CN105435509A - 应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置、净化系统及净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置、净化系统及净化工艺，本方案将高温煤焦油先通过刮盘过滤器入口进入过滤筒体中，煤焦油中的固体杂质被截留在滤芯的内表面，滤出后的煤焦油一部分进入清洗罐，一部分由煤焦油排出管路排出。当过滤介质需要清洁时，刮盘通过上下不断运动刮除介质表面沉积的固体杂质，当杂质从滤筛上脱离时，清洗盘将污垢送入壳体底部的集渣室，最后从排渣口排出，实现对滤芯的清洗。长期运行一段时间后，对滤芯进行反向清洗，以便清除滤芯内表面无法刮除的杂质。本方案的刮盘技术过滤具有封闭式过程，直接过滤无需添加助滤剂，高耐腐蚀，高过滤精度，尤其适于高粘度的流体，低能耗这些显著优点。

Description

应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置、净化系统及净化工艺

技术领域

本发明涉及高温煤焦油净化技术，具体涉及可应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置、采用该刮盘过滤装置的净化系统以及进行净化工艺。

背景技术

煤焦油又称为煤膏、煤馏油、煤焦油溶液，是煤炭高温干馏过程中的副产物，约占装炉煤的3％-4％。煤焦油为黑色粘稠液体，具有特殊臭味，相对密度1.02-1.23g/cm3。它的成分组成高达上万种，主要有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧，含氮、含硫化合物等有机物；是生产塑料、纤维、橡胶、医药、耐高温材料的重要原料。主要分为：低温煤焦油(450-550℃)、中温煤焦油(600-800℃)、高温煤焦油(1000℃)，本专利所提到的煤焦油一般是高温煤焦油。

由于煤焦油中的煤粉、焦粉和热解炭等物质的存在，对煤焦油催化加氢制取汽油、柴油存在不利影响，所以在煤焦油加工之前，必须控制其含固质量分数。高温煤焦油行业应用的分离常采用吸附、萃取精馏、超临界流体萃取、电场净化、共沸精馏、反应分离、膜分离、离心沉淀、过滤等方法中的一种或多种联用。

从煤焦油中除尘、除渣，所用原理主要是电场脱渣脱水、过滤、离心沉降等，如专利200610105277.6、200720182609.0采用了电场脱水脱渣；专利00120621.4采用滤网过滤；专利200410043708.1提到了高压和低压分离器；专利201110371877.8采用了过滤、沉降、高压电场的方法；专利201210009287.5采用了离心分离和自然沉降的方法；专利201210307558.5对煤焦油预处理采用的是自动反冲过滤器和隔膜式压滤机；专利201220635254.7则是溶剂法和离心沉降相结合；唯一采取刮盘类的是专利201010145423.4，用于重油及煤焦油脱水，该装置采取圆筒转动，固定刮刀的方式，将脱水后的油膜刮除。

上述的各种净化方案，存在整体结构复杂、过滤时需要添加助滤剂、整体的过滤精度低、以及能耗高等问题。

在实际的应用过程中，过滤产生的物料滤饼很难去除、清洗，特别是在清洗时需要整个系统停工，大大影响工作效率。

发明内容

为了解决现有煤焦油净化技术所存在的问题，本发明提供一种应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置。

基于上述的刮盘过滤装置，本发明还提供一种采用该刮盘过滤装置的高温煤焦油净化系统。

基于高温煤焦油净化系统，本发明还提供一种高温煤焦油净化工艺。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，该刮盘过滤装置包括进料段、过滤筒体、过滤芯筒以及自动清洗装置，所述进料段设置在过滤筒体的顶端，其上设置有进料口，并与过滤筒体连通；所述过滤筒体的底端设有集渣室，所述的集渣室底端设有排渣口，所述过滤筒体侧壁上设有清液出口；所述过滤芯筒设置在过滤筒体内；所述自动清洗装置设置在过滤筒体上并对滤筒体内的过滤芯筒进行自动清洗；

所述自动清洗装置包括控制装置、驱动装置装置和刮盘，所述驱动装置通过气缸支架支撑，安装在过滤筒体的上方，所述驱动装置的控制端连接控制装置，动力输出端连接活塞杆，所述的活塞杆的自由端穿过进料段后伸入过滤筒体内的过滤芯筒内，其上配合连接刮盘，所述刮盘与过滤芯筒内壁配合。

