CN110055103A - 新型加氢气化半焦冷却及收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其包括半焦冷却器、旋风分离器和半焦收集器，半焦冷却器的冷却半焦出口通过管道与半焦收集器的半焦收集入口连接，半焦收集器的气固混合物出口通过管道与旋风分离器的入料口连接，旋风分离器的固体物料出口连接有半焦排出管，半焦排出管的出料端穿过半焦收集器的侧壁置于半焦收集器的内部。本发明的优点在于，半焦冷却器内部的气体分布板和折流板组不会与半焦发生正面撞击，不易损坏，至少连续工作1年以上才需要检修，降低了维修成本；旋风分离器的半焦排出管出口插入半焦收集器的料层内部，分离后的半焦不会随料层上部的冷却气再次回到旋风分离器内部，保证了半焦与冷却气的分离效果。
Description
技术领域：
本发明涉及半焦处理设备，具体涉及一种新型加氢气化半焦冷却及收集装置。
背景技术：
在中温(700-1000℃)、高压(5-10MPa)和富氢条件下，煤粉与氢气反应直接生成甲烷，轻质芳烃油品和洁净半焦的过程称为煤加氢气化工艺。煤加氢气化工艺产生的半焦温度较高，需要经过冷却降温后才能进行存储。现有的半焦冷却装置采用流化气和换热管结合的方式，半焦进入冷却装置后，被从冷却装置底部进入的流化气向上吹送，与冷却装置内部上方换热管内的冷却介质进行换热，最后从冷却装置侧壁上的半焦出口排出，进入半焦收集器进行收集。
目前在对半焦进行冷却及收集时存在以下问题：1、在半焦冷却器内，半焦被流化气向上吹送时，会不断撞击换热管，使得换热管的震动较大，造成换热管与冷却装置侧壁连接处断裂，换热管掉落；而且半焦不断与换热管发生摩擦，导致换热管磨损严重，容易发生泄漏；冷却装置容易损坏，最长3个月就需要检修一次，检修周期短，维修成本高；2、流化气从冷却装置底部进入，单向吹送半焦，如果半焦冷却效果不好，想通过调大气量改善冷却效果的话，会缩短半焦在冷却装置中的停留时间，无法改善半焦的冷却效果，因此半焦在冷却装置中的停留时间和冷却效果难以控制；3、旋风分离器的半焦排出管出口与半焦收集器的内部连通，但没有插入料层内部，排出的半焦还会随冷却气重新进入旋风分离器，分离效果差。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种便于控制半焦在半焦冷却器内的停留时间，可以改善半焦的冷却效果，改善半焦与冷却气的分离效果的新型加氢气化半焦冷却及收集装置。
本发明由如下技术方案实施：新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其包括半焦冷却器、旋风分离器和半焦收集器，
所述半焦冷却器的冷却半焦出口通过管道与所述半焦收集器的半焦收集入口连接，所述半焦收集器的气固混合物出口通过管道与所述旋风分离器的入料口连接，所述旋风分离器的固体物料出口连接有半焦排出管，所述半焦排出管的出料端穿过所述半焦收集器的侧壁置于所述半焦收集器的内部；
在所述半焦收集器的半焦出口设有排料阀，在所述半焦收集器内部设有料位传感器；
所述半焦冷却器包括壳体，在所述壳体的侧壁下部设有高温半焦进口，在与所述高温半焦进口相对的所述壳体的侧壁上部设有所述冷却半焦出口，在所述冷却半焦出口设有温度传感器，在所述高温半焦进口至所述冷却半焦出口之间的所述壳体内部依次设有多对相互平行的折流板组，多对所述折流板组将所述壳体分为多个气室，每个所述气室顶部分别设有一个顶部进气管，每个所述气室底部分别设有一个底部进气管，在每个所述顶部进气管和每个所述底部进气管上分别设有一个电控调节阀和流量传感器；每个所述折流板组上均设有半焦流动口，相邻的两个所述半焦流动口上下交替设置。
进一步的，在所述壳体的内部水平设有上气体分布板和下气体分布板，所述上气体分布板和所述下气体分布板上分别均布有气孔，所述上气体分布板和所述下气体分布板的边缘分别与所述壳体的内壁密封连接，并将每个所述气室由上至下分为三个独立的腔室，所述半焦流动口、所述高温半焦进口和所述冷却半焦出口均位于所述上气体分布板和所述下气体分布板之间。
进一步的，其还包括PLC控制器，所述PLC控制器的信号输入端分别与所述温度传感器、每个所述流量传感器、所述料位传感器的信号输出端连接，所述PLC控制器的信号输出端分别与每个所述电控调节阀、所述排料阀的信号输入端连接。
