CN108102680B - 一种煤直接液化残渣的冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤加工领域，公开了一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点；(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与不同于所述第一冷却介质的第二冷却介质接触而进行，所述第二温度低于所述减压残渣的固化温度。通过采用本发明前述的煤直接液化残渣的冷却方法，能够大量减少冷却水等公用工程的消耗，具有显著的节能节水效果。而且，本发明的方法能够避免工业废水的产生。
Description
技术领域
本发明涉及煤加工领域，具体地，涉及一种煤直接液化残渣的冷却方法。
背景技术
煤直接液化残渣是煤直接液化过程的非目标产品，约占投煤量的30％。它是一种高灰、高硫和高热值的物质，主要由非馏出液化油、沥青、未转化煤和无机质组成。非馏出液化油和沥青约占煤直接液化残渣的50％，主要由多环缩合芳烃组成，其具有芳香度高、碳含量高、容易聚合或交联的特点。
研究如何处理煤直接液化残渣的现有技术很多。
CN102399564A公开了一种处理煤直接液化残渣的系统和方法，并具体公开了其系统包括：(A)混合器，至少具有萃取溶剂入口、煤直接液化残渣入口以及煤液化残渣萃取混合物出口；(B)微旋流分离单元，至少具有：煤液化残渣萃取混合物入口，连接至煤液化残渣萃取混合物出口；浓缩煤液化残渣底流出口，以及澄清液相混合物出口；(C)过滤器，至少具有：浓缩煤液化残渣底流进口，连接至浓缩煤液化残渣底流出口，滤液出口；以及可选的(D)精密过滤器，至少具有：澄清液相混合物入口，连接至澄清液相混合物出口，精密过滤澄清液出口，以及精密过滤截留相出口。
CN104845652A公开了一种煤直接液化残渣的处理方法，该方法包括：采用萃取溶剂对煤直接液化残渣进行萃取，得到萃取混合物；对萃取混合物进行一级固液分离，得到一级清液和一级浓缩相；将部分或全部的一级清液进行二级固液分离，得到二级清液和二级浓缩相；将部分或全部的二级清液进行三级固液分离，得到三级清液和三级浓缩相；对部分的一级清液进行二级固液分离，对剩余的一级清液溶剂回收处理，得到一级沥青；对部分的二级清液进行三级固液分离，对剩余的二级清液进行清液溶剂回收处理，得到二级沥青；以及对全部的三级清液进行清液溶剂回收处理，得到三级沥青。
CN105087058A公开了一种煤液化残渣的分离方法及分离系统，该方法包括：将煤液化残渣与萃取溶剂进行混合，形成萃取混合物；第一过滤过程，向第一过滤器中通入所述萃取混合物，得到滤液和滤饼；第二过滤过程，向第二过滤器中通入所述萃取混合物，得到滤液和滤饼；第一除滤饼过程，清除第一过滤器中的滤饼；第二除滤饼过程，清除第二过滤器中的滤饼；将所述滤液进行蒸馏，得到重质油与沥青质的混合物以及回收萃取剂；所述第一过滤过程结束时，所述第二过滤过程开始；所述第二过滤过程结束时，所述第一过滤过程开始。
然而，上述现有技术均不涉及如何在将由减压塔底排出的残渣冷却成型过程中降低能耗的问题。
事实上，现有技术在由减压塔底排出的残渣在经沥青成型机冷却成型过程中，因为要使用大量的冷却水对高温的残渣进行冷却，通常需要消耗大量的冷却水，并且产生较多的污染废水。这显然不利于节能环保绿色生产要求。
CN104174346A公开了一种煤直接液化中液体残渣的成型装置，包括：冷却塔，冷却塔的顶部设置有液体残渣进口、底部设置有液体残渣出口、底部设置有蒸汽进口、顶部设置有蒸汽出口；成型槽，成型槽内设置有储水空间，液体残渣出口与成型槽内的储水空间相连通。其使用工艺是高温液体残渣先在冷却塔内与水蒸气传热预降温后，再流进成型槽的储水空间内于水下降温成型。该装置适用于对煤直接液化得到的液体残渣进行无污染的成型工艺。
CN102191073A公开了一种煤直接液化的高温油渣安全排放装置和系统、高温油渣安全排放方法及应用，其中高温油渣安全排放装置包括：支管线(15)，具有至少一个支管线紧急切断阀V6(7)；成型机(14)；及液氮管线(32)；其中，成型机(14)通过至少一个支管线紧急切断阀V6(7) 连接于支管线(15)的一端，成型机(14)进一步包括成型机外壳(25)，残渣下料槽(29)，和成型机钢带(24)，液氮管线(32)，至少设置有液氮管线球阀(10)并具有至少第一和第二液氮支管线(21,23)。该现有技术的煤直接液化的高温油渣安全排放装置和系统能够避免在排放过程中由于温度高产生较大的油雾烟气的问题，避免对环境造成污染和造成火灾危险的问题。
上述现有技术依然未能解决如何在将由减压塔底排出的残渣冷却成型过程中降低能耗的问题，同时还是会产生较多的污染水。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的方法无法解决如何在将由减压塔底排出的残渣冷却成型过程中降低能耗的问题的缺陷，提供一种能够大量回收高温的残渣冷却过程中释放的热量，并且显著地降低冷却水的消耗量，以及避免产生污染废水的煤直接液化残渣的冷却方法。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与不同于所述第一冷却介质的第二冷却介质接触而进行，所述第二温度低于所述减压残渣的固化温度。
第二方面，本发明提供一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与不同于所述第一冷却介质的第二冷却介质接触而进行，所述第二温度低于所述减压残渣的固化温度且高于110℃；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣与不同于所述第二冷却介质的第三冷却介质接触而进行第三冷却，得到固化的减压残渣。
相对于现有技术中的煤直接液化残渣的冷却方法，通过采用本发明前述的煤直接液化残渣的冷却方法能够大量减少冷却水等公用工程的消耗，具有显著的节能节水效果。而且，本发明的方法能够避免煤污染工业废水的产生。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种优选实施方式的煤直接液化残渣的冷却方法工艺流程图。
