CN109355084B - 一种脱除煤焦油中水分和固体物质的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱除煤焦油中水分和固体物质的系统及方法，包括原料罐，原料罐顶部连接油水分离罐一，下端连接加热炉底部，加热炉与刮膜蒸发器相连，刮膜蒸发器输出端的底部设置有残渣接收罐，顶部连接油水分离罐二，油水分离罐二的输出端分别与污水接收与产物接收罐相连，煤焦油原料罐加热至100‑180℃，在搅拌状态下，通入惰性气体将水蒸气从原料罐顶部带出，将煤焦油水含量降低至0‑1.0wt％，煤焦油进入刮膜蒸发器内表面形成液膜，蒸发出的物质经冷却后进入油水分离罐二，固体物质经刮膜蒸发器底部进入残渣接收罐，本发明具有工艺流程短，结构及操作简单方便，分离效率高，效果好的特点。
Description
技术领域
本发明属于煤焦油深加工的技术领域，特别涉及一种脱除煤焦油中水分和固体物质的系统及方法。
背景技术
随着我国经济的不断发展以及国内市场对燃料油需求的逐年增加，煤炭在我国能源结构中一直占据着主要地位，煤炭资源的分级分质和高清洁利用为现代煤化工发展注入了新的动力，也必将成为煤炭资源化利用的主流技术，煤焦油作为煤炭资源化利用的主要产品和经济增长点，产量逐年增加，实现煤焦油的高效转化和清洁化利用成为当前研究的热点。
中低温煤焦油作为煤热解、气化和干馏的主要副产物，通常含有大量的水分以及煤粉、焦粉等固体杂质，由于煤焦油黏度高，组成复杂，很容易形成“油包水、水包油”的乳化相，给煤焦油水分、固体杂质的脱除带来一定的困难，严重影响了煤焦油的后续深加工。
目前传统的脱水方法主要包括加热脱水法、加压加热脱水法、离心脱水法、管式炉脱水法等，常见的脱水方法是加热静止脱水和管式炉脱水联合脱水的方法。脱固方法主要以物理分离为主，包括离心分离法、静置沉降法、过滤法和静电法。这些预处理方法尽管在脱水脱固方面各有优势，但均存在脱水时间长、脱固系统复杂、能耗高、效率低、效果差的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种脱除煤焦油中水分和固体物质的系统及方法，本发明具有工艺流程短，结构及操作简单方便，分离效率高，效果好的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种脱除煤焦油中水分和固体物质的系统，包括原料罐1，原料罐1顶部连接油水分离罐一2，下端连接加热炉4底部，加热炉4与刮膜蒸发器5相连，刮膜蒸发器5输出端的底部设置有残渣接收罐7，顶部连接油水分离罐二6，油水分离罐二6的输出端分别与污水接收8与产物接收罐9相连。
所述的原料罐1与加热炉4之间通过进料泵3进行加压。
所述的刮膜蒸发器5由电机驱动机构、转笼和筒体组成，转笼设置在筒体内部，转笼通过电机驱动机构进行驱动旋转，所述的筒体底部为锥形结构，
一种脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，包括以下步骤；
A、煤焦油原料罐1加热至100-180℃，在搅拌状态下，通入惰性气体将水蒸气从原料罐1顶部带出，将煤焦油水含量降低至0-1.0wt％。
B、煤焦油进入刮膜蒸发器5内表面形成液膜，蒸发出的物质经冷却后进入油水分离罐二6，固体物质经刮膜蒸发器5底部进入残渣接收罐7。
所述的煤焦油中固体物质含量为0-10wt％、水分0-5wt％、灰分0-3wt％。
所述的惰性气体可以为氮气或其他惰性气体。
所述的原料罐1顶安装有电机驱动的搅拌器，煤焦油原料罐1采用电加热或者导热油加热的方式，电机频率为20-40Hz。
所述煤焦油在原料罐1内的脱水时间为0-60min。
所述的刮膜蒸发器5上端安装有驱动电机，所述的刮膜蒸发器5驱动电机频率为25-35Hz，刮膜蒸发器5内温度为250-350℃，绝对压力为0-10mmHg。
本发明的有益效果：
本发明所述煤焦油脱水采取原料罐一次脱水和刮膜蒸发器二次脱水的两级方式，不仅有效保障了煤焦油中水分的脱除，而且极大地提高了脱水效率。
本发明充分利用煤焦油在刮膜蒸发器内表面形成液膜，强化了气液相间的传质传热，提高了液固相间的分离效果，实现煤焦油中固体杂质的快速脱除。
本发明在负压条件下操作，可以保证煤焦油在低温下实现固体物质的脱除，降低了装置的能耗和设备的投资。
本发明所述的方法能够为煤焦油深加工装置提供合格的原料，保证装置的长周期稳定运行。
附图说明
图1为本发明的设备连接示意图。
1-原料罐，2-油水分离罐一，3-进料泵，4-加热炉，5-刮膜蒸发器，6-油水分离罐二，7--残渣接收罐，8-污水接收罐，9-产物接收罐
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
将煤焦油倒入原料罐1中加热至180℃，开启搅拌器，控制电机频率为20Hz，通入一定量氮气，搅拌时间约30min，蒸发出的水分和轻烃进入后续油水分离罐一2将水脱除，脱水后的煤焦油通过罐底进料泵3将其输送至由驱动机构及转笼组成的刮膜蒸发器5，刮膜蒸发器5内壁温度为300℃，调整电机转动频率35Hz，系统压力6.0mmHg，气相产物经冷却后进入油水分离罐二6静置分离后，煤焦油进入产品接收罐9，污水进入污水接收罐8，固体残渣通过刮膜蒸发器5底部排入残渣接收罐7内，分步实现煤焦油中水分和固体物质的脱除。
