CN107937042B - 一种复合急冷塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤加压气化高温冷却过程设备，尤其涉及一种复合急冷塔。包括塔体、固接于塔体顶部的洗涤冷却器，由上至下依次设置在塔体内的一级分气帽、一级排液区、冷凝冷却器、二级分气帽、二级排液区、旋转分离器以及集气管；塔体底部设有有斜底、焦油渣出口、以及上层液分离口。本发明为集结多功能结构建立一体化复合高密度设备，对煤加压气化生产的粗煤气进行清洗、冷却、冷凝、分离等组合工艺。使粗煤气在复合急冷塔中完成多个工艺过程，增强清洗冷却效率，及时排除分离液及杂质，提高冷凝器传热效果，增加设备功用密度，减少流程设备，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤加压气化高温冷却过程设备，尤其涉及一种复合急冷塔。
背景技术
煤加压气化制得的粗煤气温度为500～600℃，在洗涤冷却器中用循环酚水冷却粗煤气，清洗夹带的煤粉和杂质。携带大量酚水的粗煤气进入废热锅炉，经初步油气分离后，在废热锅炉里换热降温。随后粗煤气进入冷凝系统中的间冷器，继续冷凝出焦油和水的混合物，经油水分离罐后粗煤气送入后续净化工序。该流程洗涤冷却器清洗冷却效率不高，进入废热锅炉的粗煤气夹带液体太多，传热效果不佳，流程设备多，占地面积大，成本较高。
发明内容
本发明提供一种复合急冷塔，集结多功能结构建立一体化复合高密度设备，对煤加压气化生产的粗煤气进行清洗、冷却、冷凝、分离等组合工艺，使粗煤气在复合急冷塔中完成多个工艺过程，增强清洗冷却效率，及时排除分离液及杂质，提高冷凝器传热效果，增加设备功用密度，减少流程设备，降低成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种复合急冷塔，为清洗、冷却、冷凝、分离多功能结构一体化复合高密度设备；包括塔体、固接于塔体顶部的洗涤冷却器，由上至下依次设置在塔体内的一级分气帽、一级排液区、冷凝冷却器、二级分气帽、二级排液区、旋转分离器以及集气管；塔体底部设有有斜底、焦油渣出口、以及上层液分离口。
所述一级排液区与二级排液区沿塔体一周均布若干分离口(即为一级分离口和二级分离口)。
所述洗涤冷却器底部设有竖直向上的循环液喷管，顶部为粗煤气入口。
所述一级分气帽与二级分气帽为圆锥形筒体结构。
所述一级排液区或二级排液区包括环形板与立筒，环形板水平固接在塔体内壁上，立筒垂直固接在环形板上，立筒外径等于环形板内径。
所述塔体的内壁上设有两块弓形板，所述冷凝冷却器只有管程换热管，换热管采用错排方式，并集中布置在弓形板之间。
所述旋转分离器由阻气罩和导流板组成，旋转分离器为圆拱形罩体结构，导流板圆周均布于阻气罩外部。
所述集气管为上升型立管，底部设有漏斗形锥板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)粗煤气与循环液在洗涤冷却器中高速对撞形成的吸收层，使气液接触面积极大，且不断更新，大幅增强传质和传热效率，可将粗煤气冷却至绝热饱和温度附近。
2)一级分气帽和排液区将洗涤冷却器来的水、焦油和循环液分离排出复合急冷塔，减少冷凝冷却器的负荷，减小换热管外液膜厚度，提高传热系数。
3)弓形板使粗煤气流通面截面减小，加速流过冷凝冷却器，增强管外传热。
4)弓形板阻隔了急冷塔内无效的流动通道，避免短路，有利于传热。
5)二级分气帽和排液区将冷凝下来的液体分离排出，减少旋转分离器的处理量，对旋转分离器起到初步分离的效果，提高分离效率。
6)弧形阻气板将粗煤气分流至导流板处，导流板将粗煤气旋转分离，减小气阻，增强分离效果。
7)净化分离后的粗煤气经急冷塔底返回集气管上升至煤气出口，防止粗煤气夹带液体出急冷塔。
8)本发明整合流程多个设备，减少占地面积，降低综合成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意及工艺原理图；
图2为图1的A-A向结构示意图；
图3为本发明一级排液区立体结构示意图；
图4为本发明旋转分离器立体结构示意图。
