CN104804777B - 一种粉煤热解/干馏油气的除尘装置及除尘方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉煤热解/干馏油气的除尘装置和除尘方法，包括顺次连接的：除尘预处理单元，包括至少两级串联的旋风分离器；油气过滤器，为密闭的罐体，内部自上而下依次设置，喷嘴，设于罐体的顶部，与外界连通；文氏管，对应竖直设置于喷嘴下方；净油气室，垂直文氏管设置，内部设有与净油气室的上管板、下管板密封连接的空心滤芯组；集气室，与滤芯同轴连通；灰斗，下端设置有卸灰阀；喷砂罐，为密闭的罐体，顶部设有砂料进口通过砂料预热器与砂料管道进口连通，顶部和下侧部分别设置有气体进口通过反吹气体预热器与反吹气体管道进口连通，底部设有的砂料出口与油气过滤器连通。解决现有装置油气除尘效果差、效率低和运行不稳定等问题。

Description

一种粉煤热解/干馏油气的除尘装置及除尘方法

技术领域

本发明属于煤化工含尘油气高温干法除尘技术领域，具体涉及一种粉煤热解/干馏制取煤焦油过程中所产生的高温油气的除尘装置及除尘方法。

背景技术

近年来，随着采煤机械化的提高，粉煤比重越来越大，粉煤市场价格只有块煤价格的三分之一，若以粉煤为原料生产化工产品则优势明显，但粉煤热解或干馏过程中的油气和焦粉的分离技术，目前仍然没有有效的分离手段，严重制约着该产业的发展。

现阶段对粉煤热解/干馏工艺中焦粉和油气的分离方法一般主要有如下几种：第一种方法是采用组合式的旋风分离器分离，但旋风分离器的压降一般比较高，对于5-10um以下的尘粒捕集效率低，只能达到60-80％左右，并且对于产生的大量油泥也无法分离，故旋风分离器一般只能作为预除尘设备；第二种方法是颗粒除灰法，颗粒层不仅磨损严重，而且油气易结焦堵塞，致使颗粒层无法长期稳定运行；第三种方法是采用传统的陶瓷、粉末金属管自动反吹过滤分离，高温下的含尘油气在管表面析碳结焦会使压差不断升高，反吹无法使滤饼脱落，致使装置不能长周期运行。

中国专利文献CN103265978A公开了一种中低温干馏煤气催化裂解和除尘一体化的系统及方法，采用移动颗粒床除尘器以及多个并列的金属过滤器对干馏煤气裂解和除尘，具体公开了金属过滤器的再生过程，其中从氮气源引出高温氮气和吹扫气体进入金属过滤器，高温氮气对金属过滤器进行脉冲式反向吹扫，高温氮气为480-550℃，吹扫气体和灰渣从金属过滤器底部排出，然后关闭氮气源，向金属过滤器中通入高温烟气吹扫，高温烟气的温度为600-650℃，含氧气浓度为5％，最后将吹扫气源切换为氮气吹扫数次，将金属过滤器中的烟气全部置换为氮气，金属过滤器的系统温度维持在480-550℃。上述方案中实现了金属过滤器的再生，一定程度上恢复了金属过滤器的膜通量，避免了粉尘堆积在金属过滤器上造成堵塞，影响油气除尘的问题。然而上述方案中虽然通过高温含氧烟气可以将金属过滤器上黏附的结焦或油泥氧化，能够在一定程度上去除结焦，缓解结焦堵塞金属过滤器的问题，增大金属过滤器的膜通量，提高油气的过滤效率，但是由于焦油容易和粉尘混在一起形成油泥淤积在过滤器上，高温含氧烟气只能氧化油泥表面的焦油，而对于油泥深层的焦油并不能氧化，并且由于油泥深层焦油对于粉尘的黏附，表面的粉尘也不容易在气体反吹作用下脱落，因此即使采用高温含氧烟气吹扫后，金属过滤器上仍然会存在一定的油泥层，并不能彻底的将金属过滤器上的油泥去除，进而影响油气的除尘过滤，长时间之后，金属过滤器上的油泥层会越积越厚，直至气体反吹也不能有任何效果，导致金属过滤器严重堵塞，油气过滤效果差，整个系统运行不稳定，并且由于其采用的吹扫气体中包括含氧烟气，在吹扫后，需将含氧烟气置换出去，导致工艺步骤繁琐，且若含氧烟气置换不彻底，在油气除尘过程中，干馏煤气和含氧烟气容易形成爆炸性气体，危险系数大，操作不安全。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中含尘油气除尘装置过滤分离粉煤热解/干馏油气过程中焦粉和油气的分离效果差、效率低和运行不稳定等问题，进而提供一种分离效果理想、运行稳定安全和效率高的粉煤热解/干馏油气的除尘装置。

