CN105327550A - 一种粗煤焦油除尘净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种粗煤焦油除尘净化装置及方法，该除尘净化装置包括反冲洗过滤器、卧式螺旋离心机、渣油缓冲罐、净化焦油罐、油膏罐、真空过滤器、干燥器和蒸馏装置。反冲洗过滤器腔内设有滤芯，通过滤芯的过滤与反冲洗，实现含尘煤焦油的连续净化。反冲洗后的渣油进入卧式螺旋离心机进行液固分离，得到净化焦油和油膏。为了充分提高净化焦油的回收率，油膏采用循环溶剂进行抽提，系统最终产物为净化煤焦油和干燥的焦渣。本发明利用反冲洗过滤器、卧式螺旋离心机配合溶剂抽提系统对粗煤焦油进行除尘净化，通过分级分步处理，在保证最大程度回收煤焦油的同时，也充分提高系统的处理能力，此外，溶剂循环使用，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及能源化工领域中煤焦油的加工利用，具体涉及一种粗煤焦油除尘净化装置及方法。
背景技术
煤焦油是一种典型的分散体系，分散相以固、液、气态微粒的形式分散在分散介质中，通过有机化合物的多元混合和众多的构成体来起作用，这些分子结构决定了煤焦油以液体状态存在。然而，根据原料和工艺条件的不同，煤焦油中通常会含有不同含量的粉尘，如果直接燃烧，则浪费煤焦油资源，污染严重，利用效率也不高；如果直接利用，煤焦油中的粉尘又会对后续加工产生不良影响，例如粉尘对加氢生产设备和管道造成严重堵塞，尤其会对加氢反应器床层造成严重堵塞，因此，为了提高经济效益和社会效益，减轻煤焦油后期加工设备的负荷和工况苛刻度，改善煤焦油品质，需要对粗煤焦油进行除尘净化处理。
目前常用的煤焦油除尘设备及方法存在一定的缺陷，比如重力分离技术遇到煤焦油中细粉含量大时，则除尘所需时间长，储槽容积大，分离效率低；离心过滤技术生产能力较小，适用于分离固体颗粒浓度较浓、粒径较大(0.1～5mm)的悬浮液；其他的除尘净化工艺一定程度上存在能耗较大、操作复杂、经济效益低、产品质量不易控制以及对环境有污染等缺点。
因此，如何将含尘粗煤焦油进行更加有效、经济效益好且环保的分离处理方法，成为行业亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中对粗煤焦油除尘净化效率低等缺陷，提供一种净化效率高的粗煤焦油除尘净化装置及方法，从而有助于煤焦油的后续加工利用。
为实现上述目的，本发明的除尘净化装置包括：包括与粗煤焦油相连通的内安装有滤芯的一台或一台以上并联的反冲洗过滤器，反冲洗过滤器顶部与净化焦油罐相连，底部与渣油缓冲罐相连，净化焦油罐的出口经反冲泵与安装在反冲过滤器内的滤芯的内腔相连通，渣油缓冲罐与卧式螺旋离心机连通，卧式螺旋离心机的两个出口分别与净化焦油罐和油膏罐相连通，油膏罐的另一入口与循环溶剂相连通，出口与真空过滤器相连通，真空过滤器的焦渣经过干燥器干燥后排出，真空过滤器出口的带油溶剂与蒸馏装置相连通，经蒸馏装置蒸馏后的溶剂与循环溶剂系统相连，分离得到的焦油与净化焦油罐相连通。
所述的粗煤焦油经进料阀与反冲洗过滤器底部入口相连通，滤芯内腔与反冲洗过滤器顶部出口连通，并通过净化油第一出料阀与净化焦油罐连通。
所述的净化焦油罐的出口与反冲泵之间安装有第一反冲阀，反冲泵与反冲过滤器之间安装有第二反冲阀，反冲洗过滤器底部经排污阀与渣油缓冲罐相连通。
所述的渣油缓冲罐与卧式螺旋离心机之间还依次安装有渣油出料阀、渣油泵和渣油进料阀。
