CN109439346A - 一种双循环热交换焦油分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双循环热交换焦油分离系统，包括进气管、至少两个依次串联的焦油分离单元和出气管；所述进气管上安装有第一阀门，所述出气管上安装有第二阀门；还包括第一支管和第二支管，所述第一支管的一端与第一阀门上游侧的进气管连通，所述第一支管的另一端与第二阀门上游侧的出气管连通；所述第二支管的一端与第一阀门下游侧的进气管连通，优选地，所述第二支管的另一端与第二阀门下游侧的出气管连通；所述第二支管上安装有第三阀门，所述第一支管上安装有第四阀门。本发明可有效解决焦油分离过程中冷凝物沾、堵管道的难题，保证系统的正常、稳定运行，提升生产效率和焦油分离效果。

Description

一种双循环热交换焦油分离系统

技术领域

本发明涉及一种双循环热交换焦油分离系统，属于生物质热解气化、生活垃圾热解气化，工业固废、焦化工燃气净化焦油分离领域。

背景技术

我国生物质资源十分丰富，主要有农作物秸秆，柴薪，生活垃圾，工业固废等多种物质资源，利用先进的炼制热解技术，将生物质转化为新能源产品，减少石油石化产品的消耗，又能很好的保护生态环境，开拓新能源增长点，促进美好的城乡建设。

目前，市场主要采用塔式内冷喷淋去焦方法、离心分离等工艺除焦。在现有除焦设备内温度较低的部位，尤其是设备末端，冷凝的焦油容易凝结，导致管路堵塞，影响设备的正常运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种双循环热交换焦油分离系统，以防止管路堵塞，降低运行成本，提升生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种双循环热交换焦油分离系统，包括进气管、至少两个依次串联的焦油分离单元和出气管，沿气流方向看，所述进气管与首个焦油分离单元的进气口连通，所述出气管与末端的焦油分离单元的出气口连通；所述进气管上安装有第一阀门，所述出气管上安装有第二阀门；还包括第一支管和第二支管，所述第一支管的一端与第一阀门上游侧的进气管连通，所述第一支管的另一端与第二阀门上游侧的出气管连通；所述第二支管的一端与第一阀门下游侧的进气管连通，优选地，所述第二支管的另一端与第二阀门下游侧的出气管连通；所述第二支管上安装有第三阀门，所述第一支管上安装有第四阀门。

如此，待冷凝除焦的热解气通入系统时，可先打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和第四阀门，热解气通过进气管正常进入首个焦油分离单元，并依次通过各个焦油分离单元，冷凝分离；运行一段时间后，可关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门和第四阀门，此时，待冷凝热解气通过第一支管后，通过第二阀门上游侧的出气管段进入末端的焦油分离单元，随后逐个通过各个焦油分离单元，并从首个焦油分了单元流出，最终通过第二支管进入下一步处理工序。因焦油主要在温度较低管路中凝结，正常运行情况下，热解气在末端焦油分离单元的冷却管及斗中凝结的较多，长时间运行后势必阻塞管路，需停产维护维修或人工清堵，本发明通过上述设计和操作可实现自动消融凝结焦油、防止堵塞的目的。通过管路及阀门的合理组合设计，实现对系统内热解气流向的控制，这样后端凝结的焦油在高温热气作用下可得到及时消融，下落到斗再流入桶内储存。每运行一段时间后再将气体换向，如此交替循环运行，管路中的焦油都在高温下消融，使管路在无需人工定期疏通下保持畅通，大大降低了运行成本，提高了生产效率和气体质量。

本发明中，上游侧和下游侧是在第一阀门和第二阀门打开，第三阀门和第四阀门关闭时，根据系统内气流方向判别所得。

进一步地，本发明中，各阀门可选用电控阀，以与控制系统集成设置，实现智能自动控制。

进一步地，所述焦油分离单元包括斗、位于斗上方的第一分配器和第二分配器，所述第一分配器与斗之间、所述斗与第二分配器之间分别通过至少两根冷却管连通，所述冷却管周围设有冷却装置；所述斗的底部连通有桶。如此，待冷凝气体通入某一分配器后，通过各根冷却管向斗流动，同时受到冷却装置的冷却作用，部分焦油及水蒸气冷凝成液体，下滴到斗内；没有冷凝的气体从斗内通过另一侧的冷却管上行至另一分配器，上行过程中，再次受到冷却作用，部分焦油及水蒸气冷凝成液体，下滴到斗内，随后可通过桶暂存。