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种利用上述粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种粉煤热解/干馏油气的除尘装置，包括顺次连接的：

除尘预处理单元，与高温油气管道连通，包括至少两级串联的旋风分离器，用于对粉煤热解/干馏油气进行粗除尘；

油气过滤器，所述油气过滤器为密闭的罐体，内部自上而下依次设置，喷嘴，设于罐体的顶部，并通过高温含砂气体进口管道与罐体外部连通，所述的高温含砂气体进口管道上设有脉冲控制阀；文氏管，对应竖直设置于所述喷嘴下方；净油气室，垂直于所述文氏管设置，内部设有与所述净油气室的上管板、下管板密封连接的由若干并列设置的空心滤芯形成的空心滤芯组，所述空心滤芯组对应竖直设置于所述文氏管下方；集气室，与所述滤芯同轴连通；灰斗，下端设置有卸灰阀，用于收集和排出粉尘和焦油泥；所述油气过滤器用于对粉煤热解/干馏油气进行精除尘；

喷砂罐，所述喷砂罐为密闭的罐体，所述喷砂罐的顶部设有砂料进口通过砂料预热器与砂料管道进口连通，所述喷砂罐的顶部和下侧部分别设置有一级气体进口和二级气体进口，所述一级气体进口和二级气体进口通过反吹气体预热器与反吹气体管道进口连通，所述喷砂罐的底部设有的砂料出口通过高温含砂气体管道与高温含砂气体进口管道连通，进而与所述油气过滤器连通，所述高温含砂气体管道上设有喷砂气体控制阀，用于以高温含砂气体吹扫所述空心滤芯组内表面上粘附的粉尘和焦层。

所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述反吹气体预热器还通过扫线气体管道与所述喷砂气体控制阀和所述脉冲控制阀之间的高温含砂气体管道连通，所述扫线气体管道上设有气体扫线控制阀。

所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述滤芯为铝系金属间化合物非对称金属材料制成的过滤膜。

所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述过滤膜孔径为5μm-15μm，优选10μm，孔隙率为35％-45％，优选40％，膜厚度为100μm-150μm，优选120μm。

所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述滤芯为筒状，其直径为￠40mm-￠80mm，优选的为￠60mm。

所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述旋风分离器和所述油气过滤器外部设有烟气夹套，所述烟气夹套上设有热风进口管道和热风出口管道。

本发明还提供了一种利用所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法，包括如下步骤：

1)将待除尘的粉煤热解/干馏油气通入所述除尘预处理单元中进行粗除尘，随后通过所述油气过滤器的集气室中进入所述空心滤芯组，经所述滤芯内表面过滤后进入所述净油气管道排出进入下一工序；

2)待所述油气过滤器压差达到设定值3～10KPa时，将反吹气体经所述反吹气体预热器加热至400～450℃，再将砂料经砂料预热器加热至400～450℃，将所述反吹气体和所述砂料通入所述喷砂罐内充分混合流化后，打开控制阀，通入所述油气过滤器中，高温含砂气体流经文氏管，进入所述空心滤芯组，冲击所述滤芯内表面堆积的粉尘和焦油，实现所述滤芯的再生。