在该刮盘过滤装置的优选方案中，所述的进料口和出料口之间通过管路连有压差计，用于测定所述过滤芯筒内的压差。

进一步的，所述刮盘过滤装置的直径可在200-2000mm变化，滤芯精度为15-500μm内变化。

进一步的，所述刮盘采用四氟混合耐高温耐摩擦材料制成。

进一步的，所述驱动装置采用气缸驱动装置、液压驱动装置或者电机驱动装置。

进一步的，所述过滤芯筒采用楔形网或圆孔网。

基于上述的刮盘过滤装置，本发明提供的高温煤焦油净化系统，其主要包括：至少一个刮盘过滤装置、煤焦油进料管路、进料段取样管路、煤焦油清液出料管路、出料段取样管路、排渣管路、排渣段取样管路、以及气液反冲系统；

所述刮盘过滤装置的进料口连接煤焦油进料管路，所述煤焦油进料管路上装有流量指示计，并设有进料段取样管路；所述进料段取样管路出口用于检测进料时颗粒的固含量和粒径分布及粘度；

所述刮盘过滤装置的清液出口连接煤焦油清液出料管路以及气液反冲系统，所述清液出料管路上连接出料段取样管路，该出料段取样管路出口用来检测滤出液中颗粒固含量和粒径分布及粘度；

所述刮盘过滤装置的的排渣口连接排渣管路；所述的排渣管路上设有排渣段取样管路，该排渣段取样管路出口用来检测煤焦油中固含量和粒径分布及粘度。

在该净化系统的优选方案中，所述气液反冲系统包括清洗罐、清洗罐进料管路、反冲气源进料管路、反冲液进料管路、排空管路，所述清洗罐的进口通过清洗罐进料管路连接清液出料管路，通过反冲气源进料管路连接反冲气源，通过反冲液进料管路连接刮盘过滤装置的清液出口，所述清洗罐上设置有排空管路以及液位计。

进一步的，所述刮盘过滤装置为多个时，并列联设置。

进一步的，所述高温煤焦油进料管路、清液出料管路、清洗罐进料管路、排渣管路、反冲气源进料管路和反冲液进料管路上均设有控制流量或压力大小的气动球阀；所述进料段取样管路、出料段取样管路、排渣段取样管路和排空管路均设有调节流量和压力的手动阀。

基于上述的高温煤焦油净化系统，本发明提供的高温煤焦油净化工艺，其包括如下步骤：

高温煤焦油先通过刮盘过滤器入口进入过滤筒体中，煤焦油中的固体杂质被截留在滤芯的内表面，滤出后的煤焦油一部分进入清洗罐，一部分由煤焦油排出管路排出；

当过滤介质需要清洁时，刮盘过滤装置中的刮盘通过上下不断运动刮除介质表面沉积的固体杂质，当杂质从滤筛上脱离时，清洗盘将污垢送入壳体底部的集渣室，最后从排渣口排出，实现对滤芯的清洗；

长期运行一段时间后，需要反冲气源辅助反冲液对滤芯进行反向清洗，以便清除滤芯内表面无法刮除的杂质。

本发明提供的刮盘过滤器能够耐受一定粘度和固含量的物料滤饼而不至快速堵塞，并且滤饼容易通过刮盘刮除的方式去除，所述的刮盘可以定时上下直线运动进行清洗滤芯，清洗时无需停工，无需更换过滤芯筒，所以所述装置及工艺操作方便，省时，省力，不仅提高了工作效率，而且大大降低了投资成本。

本发明提供的高温煤焦油净化系统配合对应的净化工艺，实现整个清洗过程不影响过滤的进行，保证了工艺高效的运行；同时还可以根据工艺和预算需要量身定做，安装方便，通过调研可以发现，目前在煤焦油行业采用刮盘技术的专利和装置极少；同时刮盘技术过滤具有封闭式过程，直接过滤无需添加助滤剂，高耐腐蚀，高过滤精度，尤其适于高粘度的流体，低能耗这些显著优点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置的结构示意图；

