CN106362879A - 一种煤热解高温产物的分离装置 - Google Patents

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Abstract

一种煤热解高温产物的分离装置是在直筒部分上端一侧设置有气固进料口沿筒壁切向连通筒体内腔，另一侧设置有加热介质出口，且在直筒部分的轴线方向设置有中心管，上延伸至直筒部分顶端为气体出口，并在气体出口中设置有过滤网；下延伸至锥筒部分下部，并在中心管底端设置有圆台形金属滤芯以及锥形气体收集器；在锥筒部分下部设置有固体物料出口和加热介质入口。本分离装置的锥形气体收集器将内旋上升气流通过滤芯进行分离快速有效，分离效果好，筒体夹层中通入加热介质维持气固物料温度，防止焦油析出减少了物料损失，中心管设置金属滤芯和过滤网进一步提高了分离效率和纯度。

Description

一种煤热解高温产物的分离装置
技术领域
本发明涉及一种高温气固分离装置，尤其是一种应用于煤化工生产领域的煤热解气的高温气固分离装置。
背景技术
现有对于煤热解高温气液固产物的分离仍然采用的是提高蒸汽温度使得液态焦油转化成气态蒸汽，通过旋风分离器分离成气态产物和固体半焦产物。相关研究人员为了提高分离效率采用旋风式分离器和静电除尘联合装置。旋风分离器因其结构简单，投资少，运行成本低等优点，在工业气固分离中得到广泛的应用。然而旋风分离器对于煤热解产物的分离却困难重重，煤热解产物主要包括气态煤气，液态的焦油和固体半焦，煤气中夹带的粉焦及煤灰颗粒粒度细、密度小，在旋风分离器内旋转时产生的离心力较小,再向气壁运动时容易漂浮且随气流运动不易被分离出去，液态焦油容易和固体半焦黏粘在一起，不仅使焦油产率降低也会导致半焦产物纯度低下，同时焦油液体也会粘在旋风分离器的器壁上降低旋风分离器的分离效率，给旋风分离器的清洗带来很大难度。若直接提高热解产物的温度，焦油会在600℃以上发生二次热解，温度调节范围太小，因此在分离过程中，保证焦油不冷凝是提高煤热解产物分离效率的关键。
发明内容
本发明公开一种煤热解高温产物的分离装置，该分离装置能够在保证气固物料温度不变或略微升高的基础上实现气固的有效分离，不仅不会使焦油析出粘在内壁，同时下行的外旋气流中的固体颗粒也不会与上行的内旋气流接触，从而被带出分离装置，中心管的上部和下部的过滤装置进一步对上升气体中未被分离的微细粉尘进行分离，提高了气固分离效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案予以实现。
一种煤热解高温产物的分离装置，包括气固进料口、固体物料出口、气体出口、加热介质进口、加热介质出口、导叶片、筒体外壁、筒体内壁、夹层、直筒部分、锥筒部分、圆台形金属滤芯、锥形气体收集器、中心管、过滤网及排废口；其特征在于：
所述分离装置是由直筒部分与锥筒部分连接构成，且直筒部分的筒体外壁的内表面和筒体内壁的外表面与锥筒部分的筒体外壁的内表面和筒体内壁的外表面之间形成加热介质通道；在直筒部分的上端一侧设置有气固进料口沿筒壁切向连通筒体内腔，另一侧设置有加热介质出口；且在直筒部分的内顶面设置有导叶片布满整个筒体内顶面；在直筒部分的轴线方向设置有中心管，上延伸至直筒的顶端外为气体出口，并在气体出口中设置有过滤网，下延伸至锥筒下部，并在中心管的底端设置有圆台形金属滤芯以及锥形气体收集器；在锥筒部分的下部设置有固体物料出口和加热介质入口，锥筒端设置有固体物料出口，并在一侧的筒体外壁和筒体内壁之间设有排废口。
