CN108424792B - 一体化冷却分离器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体化冷却分离器及其工作方法，所述一体化冷却分离器包括分离器本体、煤气进口管、循环液喷管、旋流板除雾器及底座；分离器本体由锥形封头、圆筒和椭圆形封头组成，锥形封头的顶部设煤气出口，煤气进口管由水平管段、90°弯头及竖直管段组成，循环液喷管伸入煤气进口管的竖直管段中，其喷嘴的喷液方向竖直向上；煤气进口管的竖直管段与圆筒侧壁之间设旋流板除雾器。本发明在同一装置内集冷却、洗涤、分离工艺于一体，采用粗煤气与循环液逆向撞击的方式，对粗煤气进行冷却和洗涤，扩大循环液与粗煤气的接触面积；利用离心力及气液比重不同的原理，改善气液分离方式，以提高冷却、洗涤、分离效率，达到降低成本的目的。

Description

一体化冷却分离器及其工作方法

技术领域

本发明涉及煤高温气化技术领域，尤其涉及一种用于高温煤气的一体化冷却分离器及其工作方法。

背景技术

在煤炭加压气化工艺流程中，煤气化生产的粗煤气温度很高，目前常规采用的冷却分离方法如下：先在洗涤冷却器中用循环液喷洒冷却粗煤气，清洗夹带的煤粉和杂质。从洗涤冷却器来的、携带大量循环液的粗煤气进入废热锅炉入口管，在下室内油气分开，粗煤气进入换热管，与管外的水进行换热冷凝。下室是倒锥体，用于粗分离循环液与焦油。上述冷却分离方法中，采用循环液喷淋粗煤气的降温方式，但是实际应用过程中发现，由于常规洗涤冷却器中气液接触不充分，降温洗涤效率较低；废热锅炉下室只能实现初步的气液分离，其分离效率也较低；致使粗煤气中夹带的循环液及焦油附着在换热管内壁，大幅降低传热系数，使所需的换热面积大大增加。上述工作流程的冷却、洗涤、冷凝、分离效率严重影响生产成本，不利于煤化工厂的长久经营。

发明内容

本发明提供了一种一体化冷却分离器及其工作方法，在同一装置内集冷却、洗涤、分离工艺于一体，采用粗煤气与循环液逆向撞击的方式，对粗煤气进行冷却和洗涤，扩大循环液与粗煤气的接触面积；利用离心力及气液比重不同的原理，改善气液分离方式，以提高冷却、洗涤、分离效率，达到降低成本的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一体化冷却分离器，包括分离器本体、煤气进口管、循环液喷管、旋流板除雾器及底座；所述分离器本体设置在底座上，分离器本体自上至下由锥形封头、圆筒和椭圆形封头依次连接组成，锥形封头的顶部设煤气出口，椭圆形封头及圆筒的下部存有设定高度的循环液，循环液液面下方的圆筒侧壁开设循环液出口，椭圆形封头的底部设焦油渣排出口；煤气进口管由依次连接的水平管段、90°弯头及竖直管段组成，其中竖直管段位于分离器本体的中心，其底部的煤气混合物出口位于循环液液面上方，水平管段自锥形封头上部伸出；循环液喷管的一端通过循环液管道连接循环液出口，另一端自分离器本体外伸入煤气进口管的竖直管段中，其喷嘴的喷液方向竖直向上；煤气进口管的竖直管段与圆筒侧壁之间设旋流板除雾器。

所述循环液喷管由依次连接的水平喷管、弯头及喷嘴组成，水平喷管靠近锥形封头的底部设置。

所述锥形封头、圆筒、煤气进口管的竖直管段及喷嘴的中心线同轴设置。

所述旋流板除雾器靠近煤气进口管的煤气混合物出口设置，旋流板除雾器的气体出口朝向上方。

所述旋流板除雾器通过定位板固定在圆筒中，旋流板除雾器的外壁与圆筒内壁之间留有环形缝隙。

所述循环液管道上设循环液泵。

所述的一体化冷却分离器的工作方法，包括：

1)煤气从煤气进口管的水平管段进入后，在竖直管段内与循环液喷管喷出的循环液逆向撞击，形成高速运动的湍动层，湍动层中流体不断更新，极大地扩展了气液接触面积，气液两相充分混合后急速传热传质，将煤气快速冷却，同时捕集煤气中夹带的焦油及固体杂质；