进一步地，每个分配器与斗之间通过至少五根冷却管连通，所述至少五根冷却管分为两组，且分别绕分配器的中心轴线呈周向分布。

冷却管采用环形布局，并对管采用套管导流冷却的新方法，冷却效果好，冷却水利用率提高，设备体积减小70%，因而大幅降低设备的造价并大量减小配套设备，如管道阀门、焦油罐等多种物资。

进一步地，所述冷却装置包括进水管、套设于冷却管上且与相应冷却管间隙配合的套管，所述套管与进水管连通。如此，套管可起到导向作用，使得进水管输入套管的冷却水沿冷却管外壁流动，最大程度发挥冷却水的冷却作用，提升冷却效果。

进一步地，所述进水管与套管的上端连通。具体连通位置可根据需要设置，最好能与相应冷却管内气流方向形成对流，提升冷却效果。

进一步地，所述套管的内壁上设有螺旋导向槽，以增大冷却水在套管内的流过路径，延长停留时间，进一步提升冷却效果。

进一步地，各根冷却管相互平行设置。进一步地，冷却管的内径为50-250mm，进一步为80-180mm，优选为90-150mm，进一步优选为100-130mm，以均衡考虑冷却效果、防堵能力等方面。

进一步地，所述进水管通过分水管与套管连通。

进一步地，所述斗的顶面设有用于承接冷却水的水池。

进一步地，所述斗内设有热电偶，如此，可实时监测斗内温度，以便及时采取措施或调整冷却参数。

进一步地，所述斗与桶之间的管路上设有加热器，以对斗及斗与桶之间管道内的焦油进行加热，以便顺利流下。

本发明，通过对进气管路、出气管路及阀门的设计，形成一种双循环热交换焦油分离系统，采用双循环冷却、热交换设计方法解决了焦油分离过程中冷凝物沾、堵管道的难题，可通过双循环冷却、控制水流量及流速以达到冷却效果，从而适合热解气焦油分离。热交换即进出气位置交换，也称为低温与高温流向交换，热解气体在冷却管道中，随着冷却温度的变化，热解气体中多种物质转化为液体，温度降到40C°时，多种物质转化为泥状物质即统称为焦油，而40 C°冷却温度为热解气焦油分离的理想温度，但该温度也是管道中焦油堵塞的根本原因，本发明可很好地解决这一问题。

本发明中，一般地，输入热解气体温度为500 C°左右，输出热解气体温度为40 C°左右，通过将高、低温热解气流向交换，可很好地解决低温端管道的焦油堵塞问题，热解气体由单一流向改变为双流向，高温气体流向的改变，利用高温定时清理低温管道中的焦油，不需停产除焦，好比一个免费的清洁工。故本发明可完美地解决焦油分离过程中冷凝物沾堵管道的难题。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过双循环结构设计，可有效解决焦油分离过程中冷凝物沾、堵管道的难题，保证系统的正常、稳定运行，有利于提升生产效率和焦油分离效果；

（2）每个焦油分离单元中，待冷凝气体或热解气实际经过两道冷却工序，冷凝分离效果好；

（3）高温可燃气体通过多级焦油分离单元，将气体中的焦油、水蒸气等冷凝成液体，从而达到气体降温及将焦油、水蒸气分离的目的，根据来源气体的不同，可以增减级数，灵活应用，达到冷却分离的最佳效果。

（4）通过套管的导向作用，可最大程度发挥冷却水的冷却作用，进一步提升冷却效果；另外，套管的设置可保证同一焦油分离单元中，各第一管或第二管的冷却效果较为接近，保证该焦油分离单元中收集到的焦油成分较为均一；

（5）冷却管呈周向分布，只需一根进水管即可完成多根第一管的供水，有利于精简结构；

（6）通过多级焦油分离单元，本发明的焦油分离系统分离效果好。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的双循环热交换焦油分离系统的正视图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