进一步地特征在于：所述圆台形金属滤芯和锥形气体收集器的上部直径与中心管的直径相等，圆台形金属滤芯下部直径小于中心管直径，锥形气体收集器下部开口处直径大于中心管直径，且锥形气体收集器与锥筒部分内壁间最小距离为100毫米，锥形气体收集器下端与固体物料出口的距离为500毫米。
进一步地特征还在于：所述加热介质由锥筒底部的加热介质进口进入，流经筒体外壁的内表面和筒体外壁的外表面之间的夹层后，由筒体上部出口流出，并循环使用；其加热介质温度及其流速根据工艺条件进行调节。其中的筒体外壁是耐高温绝热材料，筒体内壁是导热耐高温材料。
进一步地特征还在于：所述锥形气体收集器与中心管竖直方向的夹角α为120～150°；所述锥形气体收集器与中心管水平方向的夹角β为60°～90°。
基于上述技术方案，进一步地特征还在于：本发明所述的煤热解高温产物的分离装置的分离方法如下：
在气固分离开始前，首先关闭排废口，并在锥筒底部的加热介质入口通入加热介质，在15～30分钟后，含有固体颗粒的高温气流通过切向设置的气固进料口进入筒体内腔后，在导叶片的作用下快速形成沿壁面旋转的气流，在离心力的作用下，固体颗粒、灰尘被甩到内壁，在重力和下行气流的推动下向下运动，到达筒体的锥筒部分后，并沿筒体锥筒部分下落，细颗粒固体得到分离，分离后的固体颗粒由筒体底部中间的固体物料出口排出；气体到达筒体锥形底部时反转，中部气体上升被锥形气体收集器收拢在一起，通过圆台形金属滤芯上升，继而通过中心管上部的金属过滤网流出；
在加热部分，筒体外壁的内表面和筒体内壁的外表面之间构成的夹层，筒体底部设置有水平加热介质入口，筒体上部设置有加热介质出口，筒体底部设置有排废口，加热介质沿加热介质入口进入夹层，经过热量传递使得筒体内壁保持在工艺条件要求的温度范围，经热量传递后从筒体上部的加热介质出口流出，实现对内壁的加热、保温过程；
停止工作时，残留的加热介质冷凝产生的废液由筒体底部排废口排出；所述加热介质是水蒸汽。
本发明上述技术方案以及进一步的区别特征与现有技术相比，具有的积极效果在于本装置在筒体内部设置的锥形气体收集器能够将内旋上升的气流快速有效通过滤芯；筒体夹层中通入加热介质能够维持气固物料的温度或适当提高气固物料的温度，防止焦油析出，减少物料损失；中心管设置金属滤芯和高精度过滤网进一步提高了分离效率和纯度。
附图说明
图1是本装置的结构示意图。
图中： 1：气固进料口；2：固体物料出口；3：气体出口；4：加热介质进口；5：加热介质出口；6：导叶片；7：筒体外壁；8：筒体内壁；9：夹层；10：直筒部分；11：锥筒部分；12：圆台形金属滤芯；13：锥形气体收集器； 14：中心管；15：过滤网；16：排废口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如附图1所示，实施本发明上述所提供的一种煤热解高温产物的分离装置，包括筒体由直筒部分10和锥筒部分11构成的筒体。筒体内壁7的内表面和筒体外壁8的外表面之间形成加热介质通道，在筒体上部设置有气固进料口1和加热介质出口5，气固进料口1沿筒壁切向设置，连通筒体内腔。气固进料口下面设置有导叶6，筒体下部设固体物料出口2和加热介质入口4。筒体中部沿轴线方向设置有中心管，中心管14上部为气体物料出口，下部设有锥形气体收集器13。整个筒体内外两层壁关于中心轴成中心对称分布。在筒体内部设置的中心管14和锥形气体收集器13能够有效隔绝内外旋气体的接触，提高分离后气体的纯度。筒体夹层中通入加热介质可以维持气固物料的温度或适当提高气固物料的温度，防止部分气体液化粘附分离装置内壁，减少物料的损失。中心管14安装有圆台形金属滤芯12和高精度过滤网15进一步挺高了分离效率和纯度。