2)在煤气进口管内经过清洗冷却后的煤气混合物从竖直管段底部的煤气混合物出口流出，循环液、焦油及固体杂质直接落入下方的循环液液层中；未被完全分离的煤气混合物向上穿过旋流板除雾器，在旋流板除雾器中，气流受螺旋叶片的导流作用产生强烈旋转，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下沿器壁下落到循环液液层中；在循环液液层中，循环液、焦油及固体杂质实现静置分离过程；分离出的焦油及固体杂质从焦油渣排出口排出，液体液从循环液出口引出进行循环喷射；

3)出旋流板除雾器的煤气沿锥形封头上升，随着锥形封头横截面面积的缩小，气体流动速度加快，煤气与锥形封头内壁碰撞过程中可进一步分离出所含的液体；最终，实现气液分离后的煤气从锥形封头顶部的煤气出口流出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)循环液通过喷嘴喷出，在煤气进口管竖直管段与粗煤气逆流接触，发生对撞冲击，形成高速湍动的混合区，从而扩大气液接触面积，增强冷却洗涤效果，提高净化效率；

2)采用逆向撞击的洗涤冷却方式可大幅度降低煤气出口温度，将煤气冷却至绝热饱和温度附近，为后续煤气冷凝工序降低负担；

3)循环液喷管的喷嘴采用大孔喷嘴，循环液无需雾化，通过大颗粒液滴与煤气传质传热，降低喷嘴动力消耗；

4)旋流板除雾器与圆筒内壁之间留有空隙，使分离出的液体顺器壁下流至底部循环液层中静置分离；

5)旋流板除雾器采用入口在下、出口在上的设置方式，有助于气液分离，液体由重力作用向下运动，提高分离效率；

6)上部的锥形封头能够使分离后的粗煤气加速运动，随着粗煤气上升运动，液体因重力作用速度落后，之后煤气撞击在锥形封头的内壁上，更有助于气体与液体的进一步分离；

7)采用一体化装置，结构简单紧凑，优化了冷却洗涤分离工艺，提高了处理效率，减少了设备成本。

附图说明

图1是本发明所述一体化冷却分离器的结构示意图。

图中：1.锥形封头 2.水平管段 3.90°弯头 4.竖直管段 5.循环液喷管 6.圆筒7.定位板 8.旋流板除雾器 9.循环液出口 10.椭圆形封头 11.焦油渣排出口 12.底座 13.循环液液层 14.煤气混合物出口 15.煤气出口

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，本发明所述一体化冷却分离器，包括分离器本体、煤气进口管、循环液喷管5、旋流板除雾器8及底座12；所述分离器本体设置在底座12上，分离器本体自上至下由锥形封头1、圆筒6和椭圆形封头10依次连接组成，锥形封头1的顶部设煤气出口15，椭圆形封头10及圆筒6的下部存有设定高度的循环液，循环液液面下方的圆筒6侧壁开设循环液出口9，椭圆形封头10的底部设焦油渣排出口11；煤气进口管由依次连接的水平管段2、90°弯头3及竖直管段4组成，其中竖直管段4位于分离器本体的中心，其底部的煤气混合物出口14位于循环液液面上方，水平管段2自锥形封头1上部伸出；循环液喷管5的一端通过循环液管道连接循环液出口9，另一端自分离器本体外伸入煤气进口管的竖直管段4中，其喷嘴的喷液方向竖直向上；煤气进口管的竖直管段4与圆筒6侧壁之间设旋流板除雾器8。

所述循环液喷管5由依次连接的水平喷管、弯头及喷嘴组成，水平喷管靠近锥形封头1的底部设置。

所述锥形封头1、圆筒6、煤气进口管的竖直管段4及喷嘴的中心线同轴设置。

所述旋流板除雾器8靠近煤气进口管的煤气混合物出口14设置，旋流板除雾器8的气体出口朝向上方。

所述旋流板除雾器8通过定位板7固定在圆筒6中，旋流板除雾器8的外壁与圆筒6内壁之间留有环形缝隙。

所述循环液管道上设循环液泵。

所述的一体化冷却分离器的工作方法，包括：

1)煤气从煤气进口管的水平管段2进入后，在竖直管段4内与循环液喷管喷出的循环液逆向撞击，形成高速运动的湍动层，湍动层中流体不断更新，极大地扩展了气液接触面积，气液两相充分混合后急速传热传质，将煤气快速冷却，同时捕集煤气中夹带的焦油及固体杂质；