所述的方法，还包括在滤芯再生完成后，先关闭喷砂气体控制阀，然后打开所述扫线气控制阀将管道中的残余砂料颗粒吹入所述油气过滤器内的步骤。

所述的方法，所述反吹气体是净煤气、蒸汽、氮气或无氧烟气。

所述的方法，所述反吹气体的流速为，所述砂料的流速为300m/s-400m/s，优选的为340m/s。

所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述砂料为石英砂、金刚砂、铜矿砂、铁砂、海沙、黄沙中的任意一种或两种组成，所述粒径分布为0.5～2mm。

所述的粉煤热解/干馏油气是指粉煤热解油气或粉煤干馏油气。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

(1)本发明所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，包括除尘预处理单元，包括至少两级串联的旋风分离器；油气过滤器，在密闭的罐体内自上而下依次设置，喷嘴，设于罐体的顶部，通过控制阀与所述喷砂罐连通；文氏管，竖直设置于所述喷嘴下方；净油气管道，垂直于所述文氏管，内部分别设有与所述油气管道的上、下管板密封连接的由若干并列设置的空心滤芯形成的空心滤芯组，所述空心滤芯组对应竖直设置于所述文氏管下方；集气室，设置于所述净油气管道下部，并与滤芯连通；灰斗，设置于所述集气室底部，下端设置有卸灰阀；喷砂罐，其砂料进口通过砂料预热器与砂料管道进口连通，喷砂罐上还设置有气体进口，气体进口通过反吹气体预热器与反吹气体管道进口连通，喷砂罐的砂料出口通过控制阀与所述油气过滤器连通；本发明通过采用旋风分离器对粉煤热解/干馏油气进行粗除尘，降低油气过滤器的负担，延长滤芯的使用寿命，经粗除尘的油气经滤芯过滤净化，大大提高了除尘效果，除尘效率达到了99.9％，当过滤到一段时间后，滤芯表面会堆积一定厚度的粉尘和焦油层，然后利用喷砂罐中喷出的高温含砂气体反吹滤芯内表面，在反吹时气体从喷嘴进入油气过滤器后形成一个负压区，产生了卷吸周围气体的引射效果，增强去除滤芯内表面的粉尘和焦油层的能力，恢复滤芯的膜通量，实现滤芯的再生，避免了由于粉尘和焦油堵塞滤芯，造成油气除尘效果差、系统无法长期稳定运行、过滤效率低和能耗高等问题；

(2)本发明所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述反吹气体预热器还通过气体扫线控制阀与所述喷砂气体控制阀和所述脉冲控制阀之间的管路连通，当停止使用高温含砂气体反吹油气过滤器时，可以将管道内残留的砂料颗粒吹入油气过滤器内，避免了残留在管路内的砂料颗粒对脉冲控制阀的损坏；

(3)本发明所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述滤芯为高精度的铝系金属间化合物非对称金属材料制成的过滤膜，适合于所述粉煤热解/干馏油气的除尘；

(4)本发明所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，所述旋风分离器和所述油气过滤器外部设有烟气夹套，所述烟气夹套上设有热风进口管道和热风出口管道，通过控制烟气温度高于油气的温度，防止油气中的重组分冷凝析出和结焦；

(5)本发明所述的利用所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法，通过采用旋风分离器对粉煤热解/干馏油气进行粗除尘，降低油气过滤器的负担，延长滤芯的使用寿命，经粗除尘的油气经滤芯过滤净化，大大提高了除尘效果，除尘效率达到了99.9％，当过滤到一段时间后，滤芯表面会堆积一定厚度的粉尘和焦油层，然后可以利用喷砂罐中喷出的高温含砂气体反吹滤芯内表面，在反吹时气体从喷嘴进入油气过滤器后形成一个负压区，产生了卷吸周围气体的引射效果，增强去除滤芯内表面的粉尘和焦油层的能力，恢复滤芯的膜通量，实现滤芯的再生，避免了由于粉尘和焦油堵塞滤芯，造成油气除尘效果差、系统无法长期稳定运行、过滤效率低和能耗高等问题；