本煤热解高温产物的分离装置的筒体中部沿轴线方向设有中心管14，中心管14上部为气体出口3，下部设有锥形气体收集器13，气体收集器13的边沿和锥形筒内壁之间的距离为100毫米，距离底部出料口的距离为500毫米，该设置能够有效避免内旋气流回流与外旋气流的接触进而提高分离效率。
加热介质从锥筒底部入口进入，流经筒体外壁7和筒体内壁8之间的夹层之后，从直筒上部出口流出，循环使用，加热介质的温度和流速根据实际情况自行调节，有利于保持气固物料的温度，防止液体从气体中析出。
锥形气体收集器13的内部设置有圆台形金属滤芯12，中心管14的顶端设置有高精度过滤网15，进一步净化分离后所出气体的纯度。
固体出料口2和夹层边沿设置有排废口16，排废口16上安装有阀门，有利于及时排出冷凝的加热介质残留物。
筒体的外壁采用耐高温绝热材料，筒体内壁采用导热良好的耐高温材料，可以减少热量的流失，合理利用热能。
本实施例中考虑到焦油的液化及二次反应的影响，加热介质的温度为450℃～600℃，如附图1所示锥形气体收集器13与竖直方向夹角α为120～150°，收集器与金属滤芯的夹角β为60°～90°。
上述本发明一种煤热解高温产物的分离装置的分离方法如下：
在气固分离开始前，首先关闭排废口16，然后在锥筒底部的加热介质入口4通入加热介质，过15～30分钟后，含有固体颗粒的高温气流通过切向设置的气固进料口1进入筒体内腔后，在导叶片6的作用下快速形成沿壁面旋转的气流，在离心力的作用下。固体颗粒、灰尘被甩到内壁，在重力和下行气流的推动下向下运动，到达筒体的锥筒部分11后，旋转半径减小，根据动量守恒定律，旋转速度逐渐增加，气流中的固体颗粒受到更大离心力，由于离心力产生的加速度远大于重力加速度，细颗粒固体得到分离，沿筒体锥筒部分11下落，到达锥形筒底部时固体颗粒滑落下去得到分离，然而热解气中夹带的粉焦及煤灰颗粒由于粒度细、密度小，在旋风分离器内旋转时产生的离心力较小以及粉尘颗粒的漂浮而无法到达旋风分离器壁,随着气流到达筒体锥形底部时反转，中部气体上升被锥形气体收集器13 收拢在一起，通过圆台形金属滤芯12上升，继而通过中心管上部的高精度金属过滤网15得到有效分离；分离后的固体颗粒由筒体底部中间的固体物料出口2排出。
在加热部分，筒体外壁7的内表面和内壁8的外表面之间形成的夹层，筒体底部设置有水平加热介质入口4，筒体上部设置有加热介质出口5，筒体底部设置有排废口16，开口朝下。加热介质沿加热介质入口4进入夹层，经过热量传递使得筒体内壁8保持在需要的温度范围，经过一段时间的热量传递后从筒体上部出口5流出，完成对内壁的加热、保温过程。停止工作时，残留的加热介质冷凝产生的废液从筒体底部排废口16排出。在具体实施时，加热介质一般采用水蒸气。

Claims (7)

1.一种煤热解高温产物的分离装置，包括气固进料口（1）、固体物料出口（2）、气体出口（3）、加热介质进口（4）、加热介质出口（5）、导叶片（6）、筒体外壁（7）、筒体内壁（8）、夹层（9）、直筒部分（10）、锥筒部分（11）、圆台形金属滤芯（12）、锥形气体收集器（13）、中心管（14）、过滤网（15）及排废口（16）；其特征在于：