图中：1-洗涤冷却器 2-循环液喷管 3-一级分气帽 4-一级排液区 5-一级分离口6-冷凝冷却器 7-弓形板 8-二级分气帽 9-二级排液区 10-二级分离口 11-阻气罩 12-导流板13-集气管 14-上层液分离口 15-斜底 16-焦油渣出口 17-换热管 18-旋转分离器19-塔体 20-粗煤气入口 21-环形板 22-立筒 23-漏斗形锥板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种复合急冷塔，包括塔体19、固接于塔体19顶部的洗涤冷却器1，由上至下依次设置在塔体19内的一级分气帽3、一级排液区4、冷凝冷却器6、二级分气帽8、二级排液区9、旋转分离器18以及集气管13。
洗涤冷却器1底部设有竖直向上的循环液喷管2，顶部为粗煤气入口20。
一级分气帽3与二级分气帽8结构相同，均为采用钢板焊接而成的圆锥形筒体结构。
一级排液区4与二级排液区9结构相同，包括环形板21与立筒22，环形板21水平固接在塔体19内壁上，立筒22垂直固接在环形板21上，立筒22外径等于环形板21内径。一级排液区4与二级排液区9沿塔体一周分别均布若干一级分离口5和二级分离口10。
塔体19的内壁上设有两块弓形板7，冷凝冷却器6只有管程换热管，换热管采用错排方式，并集中布置在弓形板7之间。
旋转分离器18由阻气罩11和导流板12组成，阻气罩11为圆拱形罩体结构，导流板12圆周均布于阻气罩11外部。
集气管13为上升型立管，底部设有漏斗形锥板23。
塔体19底部设有斜底15，塔体19下部外壁设有焦油渣出口16与上层液分离口14。
本发明的工艺原理及工作过程为：气化炉来的粗煤气从洗涤冷却器1顶部的粗煤气入口20送入，清洗循环液从洗涤冷却器1底部循环液喷管2向上喷入，与粗煤气撞击形成高速湍动的吸收层，循环液在吸收层中对粗煤气进行清洗和降温。
混合着循环液的粗煤气在一级分气帽3处借由流速的变化进行气液分离，夹带着固态杂质的循环液从一级排液区4抽走。粗煤气经弓形板7加速后与冷凝冷却器6换热冷凝，冷凝冷却器6管程通入冷水，将饱和粗煤气夹带的水蒸汽和焦油蒸汽冷凝下来。
图2为复合急冷塔的A-A向结构示意图，弓形板7设在冷凝冷却器6与塔壁之间，冷凝冷却器6换热管17按错排排列，防止粗煤气短路。
经二级分气帽8和二级排液区9改变粗煤气流速及方向，冷凝水和焦油截留在二级排液区9排走，粗煤气进入旋转分离器18。旋转分离器18由阻气罩11和若干导流板12组成，携带少量循环液的粗煤气在导流板12的作用下，在塔内旋转分离，循环液和固态杂质沿塔壁流下至塔底进行静置分离。
塔底设有斜底15，固态杂质从底部焦油渣出口16排出，上层循环液和少量焦油由上层液分离口14排出，与一级分离口5、二级分离口10抽出的循环液和焦油一并送至焦油氨水分离单元，分离后的循环液可继续送入洗涤冷却器1冷却清洗粗煤气。分离后的粗煤气经集气管13从煤气出口送入后续工序。
本发明为集结多功能结构建立一体化复合高密度设备，对煤加压气化生产的粗煤气进行清洗、冷却、冷凝、分离等组合工艺。本发明使粗煤气在复合急冷塔中完成多个工艺过程，增强清洗冷却效率，及时排除分离液及杂质，提高冷凝器传热效果，增加设备功用密度，减少流程设备，降低成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复合急冷塔，其特征在于：所述复合急冷塔为清洗、冷却、冷凝、分离多功能结构一体化复合高密度设备；包括塔体、固接于塔体顶部的洗涤冷却器，由上至下依次设置在塔体内的一级分气帽、一级排液区、冷凝冷却器、二级分气帽、二级排液区、旋转分离器以及集气管；塔体底部设有斜底、焦油渣出口、以及上层液分离口；
所述一级分气帽与二级分气帽为圆锥形筒体结构；
所述一级排液区或二级排液区包括环形板与立筒，环形板水平固接在塔体内壁上，立筒垂直固接在环形板上，立筒外径等于环形板内径。
2.根据权利要求1所述的一种复合急冷塔，其特征在于：所述洗涤冷却器底部设有竖直向上的循环液喷管，顶部为粗煤气入口。
3.根据权利要求1所述的一种复合急冷塔，其特征在于：所述塔体的内壁上设有两块弓形板，所述冷凝冷却器只有管程换热管，换热管采用错排方式，并集中布置在弓形板之间。
4.根据权利要求1所述的一种复合急冷塔，其特征在于：所述旋转分离器由阻气罩和导流板组成，旋转分离器为圆拱形罩体结构，导流板圆周均布于阻气罩外部。
5.根据权利要求1所述的一种复合急冷塔，其特征在于：所述集气管为上升型立管，底部设有漏斗形锥板。
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