附图标记说明
1、来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣 2、第一冷却
3、第二冷却 4、第三冷却 5、冷却的残渣
6、低压蒸汽 7、气体 8、循环的冷却的残渣
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与不同于所述第一冷却介质的第二冷却介质接触而进行，所述第二温度低于所述减压残渣的固化温度。
在本发明中，在没有特别说明的情况下，所述的“接触”包括直接接触和间接接触两种方式。
所述减压残渣的软化点是指，在生产过程中，为了使残渣能顺利排出生产装置，其必须保持一定的流动性，煤直接液化的减压残渣的软化点一般在 180℃左右。
所述减压残渣的固化温度是指，煤直接液化的减压残渣中含有高黏度和高软化点的沥青质等有机大分子混合物，分子间存在较多的共价键和氢键，分子间作用力较大，导致液化残渣的黏度非常大，因此液化残渣在低于软化点温度以下时，容易黏度增大，进而固化，该液化残渣固化的温度即为前述的固化温度。
优选地，在步骤(1)中，所述第一温度为210℃以上；更优选地，所述第一温度为220-260℃；特别优选地，所述第一温度为225-250℃。本发明的发明人发现，控制第一温度为225-250℃时，采用本发明煤直接液化残渣的冷却方法能够节约更多的冷却水，并进一步减少耗能。
优选地，所述第二冷却介质的温度为80℃以下；更优选地，所述第二冷却介质的温度为10-65℃。
优选地，在步骤(1)中，所述第一冷却介质为水。
优选地，在所述第一冷却过程中，来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣与所述第一冷却介质的用量重量比为100：(0.5-10)；更优选为100：(1-6)。
优选地，在步骤(1)中，所述第一冷却介质为水，至少部分所述第一冷却介质经第一冷却后形成低压蒸汽；更加优选地，全部所述第一冷却介质经第一冷却后形成低压蒸汽。所述低压蒸汽的压力为0.46-1.1MPa，温度为 160-200℃。
优选地，所述第二冷却介质为固化的减压残渣和/或冷却气体。也即，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与固化的减压残渣和 /或冷却气体接触而进行冷却。
优选地，所述冷却气体为空气和/或氮气。
本发明的所述固化的减压残渣是指：温度在所述减压残渣的固化温度以下的减压残渣，也指经过本发明的方法或者现有技术的方法已经冷却的减压残渣；优选情况下，所述固化的减压残渣的温度为80℃以下，更优选为 10-65℃。
优选地，所述第二冷却介质为固化的减压残渣，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(1-15)；更优选地，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(4-14)。
优选地，所述第二冷却介质为冷却气体，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(2-50)。
以下提供本发明的煤直接液化残渣的冷却方法的3种优选的具体实施方式。
具体实施方式1：
煤直接液化残渣的冷却方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与水非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点，至少部分所述水经第一冷却后形成低压蒸汽；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与固化的减压残渣接触而进行，所述第二温度为80℃以下，更优选为10-65℃。
具体实施方式2：
煤直接液化残渣的冷却方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与水非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点，至少部分所述水经第一冷却后形成低压蒸汽；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与冷却气体接触而进行，所述第二温度为80℃以下，更优选为10-65℃。
具体实施方式3：
煤直接液化残渣的冷却方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与水非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点，至少部分所述水经第一冷却后形成低压蒸汽；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与冷却气体和固化的减压残渣接触而进行，所述第二温度为80℃以下，更优选为10-65℃。
也即，本发明的前述具体实施方式1-3采用两段冷却式的煤直接液化残渣的冷却方法冷却来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣，以大量减少冷却水等公用工程的消耗，获得节能节水效果。
第二方面，本发明提供了一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与不同于所述第一冷却介质的第二冷却介质接触而进行，所述第二温度低于所述减压残渣的固化温度且高于110℃；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣与不同于所述第二冷却介质的第三冷却介质接触而进行第三冷却，得到固化的减压残渣。
也即，本发明提供采用三段冷却式的煤直接液化残渣的冷却方法冷却来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣，以大量减少冷却水等公用工程的消耗，获得节能节水效果。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，所述第二冷却介质为经第三冷却后得到的至少部分固化的减压残渣。