所述的卧式螺旋离心机油相经净化油第二出料阀与净化焦油罐相连，固相经油膏出料阀与油膏罐连通。
所述的油膏罐内设有搅拌器，顶部设有与循环溶剂相连的入口，底部设有与真空过滤器相连的出口，循环溶剂通过溶剂泵进入油膏罐。
所述的蒸馏装置与净化焦油罐之间安装有净化油第三出料阀。
本发明的除尘净化方法，包括以下步骤：
1)除尘：初始状态关闭所有阀门，装置除尘时打开进料阀，粗煤焦油经反冲洗过滤器底部入口进入反冲洗过滤器内的滤芯外腔，粗煤焦油中粉尘拦截到滤芯的外表面，净化煤焦油通过滤芯内腔经反冲洗过滤器顶部出口、净化油第一出料阀进入净化焦油罐；
2)反冲洗：当滤芯内外腔压差达到设定数值时，开启反冲洗程序：
首先，关闭进料阀、净化油第一出料阀，依次打开第一反冲阀、第二反冲阀和排污阀，启动反冲泵，抽取部分净化焦油罐中的净化煤焦油对滤芯进行反冲洗，反冲洗后的渣油经排污阀进入渣油缓冲罐；
3)液固分离：当渣油缓冲罐液位达到设定值时，开启液固分离程序：
首先，打开渣油出料阀、渣油进料阀、净化油第二出料阀和油膏出料阀；其次，开启卧式螺旋离心机和渣油泵，渣油从渣油缓冲罐进入到卧式螺旋离心机中进行液固分离，分离出的净化焦油进入净化焦油罐，分离出的油膏进入油膏罐；
4)溶剂抽提：采用溶剂溶解抽提油膏中残留的煤焦油组分：
开启溶剂泵，循环溶剂经溶剂泵进入油膏罐，油膏罐中的搅拌器不断进行搅拌，抽提后的液固混合物进入真空过滤器，滤液经蒸馏装置回收溶剂，回收的溶剂进入循环溶剂系统，去除溶剂的净化煤焦油经净化油第三出料阀进入净化焦油罐，真空过滤器排出的滤饼经干燥器烘干后得到不含油、干燥的焦渣。
所述的循环溶剂采用的溶剂为低沸点、高溶解性的丙酮、二氯甲烷或石油醚。
所述的粗煤焦油进料温度为30～80℃，进料压力为0.1～2.0MPa；所述的真空过滤器操作温度为20～30℃，操作压力为5～50kPa；所述的净化焦油罐和渣油缓冲罐通入50～80℃低压蒸汽伴热；所述的干燥器操作温度为60～90℃。
本发明的有益效果如下：
1)将过滤除尘技术、离心除尘技术以及抽提萃取技术有效结合起来，通过含尘煤焦油的分级分步处理即反冲洗过滤器对粗煤焦油进行一级除尘处理，反冲洗后的渣油通过卧式螺旋离心机进行二级除尘处理，最后得到的油膏通过循环溶剂系统进行三级除尘处理，发挥各除尘技术的优势，形成一种处理能力高、油品回收率高、运行稳定可靠的粗煤焦油净化除尘方法。
2)装置处理能力灵活，可根据粗煤焦油的处理量适当增加或减少反冲洗过滤器并联数量，实现不同规模的粗煤焦油除尘净化。
3)经过溶剂抽提后的焦渣为不含油、干燥的焦渣，实现最大程度回收粗煤焦油中液体收率的方法。
4)溶剂循环系统密闭进行，基本没有溶剂损失，工艺节能环保。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1、粗煤焦油；2、进料阀；3、反冲洗过滤器；4、滤芯；5、第二反冲阀；6、反冲洗过滤器顶部出口；7、净化油第一出料阀；8、净化焦油罐；9、第一反冲阀；10、反冲泵；11、排污阀；12、反冲洗过滤器底部入口；13、渣油缓冲罐；14、渣油出料阀；15、渣油泵；16、渣油进料阀；17、卧式螺旋离心机；18、第二出料阀；19、油膏出料阀；20、搅拌器；21、油膏罐；22、溶剂泵；23、循环溶剂系统；24、真空过滤器；25、干燥器；26、焦渣；27、蒸馏装置；28、净化油第三出料阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1，本发明的装置包括内安