进一步的，所述折流板组包括上下设置的上折流板和下折流板，所述上折流板和所述下折流板位于同一竖直面内，所述上折流板的两侧边缘及顶部边缘与所述壳体密封连接；所述下折流板的两侧边缘及底部边缘与所述壳体密封连接；所述上折流板的底部边缘与所述下折流板的顶部边缘之间设有所述半焦流动口。
进一步的，所述半焦收集器的上部侧壁上设有所述半焦收集入口，所述半焦收集器的顶部设有所述气固混合物出口，所述半焦收集器的底部设有所述半焦出口。
进一步的，所述半焦排出管的出料端穿过所述半焦收集器的侧壁置于所述半焦收集器的内底部。
本发明的优点：1、半焦冷却器内部设有气体分布板和折流板组，通过冷却气控制半焦的流向，气体分布板和折流板组不会与半焦发生正面撞击，不易损坏，至少连续工作1年以上才需要检修，延长了半焦冷却器的检修周期，降低了维修成本；2、每个气室顶部分别设有一个顶部进气管，每个气室底部分别设有一个底部进气管，在每个顶部进气管和每个底部进气管上分别设有一个电控调节阀，可以通过调大每个气室顶部进气管和底部进气管的进气量来改善半焦的冷却效果，通过控制第一个气室顶部进气管和底部进气管的进气量之间的差值来控制半焦在半焦冷却器内部的停留时间，使得半焦在半焦冷却器中的停留时间和冷却效果得到很好的控制；3、旋风分离器的半焦排出管出口插入半焦收集器的料层内部，分离出的冷却半焦在半焦收集器排料时，伴随半焦收集器内物料的排出，排入半焦收集器内，不会随料层上部的冷却气再次回到旋风分离器内部，保证了半焦与冷却气的分离效果。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为PLC控制器的控制示意图。
半焦冷却器1，半焦收集器2，顶部进气管3，底部进气管4，排料阀5，旋风分离器6，半焦排出管7，气室8，高温半焦进口9，冷却半焦出口10，温度传感器11，折流板组12，电控调节阀13，流量传感器14，上气体分布板15，下气体分布板16，PLC控制器17，料位传感器18。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-2所示，新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其包括半焦冷却器1、旋风分离器6和半焦收集器2，
半焦冷却器1的冷却半焦出口10通过管道与半焦收集器2的半焦收集入口连接，半焦收集器2的气固混合物出口通过管道与旋风分离器6的入料口连接，旋风分离器6的固体物料出口连接有半焦排出管7，半焦排出管7的出料端穿过半焦收集器2的侧壁置于半焦收集器2的内底部；旋风分离器6的半焦排出管7的出口插入半焦收集器2的料层内部，分离出的冷却半焦在半焦收集器2排料时，伴随半焦收集器2内物料的排出，排入半焦收集器2内，不会随料层上部的冷却气再次回到旋风分离器6内部，保证了半焦与冷却气的分离效果。
半焦冷却器1包括壳体，在壳体的侧壁下部设有高温半焦进口9，在与高温半焦进口9相对的壳体的侧壁上部设有冷却半焦出口10，在冷却半焦出口10设有温度传感器11，在高温半焦进口9至冷却半焦出口10之间的壳体内部依次设有两对相互平行的折流板组12，折流板组12包括上下设置的上折流板和下折流板，上折流板和下折流板位于同一竖直面内，上折流板的两侧边缘及顶部边缘与壳体密封连接；下折流板的两侧边缘及底部边缘与壳体密封连接；上折流板的底部边缘与下折流板的顶部边缘之间设有半焦流动口，相邻的两个半焦流动口上下交替设置。两对折流板组12将壳体分为三个气室8，每个气室8顶部分别设有一个顶部进气管3，每个气室8底部分别设有一个底部进气管4，在每个顶部进气管3和每个底部进气管4上分别设有一个电控调节阀13和流量传感器14；可以通过调大每个气室8顶部进气管3和底部进气管4的进气量来改善半焦的冷却效果，通过控制第一个气室8的顶部进气管3和底部进气管4的进气量之间的差值来控制半焦在半焦冷却器1内部的停留时间，使得半焦在半焦冷却器1中的停留时间和冷却效果得到很好的控制。