本发明的第二方面中涉及的第一冷却与第一方面中的第一冷却步骤完全相同，本发明在该第二方面中不再赘述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，所述第二冷却使得经第二冷却后所得减压残渣的温度为110-150℃，更优选为115-145℃，特别优选为 120-140℃。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，所述第三冷却使得经第三冷却后所得的固化的减压残渣的温度为80℃以下，优选为10-65℃。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，所述第三冷却介质为冷却气体和/或水。所述冷却气体可以为氮气和/或空气。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(0.5-3)；更优选地，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(1.05-2.8)。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，在所述第三冷却过程中，经第二冷却后得到的减压残渣与第三冷却介质的用量重量比为1：(2-23)。
以下提供本发明的三段式冷却方法的2种优选的具体实施方式，具体地，本发明的煤直接液化残渣的冷却方法的优选的具体实施方式为：
具体实施方式4：
煤直接液化残渣的冷却方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为 210℃以上，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为 110-150℃，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与固化的减压残渣接触而进行；
(3)将经第二冷却得到的减压残渣进行第三冷却至温度为80℃以下，所述第三冷却通过将经第二冷却得到的减压残渣与冷却气体接触而进行，
优选地，第二冷却过程中的固化的减压残渣中的至少一部分来自于经所述第三冷却后得到的固化的减压残渣。
具体实施方式5：
煤直接液化残渣的冷却方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为 210℃以上，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为 110-150℃，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与固化的减压残渣接触而进行；
(3)将经第二冷却得到的减压残渣进行第三冷却至温度为80℃以下，所述第三冷却通过将经第二冷却得到的减压残渣与水非直接接触而进行，
优选地，第二冷却过程中的固化的减压残渣中的至少一部分来自于经所述第三冷却后得到的固化的减压残渣。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，与第二冷却介质接触的方式为直接接触。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，与第三冷却介质接触的方式包括直接介质和/或非直接接触。
优选地，在本发明的三段式冷却方法中，在与经第二冷却后得到的减压残渣接触之前，所述第三冷却介质的温度为10-50℃。
优选地，在本发明的第一方面和第二方面中的煤直接液化残渣的冷却方法中，所述第一冷却采用螺旋换热和/或间壁式换热方式进行；更优选地，所述第一冷却采用螺旋换热方式进行。所述螺旋换热方式包括采用例如螺旋套管式换热器等设备进行。
优选地，在本发明的第一方面和第二方面中的煤直接液化残渣的冷却方法中，来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣的温度为280℃以上；优选为 290-360℃。
优选地，在本发明的第一方面和第二方面中的煤直接液化残渣的冷却方法中，所述第一冷却介质的温度为10-40℃。
根据本发明的一种特别优选的具体实施方式，本发明的前述煤直接液化残渣的冷却方法采用图1所示的工艺流程图进行，具体地：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣1进行第一冷却2至温度为210℃以上，所述第一冷却2通过将减压残渣与水非直接接触而进行，在该接触过程中，至少部分所述水转化为低压蒸汽6；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却3至温度为 110-150℃，所述第二冷却3通过将经第一冷却后得到的减压残渣与来自步骤 (3)的至少一部分冷却的残渣5作为循环的冷却的残渣8进行接触而进行；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣进行第三冷却4至温度为80℃以下，得到冷却的残渣5，所述第三冷却4通过将经第二冷却后得到的减压残渣与气体7进行接触而进行。
本发明提供的上述煤直接液化残渣的冷却方法主要对煤直接液化残渣的余热进行回收。本发明的工艺将直接液化残渣的冷却分为至少两个温度区间，第一温度区间为：残渣温度在210℃以上时，采用第一冷却介质，优选采用冷却水以非直接接触的方式进行换热，从而能够产生大量的低压蒸汽，副产低压蒸汽能够供煤炭直接液化装置或供其它装置低温热肼的使用。
当采用三个温度区间以冷却煤直接液化残渣时，第二温度区间的下限值为110-150℃，将经步骤(1)得到的减压残渣与来自步骤(3)的冷却的残渣进行接触，能够使得经步骤(1)得到的减压残渣迅速降温至110-150℃。第三温度区间为：冷却至残渣温度在80℃以下，该第三冷却可以采用气体作为冷却介质，或者采用冷却水作为冷却介质进行非直接接触。