(6)本发明所述的利用所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法，所述反吹气体为净煤气、蒸汽、氮气或无氧烟气为安全气体，危险系数小，操作安全；

(7)本发明所述的利用所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法，所选砂料为石英砂、金刚砂、铜矿砂、铁砂、海沙和黄沙中的任意一种或两种组成，控制砂料粒径分布为0.5～2mm，保证高温含砂气体能够充分的反吹和剥落滤芯上的粉尘和焦油泥，同时又避免其由于粒径过大，对滤芯的内表面造成磨损，影响油气的除尘。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置结构示意图；

图2是本发明所述的油气过滤器的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-旋风分离器，2-油气过滤器，3-喷嘴，4-脉冲控制阀，5-文氏管，6-净油气室，7-上管板，8-下管板，9-空心滤芯组，10-集气室，11-灰斗，12-卸灰阀，13-喷砂罐，14-砂料进口，15-一级气体进口，16-二级气体进口，17-砂料管道进口，18-反吹气体预热器，19-反吹气体管道进口，20-喷砂气体控制阀，21-气体扫线控制阀，22-扫线气体管道，23-热风进口管道，24-热风出口管道，25-净油气管道，26-砂料预热器，27-砂料出口，28-高温含砂气体管道，29-高温含砂气体进口管道。

具体实施方式

如图1-2所示的一种粉煤热解/干馏油气的除尘装置，包括顺次连接的，除尘预处理单元，与高温油气管道连通，包括至少两级串联的旋风分离器1，用于对粉煤热解/干馏油气进行粗除尘；油气过滤器2，所述油气过滤器2为密闭的罐体，内部自上而下依次设置，喷嘴3，设于罐体的顶部，并通过高温含砂气体进口管道29与罐体外部连通，所述的高温含砂气体进口管道29上设有脉冲控制阀4；文氏管5，对应竖直设置于所述喷嘴3下方；净油气室6，垂直于所述文氏管5设置，内部设有与所述净油气室6的上管板7、下管板8密封连接的由若干并列设置的空心滤芯形成的空心滤芯组9，所述空心滤芯组9对应竖直设置于所述文氏管5下方；集气室10，与所述空心滤芯组9同轴连通；灰斗11，下端设置有卸灰阀12，用于收集和排出粉尘和油气缩聚反应生成的焦块；所述油气过滤器2用于对粉煤热解/干馏油气进行精除尘；喷砂罐13，所述喷砂罐13为密闭的罐体，所述喷砂罐13的顶部设有砂料进口14通过砂料预热器26与砂料管道进口17连通，所述喷砂罐13的顶部和下侧部分别设置有一级气体进口15和二级气体进口16，所述一级气体进口15和二级气体进口16通过反吹气体预热器18与反吹气体管道进口19连通，所述喷砂罐13的底部设有的砂料出口27通过高温含砂气体管道28与高温含砂气体进口管道29连通，进而与所述油气过滤器2连通，所述高温含砂气体管道28上设有喷砂气体控制阀20，用于以高温含砂气体吹扫所述空心滤芯组内表面上粘附的粉尘和焦层。

所述文氏管的规格尺寸需要根据实际工况设计计算，旋风分离器采用环流式旋风分离器或XLT/B型旋风分离器。

在上述实施例的基础上，所述反吹气体预热器18还通过扫线气体管道22与所述喷砂气体控制阀20和所述脉冲控制阀4之间的高温含砂气体管道28连通，所述扫线气体管道22上设有气体扫线控制阀21。