图2为本发明中采用图1所示刮盘过滤装置的高温煤焦油净化系统的系统原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，其所示为本发明提供的应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置的内部结构示意图。

由图可知，该刮盘过滤装置主要包括进料段3、过滤筒体6、过滤芯筒7，驱动装置1、活塞杆4、刮盘5以及控制装置(图中未示出)。

该过滤筒体6整体为一圆柱体，其顶端设置有进料段3，该进料段3与过滤筒体6连通，且在侧壁上设置有进料口10，将待净化的高温煤焦油引入到过滤筒体6中。

过滤筒体6的内部设置有过滤芯筒7，其用于对进入过滤筒体6内的高温煤焦油进行过滤。该滤芯筒7的形状与滤芯筒7内壁配合，其具体采用楔形网或圆孔网。

过滤筒体6的底端设有倒圆锥体结构的集渣室8，集渣室8与过滤筒体6连通，同时在集渣室底端设有排渣口9，由此形成的集渣室8用于收集并排出经过滤芯筒7过滤后的杂质。

过滤筒体6的侧壁上设置有清液出口11，用于将经过滤芯筒7过滤后的清液排出。

在进料口10和清液出口11之间通过管路连有压差计，用于测定过滤芯筒内的压差。

驱动装置1、活塞杆4、刮盘5以及控制装置配合形成自动清洗装置，该自动清洗装置设置在过滤筒体6上，对其内过滤芯筒7上残留的杂质进行自动清洗。

具体的，驱动装置1通过气缸支架2支撑，并安置在进料段3上，该驱动装置1的控制端通过控制线路连接至控制装置，而动力输出端连接活塞杆4。

该活塞杆4的自由端穿过进料段后并伸入过滤筒体内的过滤芯筒内，其上配合连接刮盘5，并且该刮盘5与过滤芯筒7内壁配合。

其中，刮盘5采用四氟混合耐高温耐摩擦材料制成；而驱动装置1具体可采用气缸驱动装置、液压驱动装置或者电机驱动装置。

由此形成的自动清洗装置，控制装置通过控制线路定时或自动控制驱动装置1工作，驱动装置1的动力输出端驱动活塞杆4在过滤芯筒7内沿其中心轴线方向直线上下移动，继而带动其顶端的刮盘5沿过滤芯筒7的内壁直线上下移动，沿过滤芯筒7的内壁上下移动的刮盘5将对过滤芯筒7的内壁形成刮除动作，将过滤芯筒7的内壁上杂质刮除。而刮除后的杂质由刮盘5送入壳体底部的集渣室中。

整个自动清洗过程都在都在密闭的过滤筒体6内部进行，通过刮盘5的上下移动刮除，对过滤芯筒7的过滤工作没有任何的影响，故在进行清洗时无需停工。通过刮盘5的上下刮除过滤芯筒7内壁上的杂质，使得过滤芯筒7可重复使用，无需更换过滤芯筒，不仅提高了工作效率，而且大大降低了投资成本。

根据上述方案形成的刮盘过滤装置，其直径可在200-2000mm变化，滤芯精度为15-500μm内变化，具体可根据实质需求而定。

参见图2，其所示为采用上述方案构成的刮盘过滤装置的高温煤焦油净化系统的系统原理图。

由图可知，整个净化系统主要包括至少一个刮盘过滤器F101(该刮盘过滤器具体为上述方案中的刮盘过滤装置)、高温煤焦油进料管路PLS0101、进料段取样管路PL0102、存储滤后液的清洗罐V102、清液出料管路PL0201、出料段取样管路PL0203、清洗罐进料管路PL0202、排渣管路PL0301、排渣段取样管路PL0302、反冲气源进料管路PG0401和反冲液进料管路PL0402。

该净化系统中的刮盘过滤器F101可以为1个，也可以为多个，当为多个时，采用并联安装方式，刮盘过滤器F101的数量根据处理量来设定，处理量越多数量越多。

刮盘过滤器F101的进料口10连接高温煤焦油进料管路PLS0101，用于从刮盘过滤器F101的上部将要过滤的物料送入刮盘过滤器F101内部。高温煤焦油进料管路PLS0101上装有流量指示计FI，并设有进料段取样管路PL0102，而流量指示计用于检测流量，取样管路出口用于检测进料时颗粒的固含量和粒径分布及粘度。