现有技术通常对煤直接液化残渣采用激冷的方式进行冷却，在此过程中煤液化残渣由320℃迅速降至软化点温度以下，其中有大量的热量无法回收，且消耗大量的冷却水。本发明则创造性地提出对液化残渣进行分段冷却的技术方案。煤直接液化残渣中各成分具有不同的软化点，但是一般软化点基本在180℃左右。根据相关研究表明液化残渣在240℃以上其流变特性基本接近牛顿流体，因此，在210℃以上，优选220-260℃，更优选225-250℃选用螺旋换热的方式，对液化残渣进行余热回收。此过程可以副产低压蒸汽，用以供煤炭直接液化装置或供其他装置低温热肼的使用。第二温度区间主要为 130℃-240℃左右的液化残渣，由于这部分液化残渣温度处于黏度较大的阶段，因此需要迅速冷却至固体，保证其不在设备上粘附，故而优选选用冷却的液化残渣与其换热，迅速冷却。
综上，本发明对液化残渣进行分段冷却，可以副产大量的低压蒸汽，节省大量的冷却水，具有显著的节能节水效果。
本发明的方法还具有涉及的工艺设备简单，投资少的优点。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均来自商购。
以下实施例和对比例中，使用的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣均来自煤直接液化工艺过程中，经减压蒸馏塔塔釜而产生。
实施例1：煤直接液化残渣的冷却方法(三段冷却式)
本实施例采用图1所示的工艺流程图进行，具体地：
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为240℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为25℃的流量为2.95t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为2.95t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为130℃，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与来自步骤(3)的一部分冷却的残渣作为循环的冷却的残渣进行接触而进行，循环的冷却的残渣的温度为50℃，循环量为165t/h；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣(流量为265t/h)进行第三冷却至温度为50℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第三冷却通过将经第二冷却后得到的减压残渣与流量为1047t/h、温度为30℃的空气进行接触而进行。
采用本实施例的方法每年仅需要使用25842t的水，相应可产生25842t 低压蒸汽，并且采用本实施例的方法每年不需要额外增加供水，无煤污染废水产生。
实施例2：煤直接液化残渣的冷却方法(三段冷却式)
本实施例采用图1所示的工艺流程图进行，具体地：
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为235℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为 25℃的流量为3.14t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为3.14t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为120℃，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与来自步骤(3)的一部分冷却的残渣作为循环的冷却的残渣进行接触而进行，循环的冷却的残渣的温度为40℃，循环量为169.1t/h；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣(流量为269.1t/h)进行第三冷却至温度为40℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第三冷却通过将经第二冷却后得到的减压残渣与流量为2127t/h、温度为30℃的空气进行接触而进行。
采用本实施例的方法每年仅需要使用27506.4t的水，相应可产生 27506.4t的低压蒸汽，并且采用本实施例的方法每年不需要额外增加供水，无煤污染废水产生。
实施例3：煤直接液化残渣的冷却方法(三段冷却式)
本实施例采用图1所示的工艺流程图进行，具体地：
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为225℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为 30℃的流量为3.5t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为3.5t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为140℃，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与来自步骤(3)的一部分冷却的残渣作为循环的冷却的残渣进行接触而进行，循环的冷却的残渣的温度为50℃，循环量为111t/h；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣(流量为211t/h)进行第三冷却至温度为50℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第三冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与流量为938t/h、温度为30℃的空气进行接触而进行。
采用本实施例的方法每年仅需要使用30660t的水，相应可产生30660t 的低压蒸汽，并且采用本实施例的方法每年不需要额外增加供水，无煤污染废水产生。
实施例4：煤直接液化残渣的冷却方法(三段冷却式)
本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：本实施例在步骤(2)中，将减压残渣通过第二冷却而冷却至100℃，具体地：
