾气中的气态轻质油和水蒸汽冷凝，进而回收轻质油，提高煤气发热量，为企业创造更大的经济效益。
本发明在尾气温度较高且当地年平均气温较低时采用自然能降低尾气温度，投资成本低效益好；在尾气温度较低且年平均气温较高的情况下，采用蒸汽型溴化锂吸收 式制冷机组能够制取符合要求的冷却水。
本发明所采用的高效换热器和油水分离器，只需经过一级换热器冷却尾气，之后经过油雾过滤器，高效换热器和油雾过滤器回收的油量与对比文件一基本相同，油雾过滤器的造价比高效换热器低了许多。本发明的油水分离器分离效果好，仅需一级油水分离就能获得纯度较高的轻质油。
本发明中间油罐的设计保证了回收尽可能多的轻质油，避免了对比文件一中可能出现的轻质油挥发的状况。
有益效果：
1、油收效率高，经实测每立方米尾气可回收7g轻质油，大幅度提高企业的经济效益；
2、在回收轻质油的同时将干馏煤气中的水蒸气冷凝排出，提高了煤气的热值，洁净的煤气给脱硫及后系统生产带来好处。
3、该装置系统阻力低<1000pa，无三废排放。
4、工艺流程简单，操作简便，运行可靠性高，运行成本低廉；回收周期短。
附图说明
图1：本发明干馏煤气轻质油深度回收装置的系统示意图；
1、呼吸罐；2、中间油罐；3、油水分离器；4、高效换热器；5、油雾过滤器；6、电捕焦油器进口水封；7、电捕焦油器；8、电捕焦油器出口水封；9、冷却塔；a代表来自煤气总管的煤气；b代表高效换热器的冲洗水；c代表高效换热器的冷却水；d代表来自高效换热器和油雾过滤器的油水混合物；e代表经过油水分离器分离出的轻质油；f代表经过油水分离器分离出的水；
图2：图1中的高效换热器4的示意图；
10.出气口；11.第一级换热器；12.第一级换热器进水口；13.密封隔板；14.通流隔 板；15.折流箱；16.第一级换热器出水口；17.第二级换热器进水口；18.焊接处；19.第二级换热器；20.第二级换热器出水口；21.进气口；
图3：图2中的折流箱15的示意图；
13.密封隔板；14.通流隔板；22.换热管；
图4：图1中的油水分离器3的结构图
23.外部壳体；24.外部隔板；25.内部隔板；26.水出口；27.油出口；28.油水混合物进口管；29.喷洒口；30.底板；
图5：图1中的油雾过滤器5的结构图
31.出油孔；32.进气口；33.多层滤网；34.出气口；35.油回收挡板；36.蒸汽吹扫孔；37.冲洗水出口。 
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明实施例解决其技术问题采用的技术方案是：利用制冷循环将干馏煤气尾气温度降低，使尾气中的轻质油和水蒸气冷凝，继而进行油水分离，回收轻质油。本发明装置包括：呼吸罐、中间油罐、油水分离器、高效换热器、油雾过滤器、冷却塔、蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组、油泵、冷却塔给水泵、循环水泵。考虑到目前兰炭、油页岩企业所使用的系统中包括电捕焦油器，所以本发明流程中也将电捕焦油器包含进来，实际上高效换热器和油雾过滤器可以替代电捕焦油器的作用。经过文氏管旋流板塔冷却洗涤收油后的煤气通过管道通入高效换热器顶部，高效换热器煤气出口与油雾过滤器进口通过管道连接，油雾过滤器煤气出口通过管道与电捕焦油器进口水封相连，电捕焦油器进口水封通过管道与电捕焦油器进口相连，电捕焦油器出口通过管道与电捕焦油器出口水封相连，电捕焦油器出口水封通过管道与电厂等外部系统相连。高效换热器冷却水进口通过管道与冷却塔出水口相连，高效换热器冷却水出口通过管 道与冷却塔进水口相连。