实施例2
将煤焦油倒入原料罐1中加热至150℃，开启搅拌器，控制电机频率为30Hz，通入一定量氮气，搅拌时间约60min，蒸发出的水分和轻烃进入后续油水分离罐一2将水脱除，脱水后的煤焦油通过罐底进料泵3将其输送至由驱动机构及转笼组成的刮膜蒸发器5，刮膜蒸发器5内壁温度为320℃，调整电机转动频率30Hz，系统压力5.0mmHg，气相产物经冷却后进入油水分离罐二6静置分离后，煤焦油进入产品接收罐9，污水进入污水接收罐8，固体残渣通过刮膜蒸发器5底部排入残渣接收罐7内，分步实现煤焦油中水分和固体物质的脱除。
实施例3
将煤焦油倒入原料罐1中加热至130℃，开启搅拌器，控制电机频率为40Hz，通入一定量氮气，搅拌时间约100min，蒸发出的水分和轻烃进入后续油水分离罐一2将水脱除，脱水后的煤焦油通过罐底进料泵3将其输送至由驱动机构及转笼组成的刮膜蒸发器5，刮膜蒸发器5内壁温度为350℃，调整电机转动频率28Hz，系统压力5.0mmHg，气相产物经冷却后进入油水分离罐二6静置分离后，煤焦油进入产品接收罐9，污水进入污水接收罐8，固体残渣通过刮膜蒸发器5底部排入残渣接收罐7内，分步实现煤焦油中水分和固体物质的脱除。
实施例4
将煤焦油倒入原料罐1中加热至100℃，开启搅拌器，控制电机频率为40Hz，通入一定量氮气，搅拌时间约120min，蒸发出的水分和轻烃进入后续油水分离罐一2将水脱除，脱水后的煤焦油通过罐底进料泵3将其输送至由驱动机构及转笼组成的刮膜蒸发器5，刮膜蒸发器5内壁温度为350℃，调整电机转动频率28Hz，系统压力5.0mmHg，气相产物经冷却后进入油水分离罐二6静置分离后，煤焦油进入产品接收罐9，污水进入污水接收罐8，固体残渣通过刮膜蒸发器5底部排入残渣接收罐7内，分步实现煤焦油中水分和固体物质的脱除。
本发明煤焦油原料及实施例产品煤焦油物性指标如下：
| 项目 | 密度，g/ml | 水分 | 固体杂质 |
| 煤焦油 | 1.07 | 8.50 | 4.88 |
| 实施例1 | 0.98 | 0.54 | 0.19 |
| 实施例2 | 0.98 | 0.50 | 0.17 |
| 实施例3 | 0.99 | 0.34 | 0.12 |
| 实施例4 | 1.02 | 0.21 | 0.09 |
Claims (5)
1.一种脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，其特征在于，采用脱除煤焦油中水分和固体物质的系统实现，该系统包括煤焦油原料罐（1），煤焦油原料罐（1）顶部连接油水分离罐一（2），下端连接加热炉（4）底部，加热炉（4）与刮膜蒸发器（5）相连，刮膜蒸发器（5）输出端的底部设置有残渣接收罐（7），顶部连接油水分离罐二（6），油水分离罐二（6）的输出端分别与污水接收罐（8）与产物接收罐（9）相连；
所述的刮膜蒸发器（5）由电机驱动机构、转笼和筒体组成，转笼设置在筒体内部，转笼通过电机驱动机构进行驱动旋转，所述的筒体底部为锥形结构；
所述的煤焦油原料罐（1）顶安装有电机驱动的搅拌器，煤焦油原料罐（1）采用电加热或者导热油加热的方式，电机频率为20-40Hz；
所述脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，由以下步骤构成；
A、煤焦油原料罐（1）加热至100-180℃，在搅拌状态下，通入惰性气体将水蒸气从煤焦油原料罐（1）顶部带出，将煤焦油水含量降低至0-1.0wt%；
B、煤焦油进入刮膜蒸发器（5）内表面形成液膜，蒸发出的物质经冷却后进入油水分离罐二（6），固体物质经刮膜蒸发器（5）底部进入残渣接收罐（7）；
所述的刮膜蒸发器（5）上端安装有驱动电机，所述的刮膜蒸发器（5）驱动电机频率为25-35Hz，刮膜蒸发器（5）内温度为250-350℃，绝对压力为0-10mmHg。
2.根据权利要求1所述的一种脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，其特征在于，所述的煤焦油原料罐（1）与加热炉（4）之间通过进料泵（3）进行加压。
3.根据权利要求1所述的一种脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，其特征在于，所述的煤焦油中固体物质含量为0-10wt%、水分0-5wt%、灰分0-3wt%。
4.根据权利要求1所述的一种脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气或其他惰性气体。
5.根据权利要求1所述的一种脱除煤焦油中水分和固体物质的方法，其特征在于，所述煤焦油在煤焦油原料罐（1）内的脱水时间为0-60min。
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