刮盘过滤器F101的清液出口11连接至清液出料管路PL0201，用来将刮盘过滤F101过滤出的清液导出；同时出料管路上连接清洗罐进料管路PL0202，和出料段取样管路PL0203，清洗罐进料管路PL0202连接清洗罐V102进口，用来输送出料口的部分清液到清洗罐中；出料段取样管路PL0203出口用来检测滤出液中颗粒固含量和粒径分布及粘度。

刮盘过滤器F101的排渣口9连接排渣管路PL0301，用于排出集渣室排出的废料；同时在排渣管路上设有排渣段取样管路PL0302，该管路出口用来检测煤焦油中固含量和粒径分布及粘度。

清洗罐V102、反冲气源进料管路PG0401、反冲液进料管路PL0402、排空管路PG0403组成气液反冲系统，可将清洗罐V102中的清洗液导入刮盘过滤器F101中，实现对刮盘过滤器F101的反冲工艺。

具体的，清洗罐V102的进口连接清洗罐进料管路PL0202，其上设置有排空管路PG0403，其进气口通过反冲气源进料管路PG0401连接至反冲气源；清洗罐V102的反冲出液口反冲液进料管路PL0402连接至刮盘过滤器F101。

在清洗罐V102侧部装有液位计LI，用于显示清液罐内部液面的高低。

尤其需要指出的是，高温煤焦油进料管路PLS0101、清液出料管路PL0201、清洗罐进料管路PL0202、排渣管路PL0301、反冲气源进料管路PG0401和反冲液进料管路PL0402均设有控制流量或压力大小的气动球阀V011、V021、V023、V031、V041、V042。

同时在进料段取样管路PL0102、出料段取样管路PL0203、排渣段取样管路PL0302和排空管路PG0403均设有调节流量和压力的手动阀V012、V022、V032、V043。

基于上述的方案形成的高温煤焦油净化系统，进行高温煤焦油净化的过程如下：

高温煤焦油先通过高温煤焦油进料管路PLS0101从进料口10进入刮盘过滤器F101过滤筒体6中(V011、V023、V021开，其他关)，高温煤焦油的煤粉、焦粉和热解碳等固态物质被截留在过滤芯筒7的内表面，滤出后的煤焦油清液从出料口11排出。

排出后的煤焦油清液一部分经过清洗罐进料管路PL0202进入清洗罐V102(清洗罐液位到达指定液位后，V023关)，一部分由清液出料管路PL0201排出。

当过滤介质需要清洁时(取决于压差或手动选择)，自动清洗装置将控制其内的刮盘5通过上下不断运动刮除过滤芯筒7表面沉积的固体杂质(具体过程如上所述，此处不加以赘述)。

当杂质从滤筛上脱离时，刮盘5将污垢送入壳体底部的集渣室，进行排渣操作。排渣时，气动阀门V031开，其他阀门保持不变，刮除下来的杂质煤粉、焦粉和热解碳等固态物质经排渣口9从排渣管路PL0301排出，排渣完成后，气动阀门V031关。

根据工艺需求，一段时间后，需要进行滤芯反冲洗操作。首先关闭V011、V021，打开V031和排空阀，通过排渣管路PL0301把刮盘过滤器F101内的物料排尽；再打开V041、V042，在一定气源压力下，使用清洗罐V102中的滤液反冲过滤芯筒7，经排渣口9从排渣管路PL0301排出。

由上可知，清洗过程不影响过滤的进行，保证了工艺高效的运行。还可以根据工艺和预算需要量身定做，安装方便，通过调研可以发现，目前在煤焦油行业采用刮盘技术的专利和装置极少；同时刮盘技术过滤具有封闭式过程，直接过滤无需添加助滤剂，高耐腐蚀，高过滤精度，尤其适于高粘度的流体，低能耗这些显著优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，其特征在于，所述刮盘过滤装置包括进料段、过滤筒体、过滤芯筒以及自动清洗装置，所述进料段设置在过滤筒体的顶端，其上设置有进料口，并与过滤筒体连通；所述过滤筒体的底端设有集渣室，所述的集渣室底端设有排渣口，所述过滤筒体侧壁上设有清液出口；所述过滤芯筒设置在过滤筒体内；所述自动清洗装置设置在过滤筒体上并对滤筒体内的过滤芯筒进行自动清洗；