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为235℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为 25℃的流量为3.14t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为3.14t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为100℃，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与来自步骤(3)的一部分冷却的残渣作为循环的冷却的残渣进行接触而进行，循环的冷却的残渣的温度为40℃，循环量为265t/h；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣(流量为365t/h)进行第三冷却至温度为40℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第三冷却通过将经第二冷却后得到的减压残渣与流量为2164t/h、温度为30℃的空气进行接触而进行。
采用本实施例的方法每年仅需要使用27506.4t的水，相应可产生 27506.4t的低压蒸汽，并且采用本实施例的方法每年不需要额外增加供水，无煤污染废水产生。
然而，本实施例中步骤(2)的循环量明显高于实施例2，使得设备体积明显大于实施例2中的设备体积，且使得步骤(3)中的气体流量明显很高，冷却的残渣产出率低。
实施例5：煤直接液化残渣的冷却方法(两段冷却式)
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为240℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为 25℃的流量为2.95t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为2.95t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为50℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与冷却的残渣(实验开始时的冷却的残渣通过实施例1的方法获得，实验进行至第20h开始，冷却的残渣为本实施例的方法获得的冷却的残渣)进行接触而进行，冷却的残渣的温度为25℃，流量为660t/h。
采用本实施例的方法每年仅需要使用25842t的水，相应可产生25842t 的低压蒸汽，并且采用本实施例的方法每年不需要额外增加供水，无煤污染废水产生。
实施例6：煤直接液化残渣的冷却方法(两段冷却式)
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为235℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为 25℃的流量为3.14t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为3.14t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为40℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与流量为1927t/h、温度为30℃的空气进行接触。
采用本实施例的方法每年仅需要使用27506.4t的水，相应可产生 27506.4t的低压蒸汽，并且采用本实施例的方法每年不需要额外增加供水，无煤污染废水产生。
对比例1
将320℃的流量为100t/h的煤直接液化的减压塔底的减压残渣经沥青成型机冷却成型。成型机是宽的移动钢带。残渣在钢带的一端由摊铺头流出，然后随着钢带的移动，向钢带的背面喷冷却水使残渣逐步冷却凝固，形成固体薄片，由钢带的另一端掉入破碎机破碎成较小的颗粒，即可外运。
从上述工艺流程中可以看出：直接液化装置液化残渣成型系统使用冷却水通过在钢带下表面喷洒对直接液化残渣进行降温，而直接液化残渣自煤液化装置单元来温度约为320℃，其所蕴含的余热为中高温位余热，均被冷却水带走；同时，由于直接液化装置液化残渣处理量约为100t/h，进料温度高，冷却水被高温液化残渣加热后蒸发散失到大气中，造成工厂冷却水水资源的浪费；另外，在液化残渣被冷却水冷却的过程中，冷却水不可避免地与液化残渣直接接触，造成冷却水被液化残渣中有机物污染，工厂后续的污水处理系统处理量增加，进一步造成能量的浪费和经济效益的降低。
且现有工艺在液化残渣冷却过程中，主要以冷却水(25℃左右)激冷的方式，在此过程中，每年大约消耗冷却水93884t。
对比例2
(1)将320℃的流量为100t/h的来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至温度为130℃，所述第一冷却通过将减压残渣与温度为 25℃的流量为7.0t/h的水非直接接触而进行(螺旋换热方式进行)，在该接触过程中，1.1MPa的低压蒸汽的产量为4.43t/h，
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至温度为50℃，得到冷却的残渣(然后自然冷至环境温度)，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与流量为400t/h、温度为30℃的空气进行接触而进行。
采用本对比例的方法每年需要使用61320t的水。
并且，在本对比例中，在步骤(1)直接将液化残渣冷却至130℃，此时液化残渣黏度较大而大量粘附在冷却设备上，大大影响输送效率，且容易堵塞管道。
由上述实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明的方法冷却来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣时，能够明显地减少冷却水的用量，并且产生大量的低压蒸汽用于其它步骤，具有显著的节能降耗效果。并且，本发明的方法能够避免废水的产生。