高效换热器、油雾过滤器的油水混合物出口通过管道与油水分离器相连，在油水分离器中进行油水分离，分离后的成品油含水<0.1％通过管道进入中间油罐，后经油泵输送到成品油库；油水分离器分离出的水含油<0.1％通过管道与地沟相连进入原厂内的冷却水池中。考虑到轻质油暴露在空气中易挥发的特点，本发明特别设计了呼吸罐和中间油罐。中间油罐和呼吸罐通过管道和阀门相连，中间油罐和成品油库通过管道相连，在中间油罐与成品油库连接的管道上装有输油泵，在冷却塔出水口与高效换热器冷却水进口连接的管道上装有循环水泵，在冷却塔进水口与高效换热器冷却水出口装有冷却塔给水泵。本发明专利适用于目前国内使用的兰炭、油页岩干馏炉，但考虑到部分干馏炉尾气温度较低且当地年平均气温较高，在这些地区使用该装置利用自然能降温回收轻质油的目的是行不通的，因此需加装蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组，制冷机组的冷却水出口与高效换热器冷却水进口通过管道相连，高效换热器冷却水出口与制冷机组冷却水进口通过管道相连构成水循环。
所述高效换热器分两级，具体结构如附图2所示，在不引入制冷机组的情况下，第一级换热器出水口附图2中16及第二级换热器进水口附图2中17均关闭，两级换热器串联使用，来自冷却塔的冷却水从第一级换热器进水口附图2中12流入，从第二级换热器出水口附图2中20流出。在引入制冷机组的情况下，打开第一级换热器出水口附图2中16和第二级换热器进水口附图2中17，来自冷却塔的冷却水流经第二级换热器附图2中19，来自制冷机组的冷冻水流经第一级换热器附图2中11。两级换热器结构相同，两个密封隔板附图2中13间的部分为一个折流箱附图2中15，冷却水由进水口流入换热器换热管，当经过另一侧折流箱的通流隔板后冷却水流动方向旋转180°，流向进水口一侧的另一个折流箱，以此类推，附图2中箭头表示冷却水流动方向。折流箱中换热管排列方式如附图3所示，换热管呈叉排布置。煤气由换热器顶部进气孔进入换热器，底部通过管道将冷却后的煤气排入油雾过滤器附图1中5。
所述油水分离器外形呈圆柱型，内部隔板与外部隔板均为长方形，长边与圆柱体内壁面通过焊接相连，短边与圆柱体顶面或底面通过焊接相连，其中外部隔板上开有一个圆孔，如附图4所示。油水分离器利用油水之间的密度差进行油水分离，不需要消耗电能等其他能源，无需人工操作，工艺简单，运行可靠，成本低廉。系统运行前，需向油水分离器附图1中3内注入水，使水面高度高于油水混合物进口管一定高度，油水混合物通过进口管附图4中28进入油水分离器后，由于轻质油密度小于水，轻质油漂浮于油水分离器内部隔板附图4中25左侧空间的水面上方，当油面高度达到油出口时，轻质油排出；在此之前，水已开始越过外部隔板附图4中24从水出口附图4中26排出；由此过程达到油水分离的目的。为防止因油水混合物流速过快冲击油水分离器底板附图4中30导致部分油水混合物越过内部隔板附图4中25后经水出口排出，油水分离器油水混合物进口管附图4中28底部用钢板密封，油水混合物进口管下部开8个均布喷洒孔附图4中29使油水混合物从喷洒孔向四周喷出。
所述油雾过滤器附图1中5，外形呈圆柱形，油回收挡板附图5中35为椭圆形钢板，通过焊接与油雾过滤器壳体内侧相连，油回收挡板安装时与水平方向有一定角度；多层滤网附图5中33为圆形，直径与壳体内径相等，将滤网中心部分弯折成漏斗状后通过螺栓与焊接在壳体内侧的圆孔相连。考虑到经过高效换热器附图1中4后，一部分油冷凝为液滴但因颗粒较小被气流裹挟，无法在高效换热器中回收，因此设置油雾过滤器，通过多层滤网来捕捉这部分油滴，提高油回收率。来自高效换热器的煤气由进气口附图5中32进入油雾过滤器，煤气通过多层滤网附图5中33时，煤气中所含油滴汇集至滤网中心后自然滴落到油回收挡板上，再经过出油孔附图5中31流向油水分离器；煤气则经过出气口附图5中34通过管道送往电捕焦油器进口水封附图1中6。考虑到滤网使用一段时间后会堵塞的问题，油雾过滤器上还装设了蒸汽吹扫孔附图5中36，出气口还布置了冲洗水管，定期用蒸汽吹扫滤网后通入冲洗水冲洗滤网，冲洗 水由冲洗水出口附图5中37排出。