图3是本发明第一种实施方式的双循环热交换焦油分离系统的俯视图。

图4是沿图2中B-B线的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1至图4所示，一种双循环热交换焦油分离系统，包括进气管20、三个依次串联的焦油分离单元和出气管21，沿气流方向看，所述进气管与首个焦油分离单元的进气口连通，所述出气管与末端的焦油分离单元的出气口连通；所述进气管上安装有第一阀门14-1，所述出气管上安装有第二阀门14-2；还包括第一支管15和第二支管13，所述第一支管15的一端与第一阀门上游侧的进气管连通，所述第一支管15的另一端与第二阀门上游侧的出气管连通；所述第二支管13的一端与第一阀门下游侧的进气管连通，所述第二支管13的另一端与第二阀门下游侧的出气管连通；所述第二支管13上安装有第三阀门14-3，所述第一支管15上安装有第四阀门14-4。首个焦油分离单元通过90度弯头8与进气管连通；相邻焦油分离单元之间通过180度弯头连通10。

所述焦油分离单元包括斗4、位于斗4上方的第一分配器10和第二分配器22，所述第一分配器10与斗4之间、所述斗4与第二分配器22之间分别通过至少两根冷却管6连通，所述冷却管周围设有冷却装置11；所述斗4的底部连通有桶1。

每个分配器与斗4之间通过至少五根冷却管6连通，所述至少五根冷却管6分为两组，且分别绕分配器的中心轴线呈周向分布。所述冷却装置11包括进水管16、套设于冷却管6上且与相应冷却管间隙配合的套管18，所述套管18与进水管16连通。所述进水管16与套管18的上端连通。所述套管1301的内壁上设有螺旋导向槽。所述进水管16通过分水管17与套管连通。

所述斗4的顶面设有用于承接冷却水的水池19。系统中，冷却水全程不与气体接触，无二次污染产生。所述斗4内设有热电偶5。所述斗4与桶1之间的管路上设有加热器3。热电偶与加热器可通过控制系统协同控制，控制系统根据热电偶测得数据，智能控制加热器的工作状态。

还包括用于监控桶内储油量的油标尺12。

还包括机架7，所述进气管、第一支管、第二支管、焦油分离单元和出气管均架设于机架上。进一步地，所述支架主要由中空管道构成，以节省材料，降低成本。

综上，本发明的焦油分离系统可通过热解气流向的交替控制，使得管路无需人工定期疏通即可保持畅通，大大降低运行成本，提高生产效率和气体质量。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种双循环热交换焦油分离系统，包括进气管（20）、至少两个依次串联的焦油分离单元和出气管（21），沿气流方向看，所述进气管与首个焦油分离单元的进气口连通，所述出气管与末端的焦油分离单元的出气口连通；其特征在于，所述进气管上安装有第一阀门（14-1），所述出气管上安装有第二阀门（14-2）；还包括第一支管（15）和第二支管（13），所述第一支管（15）的一端与第一阀门上游侧的进气管连通，所述第一支管（15）的另一端与第二阀门上游侧的出气管连通；所述第二支管（13）的一端与第一阀门下游侧的进气管连通；所述第二支管（13）上安装有第三阀门（14-3），所述第一支管（15）上安装有第四阀门（14-4）。

2.根据权利要求1所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述焦油分离单元包括斗（4）、位于斗（4）上方的第一分配器（10）和第二分配器（22），所述第一分配器（10）与斗（4）之间、所述斗（4）与第二分配器（22）之间分别通过至少两根冷却管（6）连通，所述冷却管周围设有冷却装置（11）；所述斗（4）的底部连通有桶（1）。

3.根据权利要求2所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，每个分配器与斗（4）之间通过至少五根冷却管（6）连通，所述至少五根冷却管（6）分为两组，且分别绕分配器的中心轴线呈周向分布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述冷却装置（11）包括进水管（16）、套设于冷却管（6）上且与相应冷却管间隙配合的套管（18），所述套管（18）与进水管（16）连通。

5.根据权利要求4所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述进水管（16）与套管（18）的上端连通。

6.根据权利要求4所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述套管（1301）的内壁上设有螺旋导向槽。

7.根据权利要求4所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述进水管（16）通过分水管（17）与套管连通。

8.根据权利要求2、3、5、6、7任一项所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述斗（4）的顶面设有用于承接冷却水的水池（19）。

9.根据权利要求2、3、5、6、7任一项所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述斗（4）内设有热电偶（5）。

10.根据权利要求2、3、5、6、7任一项所述的双循环热交换焦油分离系统，其特征在于，所述斗（4）与桶（1）之间的管路上设有加热器（3）。