并且，本发明的实施例中的前述所需要使用的水能够全部转化为低压蒸汽，产生的低压蒸汽中的热量被利用之后又生成冷凝水，该冷凝水能够被重复用于本发明的实施例的方法中，从而，使得本发明的实施例的水实际是零损失，也没有煤污染工业废水的产生。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (25)
1.一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：
(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与第一冷却介质非直接接触而进行，所述第一温度高于所述减压残渣的软化点；
(2)将经第一冷却后得到的减压残渣进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经第一冷却后得到的减压残渣与不同于所述第一冷却介质的第二冷却介质接触而进行，所述第二温度低于所述减压残渣的固化温度且高于110℃；所述第二冷却介质为经第三冷却后得到的至少部分的固化的减压残渣；
(3)将经第二冷却后得到的减压残渣与不同于所述第二冷却介质的第三冷却介质接触而进行第三冷却，得到固化的减压残渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一温度为210℃以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一温度为220-260℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一温度为225-250℃。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第二冷却介质的温度为80℃以下。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第二冷却介质的温度为10-65℃。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一冷却介质为水。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一冷却过程中，来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣与所述第一冷却介质的用量重量比为100：(0.5-10)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，至少部分所述第一冷却介质经第一冷却后形成低压蒸汽。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第二冷却介质为固化的减压残渣，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(1-15)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(4-14)。
12.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第二冷却介质为冷却气体，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(2-50)。
13.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一冷却采用间壁式换热方式进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一冷却采用螺旋换热方式进行。
15.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣的温度为280℃以上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣的温度为290-360℃。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二冷却使得经第二冷却后所得减压残渣的温度为110-150℃。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二冷却使得经第二冷却后所得减压残渣的温度为115-145℃。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二冷却使得经第二冷却后所得减压残渣的温度为120-140℃。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三冷却使得经第三冷却后所得的固化的减压残渣的温度为80℃以下。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第三冷却使得经第三冷却后所得的固化的减压残渣的温度为10-65℃。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三冷却介质为冷却气体和/或水。
23.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二冷却过程中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(0.5-3)。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，经第一冷却后得到的减压残渣与第二冷却介质的重量比为1：(1.05-2.8)。
25.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第三冷却过程中，经第二冷却后得到的减压残渣与第三冷却介质的用量重量比为1：(2-23)。
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