本发明的运行过程：
煤气附图1中a所示通过管道进入高效换热器附图1中4的进气口附图2中21，在高效换热器附图1中4中与来自冷却塔附图1中9的冷却水附图1中c进行换热，煤气温度降低，部分轻质油和水蒸气冷凝形成油水混合物排出，煤气经过高效换热器出气口附图2中10离开高效换热器后进入油雾过滤器附图1中5，这时又有一部分轻质油和水蒸气冷凝形成油水混合物排出，来自高效换热器和油雾过滤器的油水混合物汇集(附图1中d)进入油水分离器附图1中3的进口管附图4中28,经油水分离器分离后油附图1中e经过油出口附图4中27进入中间油罐附图1中2，轻质油进入中间油罐附图1中2的过程中将其中的空气排入呼吸罐附图1中1，中间油罐装满时关闭中间油罐与呼吸罐之间的阀门，打开呼吸罐；同时打开中间油罐底部通向成品油库的管道阀门，油在油泵的作用下通过管道运往成品油库，油水混合物中的水经油水分离器分离后附图1中f经过水出口附图4中26排入地沟。
经过高效换热器、油雾过滤器后深度处理后的洁净煤气分别经过电捕焦油器进口水封附图1中6、电捕焦油器附图1中7、电捕焦油器出口水封附图1中8后送往发电厂。
来自冷却塔附图1中9的冷却水进入高效换热器与煤气换热后重新回到冷却塔降温冷却，构成闭循环。针对部分油页岩干馏炉出口煤气温度较低且当地年平均气温较高的情况，在附图1所示系统基础上添加溴化锂吸收式制冷机组，制冷机组产生的冷却水在循环水泵的作用下通过管道进入第一级换热器附图2中11，换热后的冷却水流回制冷机组；来自冷却塔的冷却水进入第二级换热器附图2中19，换热后冷却水通过管道流回冷却塔。
考虑到本发明使用的高效换热器为管壳式换热器，冷却水在管内流动，煤气在管 外流动，运行过程中煤气中的杂质可能堵塞换热器，因此对换热器、油雾过滤器加装蒸汽吹扫装置及热氨水冲洗装置。定期对换热器进行冲洗，冲洗水附图1中b冲洗过换热器后排入地沟。
当电捕焦油器需要进行检修时，向电捕焦油器进口水封和电捕焦油器出口水封中分别注水，煤气从旁路管道绕过电捕焦油器通往电厂等外部系统。
本发明实施例的高效换热器处理气量为12500m3/h，与现有的处理同样气量的换热器相比，我公司设计的换热器具有高度低，占地面积小，重量轻，钢材耗量小，换热效果好等优点。我公司设计的高效换热器占地面积约为2.5m2，高度约为12m，重量约为22t，换热器采用公称直径为26mm材质为Q235-B的换热管，换热管内注入温度为17℃的水可将温度为50℃的干馏煤气尾气冷却至21℃。

Claims (8)

1.一种干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于包括油水分离器(3)、高效换热器(4)、油雾过滤器(5)、电捕焦油器进口水封(6)、电捕焦油器(7)、电捕焦油器出口水封(8)和冷却塔(9)；煤气总管的煤气管连接高效换热器(4)顶部的进气口，高效换热器(4)底部的冷却煤气出气口连接油雾过滤器(5)的进气口，油雾过滤器(5)煤气出口连接电捕焦油器进口水封(6)，电捕焦油器进口水封(6)连接电捕焦油器(7)的进口，电捕焦油器(7)的出口连接电捕焦油器出口水封(8)，电捕焦油器出口水封(8)的出口输出处理后的洁净煤气；高效换热器(4)底部的油水混合物出口和油雾过滤器(5)的油水混合物出口连接油水分离器(3)，油水分离器(3)的出油口输出轻质油；高效换热器(4)底部的出水口和油水分离器(3)的出水口分别排除冲洗水和油水混合物中分离出的水；高效换热器(4)的下端的冷却水进口连接冷却塔的出水口，高效换热器(4)的上端的冷却水出口连接冷却塔的进水口。