2)在煤气进口管内经过清洗冷却后的煤气混合物从竖直管段4底部的煤气混合物出口14流出，循环液、焦油及固体杂质直接落入下方的循环液液层13中；未被完全分离的煤气混合物向上穿过旋流板除雾器8，在旋流板除雾器8中，气流受螺旋叶片的导流作用产生强烈旋转，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下沿器壁下落到循环液液层13中；在循环液液层13中，循环液、焦油及固体杂质实现静置分离过程；分离出的焦油及固体杂质从焦油渣排出口11排出，液体液从循环液出口9引出进行循环喷射；

3)出旋流板除雾器8的煤气沿锥形封头1上升，随着锥形封头1横截面面积的缩小，气体流动速度加快，煤气与锥形封头1内壁碰撞过程中可进一步分离出所含的液体；最终，实现气液分离后的煤气从锥形封头1顶部的煤气出口15流出。

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 (7)

1.一体化冷却分离器，其特征在于，包括分离器本体、煤气进口管、循环液喷管、旋流板除雾器及底座；所述分离器本体设置在底座上，分离器本体自上至下由锥形封头、圆筒和椭圆形封头依次连接组成，锥形封头的顶部设煤气出口，椭圆形封头及圆筒的下部存有设定高度的循环液，循环液液面下方的圆筒侧壁开设循环液出口，椭圆形封头的底部设焦油渣排出口；煤气进口管由依次连接的水平管段、90°弯头及竖直管段组成，其中竖直管段位于分离器本体的中心，其底部的煤气混合物出口位于循环液液面上方，水平管段自锥形封头上部伸出；循环液喷管的一端通过循环液管道连接循环液出口，另一端自分离器本体外伸入煤气进口管的竖直管段中，其喷嘴的喷液方向竖直向上；煤气进口管的竖直管段与圆筒侧壁之间设旋流板除雾器。

2.根据权利要求1所述的一体化冷却分离器，其特征在于，所述循环液喷管由依次连接的水平喷管、弯头及喷嘴组成，水平喷管靠近锥形封头的底部设置。

3.根据权利要求1所述的一体化冷却分离器，其特征在于，所述锥形封头、圆筒、煤气进口管的竖直管段及喷嘴的中心线同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一体化冷却分离器，其特征在于，所述旋流板除雾器靠近煤气进口管的煤气混合物出口设置，旋流板除雾器的气体出口朝向上方。

5.根据权利要求1所述的一体化冷却分离器，其特征在于，所述旋流板除雾器通过定位板固定在圆筒中，旋流板除雾器的外壁与圆筒内壁之间留有环形缝隙。

6.根据权利要求1所述的一体化冷却分离器，其特征在于，所述循环液管道上设循环液泵。

7.如权利要求1所述的一体化冷却分离器的工作方法，其特征在于，包括：

1)煤气从煤气进口管的水平管段进入后，在竖直管段内与循环液喷管喷出的循环液逆向撞击，形成高速运动的湍动层，湍动层中流体不断更新，极大地扩展了气液接触面积，气液两相充分混合后急速传热传质，将煤气快速冷却，同时捕集煤气中夹带的焦油及固体杂质；

2)在煤气进口管内经过清洗冷却后的煤气混合物从竖直管段底部的煤气混合物出口流出，循环液、焦油及固体杂质直接落入下方的循环液液层中；未被完全分离的煤气混合物向上穿过旋流板除雾器，在旋流板除雾器中，气流受螺旋叶片的导流作用产生强烈旋转，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下沿器壁下落到循环液液层中；在循环液液层中，循环液、焦油及固体杂质实现静置分离过程；分离出的焦油及固体杂质从焦油渣排出口排出，液体液从循环液出口引出进行循环喷射；

3)出旋流板除雾器的煤气沿锥形封头上升，随着锥形封头横截面面积的缩小，气体流动速度加快，煤气与锥形封头内壁碰撞过程中可进一步分离出所含的液体；最终，实现气液分离后的煤气从锥形封头顶部的煤气出口流出。