装有滤芯4的一台或一台以上并联的反冲洗过滤器3，粗煤焦油1经进料阀2与反冲洗过滤器底部入口12相连通，滤芯4内腔与反冲洗过滤器顶部出口6连通，并通过净化油第一出料阀7与净化焦油罐8连通，反冲洗过滤器3底部经排污阀11与渣油缓冲罐13相连通，净化焦油罐8的出口依次经第一反冲阀9、反冲泵10及第二反冲阀5与安装在反冲过滤器3内的滤芯4的内腔相连通，渣油缓冲罐13出口依次经渣油出料阀14、渣油泵15及渣油进料阀16与卧式螺旋离心机17连通，卧式螺旋离心机17油相经净化油第二出料阀18与净化焦油罐8相连，固相经油膏出料阀19与油膏罐21连通，油膏罐21内设有搅拌器20，顶部设有与循环溶剂系统23相连的入口，底部设有与真空过滤器24相连的出口，循环溶剂系统23通过溶剂泵22进入油膏罐21，真空过滤器24的焦渣26经过干燥器25干燥后排出，真空过滤器24出口的带油溶剂与蒸馏装置27相连通，经蒸馏装置27蒸馏后的溶剂与循环溶剂系统23相连，分离得到的焦油经净化油第三出料阀28与净化焦油罐8相连通。
本发明的滤芯4包括烧结金属粉末材质、金属纤维材质或陶瓷材质等。
本发明除尘净化装置和方法进行处理的粗煤焦油1来源于煤炭高温热解、中温热解以及低温热解后的产物，含有一定量的粉尘杂质，其中大部分为粒径较细的热解油气分离不彻底的焦渣。为了不影响煤焦油的后续加工利用，必须对粗煤焦油进行除尘净化处理。
本发明的除尘净化方法包括以下步骤：
1)除尘：初始状态关闭所有阀门，装置除尘时打开进料阀2，粗煤焦油1经反冲洗过滤器底部入口12进入反冲洗过滤器3内的滤芯4外腔，粗煤焦油1中粉尘拦截到滤芯4的外表面，净化煤焦油通过滤芯4内腔经反冲洗过滤器顶部出口6、净化油第一出料阀7进入净化焦油罐8；滤芯4包括烧结金属粉末材质、金属纤维材质或陶瓷材质等，可以过滤煤焦油中粒径大于25μm的固体颗粒；
2)反冲洗：随着过滤的进行，滤芯外表面积累的固体颗粒会增多，滤芯内外腔压差会逐渐增大，当内外腔压差达到设定数值时，开启反冲洗程序。首先，关闭进料阀2、净化油第一出料阀7，依次打开第一反冲阀9、第二反冲阀5和排污阀11，启动反冲泵10，抽取部分净化焦油罐8中的净化煤焦油对滤芯4进行反冲洗，反冲洗后的渣油经排污阀11进入渣油缓冲罐13；
3)液固分离：当渣油缓冲罐13液位达到设定值时，开启液固分离程序。首先，打开渣油出料阀14、渣油进料阀16、净化油第二出料阀18和油膏出料阀19；其次，开启卧式螺旋离心机17和渣油泵15，渣油从渣油缓冲罐13进入到卧式螺旋离心机17中进行液固分离，分离出的净化焦油进入净化焦油罐8，分离出的油膏进入油膏罐21；
4)溶剂抽提：采用溶剂溶解抽提油膏中残留的煤焦油组分。开启溶剂泵22，循环溶剂系统23中的溶剂经溶剂泵22进入油膏罐21，油膏罐21中的搅拌器20不断进行搅拌，抽提后的液固混合物进入真空过滤器24，滤液经蒸馏装置27回收溶剂，回收的溶剂进入循环溶剂系统23，去除溶剂的净化煤焦油经净化油第三出料阀28进入净化焦油罐8。真空过滤器24排出的滤饼经干燥器25烘干后得到不含油、干燥的焦渣26。
根据粗煤焦油的处理量，本发明可以灵活采用一个或多个反冲洗过滤器3并联使用。
反冲洗过滤器3对粗煤焦油进行一级除尘处理，反冲洗后的渣油通过卧式螺旋离心机17进行二级除尘处理，最后得到的油膏通过循环溶剂系统23进行三级除尘处理。
循环溶剂系统23采用的溶剂为低沸点、高溶解性溶剂，如：丙酮、二氯甲烷、石油醚等，溶剂抽提系统密闭操作，溶剂全部回收利用。