所述自动清洗装置包括控制装置、驱动装置装置和刮盘，所述驱动装置通过气缸支架支撑，安装在过滤筒体的上方，所述驱动装置的控制端连接控制装置，动力输出端连接活塞杆，所述的活塞杆的自由端穿过进料段后伸入过滤筒体内的过滤芯筒内，其上配合连接刮盘，所述刮盘与过滤芯筒内壁配合。

2.根据权利要求1所述的应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，其特征在于，所述的进料口和出料口之间通过管路连有压差计，用于测定所述过滤芯筒内的压差。

3.根据权利要求1所述的应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，其特征在于，所述刮盘过滤装置的直径可在200-2000mm变化，滤芯精度为15-500μm内变化。

4.根据权利要求1所述的应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，其特征在于，所述刮盘采用四氟混合耐高温耐摩擦材料制成。

5.根据权利要求1所述的应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，其特征在于，所述驱动装置采用气缸驱动装置、液压驱动装置或者电机驱动装置。

6.根据权利要求1所述的应用于高温煤焦油净化系统的刮盘过滤装置，其特征在于，所述过滤芯筒采用楔形网或圆孔网。

7.高温煤焦油净化系统，其特征在于，所述净化系统包括：至少一个权利要求1至6中任一项所述的刮盘过滤装置、煤焦油进料管路、进料段取样管路、煤焦油清液出料管路、出料段取样管路、排渣管路、排渣段取样管路、以及气液反冲系统；

所述刮盘过滤装置的进料口连接煤焦油进料管路，所述煤焦油进料管路上装有流量指示计，并设有进料段取样管路；所述进料段取样管路出口用于检测进料时颗粒的固含量和粒径分布及粘度；

所述刮盘过滤装置的清液出口连接煤焦油清液出料管路以及气液反冲系统，所述清液出料管路上连接出料段取样管路，该出料段取样管路出口用来检测滤出液中颗粒固含量和粒径分布及粘度；

所述刮盘过滤装置的的排渣口连接排渣管路；所述的排渣管路上设有排渣段取样管路，该排渣段取样管路出口用来检测煤焦油中固含量和粒径分布及粘度。

8.根据权利要求7所述的高温煤焦油净化系统，其特征在于，所述气液反冲系统包括清洗罐、清洗罐进料管路、反冲气源进料管路、反冲液进料管路、排空管路，所述清洗罐的进口通过清洗罐进料管路连接清液出料管路，通过反冲气源进料管路连接反冲气源，通过反冲液进料管路连接刮盘过滤装置的清液出口，所述清洗罐上设置有排空管路以及液位计。

9.根据权利要求7所述的高温煤焦油净化系统，其特征在于，所述高温煤焦油进料管路、清液出料管路、清洗罐进料管路、排渣管路、反冲气源进料管路和反冲液进料管路上均设有控制流量或压力大小的气动球阀；所述进料段取样管路、出料段取样管路、排渣段取样管路和排空管路均设有调节流量和压力的手动阀。

10.高温煤焦油净化工艺，其特征在于，所述净化工艺基于权利要求7至9中任一项所述的高温煤焦油净化系统进行，其包括如下步骤：

高温煤焦油先通过刮盘过滤器入口进入过滤筒体中，煤焦油中的固体杂质被截留在滤芯的内表面，滤出后的煤焦油一部分进入清洗罐，一部分由煤焦油排出管路排出；

当过滤介质需要清洁时，刮盘过滤装置中的刮盘通过上下不断运动刮除介质表面沉积的固体杂质，当杂质从滤筛上脱离时，清洗盘将污垢送入壳体底部的集渣室，最后从排渣口排出，实现对滤芯的清洗；

长期运行一段时间后，需要反冲气源辅助反冲液对滤芯进行反向清洗，以便清除滤芯内表面无法刮除的杂质。