在壳体的内部水平设有上气体分布板15和下气体分布板16，上气体分布板15和下气体分布板16上分别均布有气孔，上气体分布板15和下气体分布板16的边缘分别与壳体的内壁密封连接，并将每个气室8由上至下分为三个独立的腔室，半焦流动口、高温半焦进口9和冷却半焦出口10均位于上气体分布板15和下气体分布板16之间；半焦冷却器1内部设有气体分布板和折流板组12，通过冷却气控制半焦的流向，气体分布板和折流板组12不会与半焦发生正面撞击，不易损坏，至少连续工作1年以上才需要检修，延长了半焦冷却器1的检修周期，降低了维修成本。
半焦收集器2的上部侧壁上设有半焦收集入口，半焦收集器2的顶部设有气固混合物出口，半焦收集器2的底部设有半焦出口，在半焦出口设有排料阀5，在半焦收集器2内部设有料位传感器18。
其还包括PLC控制器17，PLC控制器17的信号输入端分别与温度传感器11、每个流量传感器14、料位传感器18的信号输出端连接，PLC控制器17的信号输出端分别与每个电控调节阀13、排料阀5的信号输入端连接。
实施例2：
根据实施例1中的新型加氢气化半焦冷却及收集装置实施的加氢气化半焦的冷却及收集方法，其包括如下步骤：(1)利用半焦冷却器冷却从气化炉排出的高温半焦；(2)利用半焦收集器初次气固分离；(3)利用旋风分离器二次气固分离；其中，
(1)利用半焦冷却器冷却从气化炉排出的高温半焦：高温半焦进口9设于半焦冷却器1下部，冷却半焦出口10设于半焦冷却器1上部，高温半焦以17吨/小时的流量由高温半焦进口9送入半焦冷却器1的第一个气室8内；每个气室8的顶部进气管3和底部进气管4向对应的气室8内通入冷却气，通过调节第一个气室8和第三个气室8相应的顶部进气管3和底部进气管4的进气量，使得高温半焦在第一个气室8和第三个气室8内处于溢流状态；第二个气室8底部进气管4的进气量大于顶部进气管3的进气量；通过调节每个气室8的顶部进气管3和底部进气管4的进气量，可以控制高温半焦在每个气室8的换热停留时间，依次经三个气室8冷却后的冷却半焦随冷却气由冷却半焦出口10排出，进入半焦收集器2；
当半焦冷却器1内的负荷稳定，正常工作时，半焦冷却器1的第一个气室8顶部进气管3的进气量为400Nm3/h，第一个气室8底部进气管4的进气量为600Nm3/h，第二个气室8顶部进气管3的进气量为300Nm3/h，第二个气室8底部进气管4的进气量为350Nm3/h，第三个气室8顶部进气管3的进气量为500Nm3/h，第三个气室8底部进气管4的进气量为500Nm3/h。
高温半焦进入半焦冷却器1时的温度为800℃，高温半焦排出半焦冷却器1时的温度为300℃，当温度传感器11检测到半焦冷却器1的出料温度高于PLC控制器17内部的预设值300℃时，可以通过延长半焦在半焦冷却器1内的停留时间来降低半焦冷却器1的出料温度；具体操作方法为：
PLC控制器17首先向第一个气室8顶部的电控调节阀13、第三个气室8顶部和底部的电控调节阀13分别发送开度调大信号，将第一个气室8的顶部进气管3、第三个气室8的顶部进气管3和底部进气管4的进气量分别增加50Nm3/h，延长半焦在半焦冷却器1内的停留时间；若温度传感器11的检测值还是超出300℃，PLC控制器17再次向第一个气室8顶部的电控调节阀13、第三个气室8顶部和底部的电控调节阀13分别发送开度调大信号，继续将第一个气室8的顶部进气管3、第三个气室8的顶部进气管3和底部进气管4的进气量分别增加50Nm3/h，直至温度传感器11的检测值低于300℃，在调节过程中，要保证第一个气室8底部进气管4的进气量始终比顶部进气管3的进气量大。
当半焦冷却器1的出料温度高于300℃时，还可以通过增加各气室8内的气量来降低半焦冷却器1的出料温度；具体操作方法为：
PLC控制器17首先向第三个气室8顶部和底部的电控调节阀13分别发送开度调大信号，同时将第三个气室8的顶部进气管3和底部进气管4的进气量增加50Nm3/h，若温度传感器11的检测值还是超出300℃，PLC控制器17首先向第二个气室8顶部和底部的电控调节阀13分别发送开度调大信号，再将第二个气室8顶部进气管3和底部进气管4的进气量增加50Nm3/h，按照上述过程从后向前依次增加每个气室8的进气量直至温度传感器11的检测值低于300℃。