原料粗煤焦油1的进料温度为30～80℃，进料压力为0.1～2.0MPa。
净化焦油罐8和渣油缓冲罐13通入低压蒸汽伴热，伴热温度为50～80℃。
真空过滤器24的操作温度为20～30℃，操作压力为5～50kPa。
干燥器25的操作温度为60～90℃。
本发明用来处理煤化工行业各种工艺产出的含尘粗煤焦油的净化处理，尤其是粉煤热解工艺产出的高含尘煤焦油，通过过滤除尘技术、离心除尘技术以及溶剂抽提技术的有效结合，将粗煤焦油进行高效除尘净化处理，具体方法包括净化除尘、反冲洗、液固分离和溶剂抽提四个主要步骤。首先，温度为30～80℃、压力为0.1～2.0MPa的粗煤焦油1进入到反冲洗过滤器3中，反冲洗过滤器3内的滤芯4将粗煤焦油中的粉尘与煤焦油进行分离，除尘净化后的煤焦油进入到净化焦油罐8。其次，采用反冲泵10将少量净化焦油罐8中煤焦油返回到反冲洗过滤器3的滤芯4中，进行反冲洗处理，一次反冲洗的时间一般为10～30s，反冲洗出的浓缩渣油从反冲洗过滤器3进入到渣油缓冲罐13中，渣油缓冲罐13采取低压蒸汽伴热，伴热温度为50～80℃。渣油缓冲罐13中的渣油通过渣油泵送到卧式螺旋离心机17中进行液固分离，液体进入到净化焦油罐8中，固体进入到油膏罐21中。最后，通过向油膏罐21中添加溶剂，将油膏中夹带的焦油进行溶解抽提，抽提后的液固混合物进入到真空过滤器24中进行真空过滤，过滤温度为20～30℃，压力为5～50kPa。滤液经蒸馏装置27进行蒸馏处理后，轻组分溶剂返回到循环溶剂系统23中，重组分煤焦油回收到净化焦油罐8中，真空过滤器24排出的滤饼经干燥器25烘干后得到不含油的固体焦渣26。整个过程分离效率高，溶剂循环利用，操作简单，处理量灵活调节，煤焦油回收率高，达到粗煤焦油高效除尘净化的目的。
Claims (10)
1.一种粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：包括与粗煤焦油(1)相连通的内安装有滤芯(4)的一台或一台以上并联的反冲洗过滤器(3)，反冲洗过滤器(3)顶部与净化焦油罐(8)相连，底部与渣油缓冲罐(13)相连，净化焦油罐(8)的出口经反冲泵(10)与安装在反冲过滤器(3)内的滤芯(4)的内腔相连通，渣油缓冲罐(13)与卧式螺旋离心机(17)连通，卧式螺旋离心机(17)的两个出口分别与净化焦油罐(8)和油膏罐(21)相连通，油膏罐(21)的另一入口与循环溶剂(23)相连通，出口与真空过滤器(24)相连通，真空过滤器(24)的焦渣(26)经过干燥器(25)干燥后排出，真空过滤器(24)出口的带油溶剂与蒸馏装置(27)相连通，经蒸馏装置(27)蒸馏后的溶剂与循环溶剂系统(23)相连，分离得到的焦油与净化焦油罐(8)相连通。
2.根据权利要求1所述的粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：所述的粗煤焦油经进料阀(2)与反冲洗过滤器底部入口(12)相连通，滤芯(4)内腔与反冲洗过滤器顶部出口(6)连通，并通过净化油第一出料阀(7)与净化焦油罐(8)连通。
3.根据权利要求1所述的粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：所述的净化焦油罐(8)的出口与反冲泵(10)之间安装有第一反冲阀(9)，反冲泵(10)与反冲过滤器(3)之间安装有第二反冲阀(5)，反冲洗过滤器(3)底部经排污阀(11)与渣油缓冲罐(13)相连通。