在上述实施例的基础上，所述滤芯为铝系金属间化合物非对称金属材料制成的过滤膜。

在上述实施例的基础上，所述过滤膜孔径为5μm-15μm，孔隙率为35％-45％，膜厚度为100μm-150μm。进一步的，所述过滤膜孔径为10μm，孔隙率为40％，膜厚度为120μm。

在上述实施例的基础上，所述滤芯为筒状，其直径为￠40mm-￠80mm。进一步的为￠60mm。

在上述实施例的基础上，所述旋风分离器1和所述油气过滤器2外部设有烟气夹套，所述烟气夹套上设有热风进口管道23和热风出口管道24。

在上述实施例的基础上，所述除尘预处理单元，与高温油气管道连通，包括两级串联的旋风分离器1，所述旋风分离器1底部设有所述灰斗11，下端设置有所述卸灰阀12，用于收集和排出粉尘。

本实施方式提供了一种利用上述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法，包括如下步骤：

1)将待除尘的粉煤热解/干馏油气通入所述一级旋风分离器1进行粗除尘，然后再进入二级旋风分离器中进行粗除尘，随后将经过粗除尘的油气通入所述油气过滤器2的集气室10中，所述油气进入到所述空心滤芯组9内，经所述滤芯内表面过滤后进入所述净油气室6中，然后由净油气管道25排出，完成对所述油气的除尘，进入下一工序；

2)待所述油气过滤器2内压差达到设定值3～10KPa时，所述压差可以通过设置在所述油气过滤器2上的压力测定装置读出，将反吹气体由反吹气体管道进口19通入所述反吹气体预热器18中加热至400～450℃，然后再将砂料由砂料管道进口17通入所述砂料预热器26中加热至400～450℃，将预热后的所述反吹气体和所述砂料分别通过砂料进口14和一级气体进口15、二级气体进口16通入所述喷砂罐13内充分混合流化后，打开所述喷砂气体控制阀20和所述脉冲控制阀4，所述反吹气体和所述砂料混合后的高温含砂气体通过高温含砂气体管道28流入所述油气过滤器2的高温含砂气体进口管道29经所述喷嘴3流经所述文氏管5，进入所述空心滤芯组9内，反吹和冲击所述滤芯内表面堆积的粉尘和焦油泥，实现所述滤芯9的再生。

在上述方法中，还包括在所述滤芯再生完成后，先关闭所述喷砂气体控制阀20，将所述反吹气体预热器18预热后的反吹气体通过扫线气体管道22通入所述喷砂气体控制阀20和所述脉冲控制阀4之间的高温含砂气体管道28中，将所述高温含砂气体管道28中的残余砂料颗粒吹入所述油气过滤器2内的步骤，所述扫线气体管道22上设有扫线气控制阀21。

在上述的方法中，所述反吹气体为净煤气、蒸汽、氮气或无氧烟气。

在上述的方法中，控制通过所述喷嘴3的所述高温含砂气体的流速为为300m/s-400m/s，进一步的为340m/s。

在上述的方法中，所述砂料为石英砂、金刚砂、铜矿砂、铁砂、海沙和黄沙中的任意一种或两种组成，所述砂料粒径分布为0.5～2mm。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，包括顺次连接的：

除尘预处理单元，与高温油气管道连通，包括至少两级串联的旋风分离器(1)，用于对粉煤热解/干馏油气进行粗除尘；

油气过滤器(2)，所述油气过滤器(2)为密闭的罐体，内部自上而下依次设置，喷嘴(3)，设于罐体的顶部，并通过罐体外部的脉冲控制阀(4)与外界连通；文氏管(5)，对应竖直设置于所述喷嘴(3)下方；净油气室(6)，垂直于所述文氏管(5)设置，内部设有与所述净油气室(6)的上管板(7)、下管板(8)密封连接的由若干并列设置的空心滤芯形成的空心滤芯组(9)，所述空心滤芯组(9)对应竖直设置于所述文氏管(5)下方；集气室(10)，与所述空心滤芯组(9)的同轴连通；灰斗(11)，下端设置有卸灰阀(12)，用于收集和排出粉尘和油气缩聚反应生成的焦块；所述油气过滤器(2)用于对粉煤热解/干馏油气进行精除尘；