(2)利用半焦收集器初次气固分离：冷却半焦随冷却气进入半焦收集器2，半焦收集器2底部的排料阀5关闭，部分冷却半焦自然沉降落于半焦收集器2底部形成料层，当料位传感器18检测到料层达到半焦收集器2内部空间的60％时，PLC控制器17向排料阀5发送开启信号，开启排料阀5，排出部分冷却半焦，当料层到达旋风分离器6的半焦排出管7的出口高度时，PLC控制器17向排料阀5发送关闭信号，关闭排料阀5；未沉降的冷却半焦随冷却气进入旋风分离器6；
(3)利用旋风分离器二次气固分离：未沉降的冷却半焦随冷却气进入旋风分离器6后，经旋风分离器6进行气固分离，分离的冷却气进入气体管网，分离出的冷却半焦在半焦收集器2排料时，伴随半焦收集器2内物料的排出，排入半焦收集器2内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，其包括半焦冷却器、旋风分离器和半焦收集器，
所述半焦冷却器的冷却半焦出口通过管道与所述半焦收集器的半焦收集入口连接，所述半焦收集器的气固混合物出口通过管道与所述旋风分离器的入料口连接，所述旋风分离器的固体物料出口连接有半焦排出管，所述半焦排出管的出料端穿过所述半焦收集器的侧壁置于所述半焦收集器的内部；
在所述半焦收集器的半焦出口设有排料阀，在所述半焦收集器的内部设有料位传感器；
所述半焦冷却器包括壳体，在所述壳体的侧壁下部设有高温半焦进口，在与所述高温半焦进口相对的所述壳体的侧壁上部设有所述冷却半焦出口，在所述冷却半焦出口设有温度传感器，在所述高温半焦进口至所述冷却半焦出口之间的所述壳体的内部依次设有多对相互平行的折流板组，多对所述折流板组将所述壳体分为多个气室，每个所述气室的顶部分别设有一个顶部进气管，每个所述气室的底部分别设有一个底部进气管，在每个所述顶部进气管和每个所述底部进气管上分别设有一个电控调节阀和流量传感器；每个所述折流板组上均设有半焦流动口，相邻的两个所述半焦流动口上下交替设置。
2.根据权利要求1所述的新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，在所述壳体的内部水平设有上气体分布板和下气体分布板，所述上气体分布板和所述下气体分布板上分别均布有气孔，所述上气体分布板和所述下气体分布板的边缘分别与所述壳体的内壁密封连接，并将每个所述气室由上至下分为三个独立的腔室，所述半焦流动口、所述高温半焦进口和所述冷却半焦出口均位于所述上气体分布板和所述下气体分布板之间。
3.根据权利要求1或2所述的新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，其还包括PLC控制器，所述PLC控制器的信号输入端分别与所述温度传感器、每个所述流量传感器、所述料位传感器的信号输出端连接，所述PLC控制器的信号输出端分别与每个所述电控调节阀、所述排料阀的信号输入端连接。
4.根据权利要求1或2所述的新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，所述折流板组包括上下设置的上折流板和下折流板，所述上折流板和所述下折流板位于同一竖直面内，所述上折流板的两侧边缘及顶部边缘与所述壳体密封连接；所述下折流板的两侧边缘及底部边缘与所述壳体密封连接；所述上折流板的底部边缘与所述下折流板的顶部边缘之间设有所述半焦流动口。
5.根据权利要求3所述的新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，所述折流板组包括上下设置的上折流板和下折流板，所述上折流板和所述下折流板位于同一竖直面内，所述上折流板的两侧边缘及顶部边缘与所述壳体密封连接；所述下折流板的两侧边缘及底部边缘与所述壳体密封连接；所述上折流板的底部边缘与所述下折流板的顶部边缘之间设有所述半焦流动口。
6.根据权利要求1所述的新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，所述半焦收集器的上部侧壁上设有所述半焦收集入口，所述半焦收集器的顶部设有所述气固混合物出口，所述半焦收集器的底部设有所述半焦出口。
7.根据权利要求1所述的新型加氢气化半焦冷却及收集装置，其特征在于，所述半焦排出管的出料端穿过所述半焦收集器的侧壁置于所述半焦收集器的内底部。
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