所述分离装置是由直筒部分（10）与锥筒部分（11）连接构成，且直筒部分（10）的筒体外壁（7）的内表面和筒体内壁（8）的外表面与锥筒部分（11）的筒体外壁（7）的内表面和筒体内壁（8）的外表面之间形成加热介质通道；在直筒部分（10）的上端一侧设置有气固进料口（1）沿筒壁切向连通筒体内腔，另一侧设置有加热介质出口（5）；且在直筒部分（10）的内顶面设置有导叶片（6）布满整个筒体内顶面；在直筒部分（10）的轴线方向设置有中心管（14），上延伸至直筒（10）的顶端外为气体出口（3），并在气体出口（3）中设置有过滤网（15），下延伸至锥筒（11）下部，并在中心管（14）的底端设置有圆台形金属滤芯（12）以及锥形气体收集器（13）；在锥筒部分（11）的下部设置有固体物料出口（2）和加热介质入口（4），锥筒端设置有固体物料出口（2），并在一侧的筒体外壁（7）和筒体内壁（8）之间设有排废口（16）。
2.根据权利要求1所述的煤热解高温产物的分离装置，其特征在于：所述圆台形金属滤芯（12）和锥形气体收集器（13）的上部直径与中心管（14）的直径相等，圆台形金属滤芯（12）下部直径小于中心管（14）直径，锥形气体收集器（13）下部开口处直径大于中心管（14）直径，且锥形气体收集器（13）与锥筒部分（11）内壁间最小距离为100毫米，锥形气体收集器（13）下端与固体物料出口（2）的距离为500毫米。
3.根据权利要求1所述的煤热解高温产物的分离装置，其特征在于：所述加热介质由锥筒底部的加热介质进口（4）进入，流经筒体外壁（7）的内表面和筒体外壁（8）的外表面之间的夹层（9）后，由筒体上部出口流出，并循环使用；其加热介质温度及其流速根据工艺条件进行调节。
4.根据权利要求3所述的煤热解高温产物的分离装置，其特征在于：所述筒体外壁（7）是耐高温绝热材料，筒体内壁（8）是导热耐高温材料。
5.根据权利要求1所述的煤热解高温产物的分离装置，其特征在于：所述锥形气体收集器（13）与中心管（14）竖直方向的夹角α为120～150°。
6.根据权利要求1所述的煤热解高温产物的分离装置，其特征在于：所述锥形气体收集器（13）与中心管（14）水平方向的夹角β为60°～90°。
7.根据权利要求1所述的煤热解高温产物的分离装置，其特征在于：所述煤热解高温产物的分离装置的分离方法如下：
在气固分离开始前，首先关闭排废口（16），并在锥筒底部的加热介质入口（4）通入加热介质，在15～30分钟后，含有固体颗粒的高温气流通过切向设置的气固进料口（1）进入筒体内腔后，在导叶片（6）的作用下快速形成沿壁面旋转的气流，在离心力的作用下，固体颗粒、灰尘被甩到内壁，在重力和下行气流的推动下向下运动，到达筒体的锥筒部分（11）后，并沿筒体锥筒部分（11）下落，细颗粒固体得到分离，分离后的固体颗粒由筒体底部中间的固体物料出口（2）排出；气体到达筒体锥形底部时反转，中部气体上升被锥形气体收集器（13）收拢在一起，通过圆台形金属滤芯（12）上升，继而通过中心管（14）上部的金属过滤网（15）流出；
在加热部分，筒体外壁（7）的内表面和筒体内壁（8）的外表面之间构成的夹层，筒体底部设置有水平加热介质入口（4），筒体上部设置有加热介质出口（5），筒体底部设置有排废口（16），加热介质沿加热介质入口（4）进入夹层，经过热量传递使得筒体内壁（8）保持在工艺条件要求的温度范围，经热量传递后从筒体上部的加热介质出口（5）流出，实现对内壁的加热、保温过程；
停止工作时，残留的加热介质冷凝产生的废液由筒体底部排废口（16）排出；所述加热介质是水蒸汽。
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