喷砂罐(13)，所述喷砂罐(13)为密闭的罐体，所述喷砂罐(13)的顶部设有砂料进口(14)通过砂料预热器(26)与砂料管道进口(17)连通，所述喷砂罐(13)的顶部和下侧部分别设置有一级气体进口(15)和二级气体进口(16)，所述一级气体进口(15)和二级气体进口(16)通过反吹气体预热器(18)与反吹气体管道进口(19)连通，所述喷砂罐(13)的底部设有的砂料出口(27)通过喷砂气体控制阀(20)和所述脉冲控制阀(4)与所述油气过滤器(2)连通，用于以高温含砂气体吹扫所述空心滤芯组(9)内表面上粘附的粉尘和焦层。

2.根据权利要求1所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述反吹气体预热器(18)还通过气体扫线控制阀(21)与所述喷砂气体控制阀(20)和所述脉冲控制阀(4)之间的管路连通。

3.根据权利要求1或2所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述滤芯为铝系金属间化合物非对称金属材料制成的过滤膜。

4.根据权利要求3所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述过滤膜孔径为5μm-15μm，孔隙率为35％-45％，膜厚度为100μm-150μm。

5.根据权利要求1或2或4所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述滤芯为筒状，其直径为￠40mm-￠80mm。

6.根据权利要求1或2或4所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述旋风分离器(1)和所述油气过滤器(2)外部设有烟气夹套，所述烟气夹套上设有热风进口管道(23)和热风出口管道(24)。

7.根据权利要求4所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置，其特征在于，所述过滤膜孔径为10μm，孔隙率为40％，膜厚度为120μm；所述滤芯(9)直径为￠60mm。

8.一种利用权利要求1-7任一所述的粉煤热解/干馏油气的除尘装置除尘的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将待除尘的粉煤热解/干馏油气通入所述除尘预处理单元中进行粗除尘，随后通入所述油气过滤器(2)的集气室(10)中进入所述空心滤芯组(9)内，经所述滤芯内表面过滤后进入所述净油气室(6)由净油气管道(25)排出；

2)待所述油气过滤器(2)内压差达到设定值3～10KPa时，将反吹气体通入所述反吹气体预热器(18)中加热至400～450℃，然后再将砂料通入所述砂料预热器(26)中加热至400～450℃，将预热后的所述反吹气体和所述砂料通入所述喷砂罐(13)内充分混合流化后，打开所述喷砂气体控制阀(20)和所述脉冲控制阀(4)，所述反吹气体和所述砂料混合后的高温含砂气体通过所述喷嘴(3)流经所述文氏管(5)，进入所述空心滤芯组(9)内，反吹和冲击所述滤芯内表面堆积的粉尘和焦层，实现所述滤芯的再生。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在所述滤芯再生完成后，先关闭所述喷砂气体控制阀(20)，然后打开所述扫线气控制阀(21)，将所述喷砂气体控制阀(20)和所述脉冲控制阀(4)之间的管道中残余砂料颗粒吹入所述油气过滤器(2)内的步骤。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述反吹气体为净煤气、蒸汽、氮气或无氧烟气。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，控制通过所述喷嘴(3)的所述高温含砂气体的流速为300m/s-400m/s。

12.根据权利要求8或11所述的方法，其特征在于，所述砂料为石英砂、金刚砂、铜矿砂、铁砂、海沙和黄沙中的任意一种或两种组成，所述砂料粒径分布为0.5～2mm；通过所述喷嘴(3)的所述高温含砂气体的流速为340m/s。