2.根据权利要求1所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：在油水分离器(3)的出油口连接中间油罐(2)，中间油罐(2)的输出连接呼吸罐(1)，轻质油进入中间油罐(2)的过程中将其中的空气排入呼吸罐(1)，中间油罐装满时关闭中间油罐与呼吸罐之间的阀门，打开呼吸罐；同时打开中间油罐底部通向成品油库的管道阀门，油在油泵的作用下通过管道运往成品油库。
3.根据权利要求1所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：高效换热器(4)的上端设有冲洗水进水口。
4.根据权利要求1所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：所述高效换热器4包括第一级换热器(11)、密封隔板(13)、通流隔板(14)、折流箱(15)和第二级换热器(19)；上端设有进气口(21)，下端设有出气口(10)，中间为串联的两级换热器：第二级换热器(19)和第一级换热器(11)；第一级换热器(11)的下端设有第一级换热器进水口(12)，上端设有第一级换热器出水口(16)；第二级换热器(19)的下端设有第二级换热器进水口(17)，上端设有第二级换热器出水口(20)。
5.根据权利要求1所述3所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：所述换热器采用并联的换热管组成，换热管的两端设有折流箱(15)，折流箱(15)的两端设有密封隔板(13)，折流箱(15)的中部设有通流隔板(14)。
6.根据权利要求1所述4所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：所述换热管采用公称直径为26mm材质为Q235-B的换热管。
7.根据权利要求1所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：所述油水分离器(3)包括外部壳体(23)、外部隔板(24)、内部隔板(25)和底板(30)；外部壳体(23)与底板(30)构成内腔体，内腔体的上端插入油水混合物进口管(28)，油水混合物进口管(28)的下端设有喷洒口(29)；外部壳体(23)一侧的上部设有油出口(27)，另一侧的下部设有水出口(26)；外部隔板(24)和内部隔板(25)位于喷洒口(29)与水出口(26)之间，外部隔板(24)位于水出口(26)一侧，在板的上端设有通孔；内部隔板(25)位于喷洒口(29)一侧，在板的下端设有通孔。
8.根据权利要求1所述干馏煤气轻质油深度回收装置，其特征在于：所述油雾过滤器(5)包括外形为圆柱形的本体、多层滤网(33)、油回收挡板(35)和蒸汽吹扫孔(36)；本体的上端设有出气口(34)，中部设有进气口(32)；进气口(32)的上部设有多层滤网(33)，多层滤网(33)一侧的本体壳体上设有的蒸汽吹扫孔(36)；下部的本体壳体上设有油水混合物出口(31)，油回收挡板(35)位于本体内油水混合物出口(31)的下部，本体壳体的下部设有冲洗水出口(37)；所述油回收挡板(35)位于出油孔一侧低于另一侧；所述多层滤网(33)直径与本体内径相等，且弯折成漏斗状。
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