4.根据权利要求1所述的粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：所述的渣油缓冲罐(13)与卧式螺旋离心机(17)之间还依次安装有渣油出料阀(14)、渣油泵(15)和渣油进料阀(16)。
5.根据权利要求1所述的粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：所述的卧式螺旋离心机(17)油相经净化油第二出料阀(18)与净化焦油罐(8)相连，固相经油膏出料阀(19)与油膏罐(21)连通。
6.根据权利要求1所述的粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：所述的油膏罐(21)内设有搅拌器(20)，顶部设有与循环溶剂(23)相连的入口，底部设有与真空过滤器(24)相连的出口，循环溶剂(23)通过溶剂泵(22)进入油膏罐(21)。
7.根据权利要求1所述的粗煤焦油除尘净化装置，其特征在于：所述的蒸馏装置(27)与净化焦油罐(8)之间安装有净化油第三出料阀(28)。
8.一种粗煤焦油除尘净化方法，其特征在于包括以下步骤：
1)除尘：初始状态关闭所有阀门，装置除尘时打开进料阀(2)，粗煤焦油(1)经反冲洗过滤器底部入口(12)进入反冲洗过滤器(3)内的滤芯(4)外腔，粗煤焦油(1)中粉尘拦截到滤芯(4)的外表面，净化煤焦油通过滤芯(4)内腔经反冲洗过滤器顶部出口(6)、净化油第一出料阀(7)进入净化焦油罐(8)；
2)反冲洗：当滤芯内外腔压差达到设定数值时，开启反冲洗程序：
首先，关闭进料阀(2)、净化油第一出料阀(7)，依次打开第一反冲阀(9)、第二反冲阀(5)和排污阀(11)，启动反冲泵(10)，抽取部分净化焦油罐(8)中的净化煤焦油对滤芯(4)进行反冲洗，反冲洗后的渣油经排污阀(11)进入渣油缓冲罐(13)；
3)液固分离：当渣油缓冲罐(13)液位达到设定值时，开启液固分离程序：
首先，打开渣油出料阀(14)、渣油进料阀(16)、净化油第二出料阀(18)和油膏出料阀(19)；其次，开启卧式螺旋离心机(17)和渣油泵(15)，渣油从渣油缓冲罐(13)进入到卧式螺旋离心机(17)中进行液固分离，分离出的净化焦油进入净化焦油罐(8)，分离出的油膏进入油膏罐(21)；
4)溶剂抽提：采用溶剂溶解抽提油膏中残留的煤焦油组分：
开启溶剂泵(22)，循环溶剂系统(23)中的溶剂经溶剂泵(22)进入油膏罐(21)，油膏罐(21)中的搅拌器(20)不断进行搅拌，抽提后的液固混合物进入真空过滤器(24)，滤液经蒸馏装置(27)回收溶剂，回收的溶剂进入循环溶剂系统(23)，去除溶剂的净化煤焦油经净化油第三出料阀(28)进入净化焦油罐(8)，真空过滤器(24)排出的滤饼经干燥器(25)烘干后得到不含油、干燥的焦渣(26)。
9.根据权利要求8所述的粗煤焦油除尘净化方法，其特征在于：所述的循环溶剂系统(23)采用的溶剂为低沸点、高溶解性的丙酮、二氯甲烷或石油醚。
10.根据权利要求8所述的粗煤焦油除尘净化方法，其特征在于：所述的粗煤焦油(1)进料温度为30～80℃，进料压力为0.1～2.0MPa；所述的真空过滤器(24)操作温度为20～30℃，操作压力为5～50kPa；所述的净化焦油罐(8)和渣油缓冲罐(13)通入50～80℃低压蒸汽伴热；所述的干燥器(25)操作温度为60～90℃。
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