CN110141916A - 一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置，该工艺包括：步骤S1，将高温含尘烟气切向送入设置于乙烯清焦罐中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成稳态气流；步骤S2，于乙烯清焦罐中喷入冷却水，冷却水由各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上的喷嘴进入于除尘器内形成大量径向运动的雾化的液滴，并与切向进入除尘器内部的含尘烟气的旋转气流接触，捕集到烟气中的焦粉颗粒形成新的固液聚合物；步骤S3，固液聚合物在重力作用下沉降聚集于除尘器底部并进行聚集形成液封，除尘净化后的气体由乙烯清焦罐顶部排出，通过本发明，可实现对乙烯裂解炉清焦尾气中粒径100μm以下微细颗粒物进行处理的目的，有效提高除尘效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙烯清焦除尘工艺及装置，特别是涉及一种新型多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置。
背景技术
乙烯装置裂解炉连续运转过程中容易出现炉管结焦现象，这会使炉管管壁热阻增大，能耗增加，壁温升高，缩短炉管寿命，同时，焦垢会使炉管内径变小，物料流动过程压力降增大，甚至堵塞管道，使运转周期缩短，严重影响乙烯装置正常生产。
因此，在正常运行一段时间之后，通常需要对裂解炉实施停炉烧焦操作，以去除裂解炉及急冷锅炉中的焦垢，改善裂解炉的性能，降低装置的能耗及物耗，延长运行周期。然而，在清焦过程中会产生大量的烧焦尾气，除了蒸汽之外，还含有小粒径焦粒、CO、CO2等污染物。目前各乙烯装置主要采用的是重力沉降罐来控制外排颗粒污染物，然而它们的最大弊端就是只能捕集粒径大于100μm的颗粒物，对于粒径100μm以下的微细颗粒污染物去除效果不佳。
另外，随着人们环保意识逐渐加强，新出台的排放标准会越来越严格，现有的烟气净化技术也有待进一步提高，在此基础上，还应当通过改进烟气净化技术适当控制污染物治理成本，以减轻企业负担。
因此，本发明针对以上问题提出了一种新的成本低，系统设备少，易操作的多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置，以解决烟气净化问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置，以实现对乙烯裂解炉清焦尾气中粒径100μm以下微细颗粒物进行处理的目的，有效提高除尘效率。
为达上述目的，本发明提出一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺，包括如下步骤：
步骤S1，将高温含尘烟气切向送入设置于乙烯清焦罐中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成稳态气流；
步骤S2，于所述乙烯清焦罐中喷入冷却水，使冷却水由各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上的喷嘴进入多喷嘴式水雾除尘器内在喷嘴附近形成大量径向运动的雾化的液滴，并与切向进入多喷嘴式水雾除尘器内部的所述含尘烟气的旋转气流接触，通过接触碰撞融合的方式捕集到烟气中的焦粉颗粒形成新的固液聚合物；
步骤S3，所述固液聚合物在重力作用下沉降聚集于多喷嘴式水雾除尘器底部并进行聚集形成液封，除尘净化后的气体由所述乙烯清焦罐顶部排出。
优选地，于步骤S3后，还包括如下步骤：
步骤S4，获取液封后的含有焦粉颗粒的固液混合物，利用过滤器对其进行过滤，将过滤后的液体进行储存以作为冷却水以再送入乙烯清焦罐循环利用。
优选地，于步骤S1之前，还包括如下步骤：
利用一换热器对所述高温含尘烟气进行换热处理再将其送入所述乙烯清焦罐。
优选地，于步骤S3中，通过接触碰撞融合的方式捕集到烟气中粒径为50μm以下的焦粉颗粒形成新的固液聚合物。
为达到上述目的，本发明还提供一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，包括：
乙烯裂解炉，生成高温含尘烟气进入下级装置中；
换热器，与所述乙烯裂解炉连接，用于对获得的高温含尘烟气进行换热处理；
风机，连接所述换热器，用于将所述高温含尘烟气输送至乙烯清焦罐进气口，切向进入所述乙烯清焦罐中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成旋转气流；
冷却水储液罐，用于储存用于吸附焦粉的冷却水；
输送装置，连接所述冷却水储液罐以及乙烯清焦罐，用于将所述冷却水储液罐中的冷却水轴向送入所述乙烯清焦罐；
乙烯清焦罐，其进气口连接所述风机，内部设置多个并联的多喷嘴式水雾除尘器，各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上均布分布多个喷嘴，各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上还切向设置有高温含尘烟气进气口，所述风机送入的高温含尘烟气通过所述高温含尘烟气进气口切向进入各多喷嘴式水雾除尘器，于各多喷嘴式水雾除尘器中，在压力作用下，冷却水由所述多喷嘴式水雾除尘器侧壁上均布分布的喷嘴进入除尘器内部形成大量径向运动的雾化液滴，利用径向运动的雾化液滴与所述高温含尘烟气的旋转气流的切割碰撞捕捉所述高温含尘烟气中的焦粉颗粒形成新的固液聚合物，在重力作用下形成的新的固液聚合物向下运动至所述多喷嘴式水雾除尘器的底部，并聚集形成液封，除尘净化后的气体由所述乙烯清焦罐顶部排出。
优选地，所述装置还包括一过滤器，其一端与所述乙烯清焦罐底部连接，另一端连接所述冷却水储液罐，以获得含有焦粉颗粒的所述固液聚合物并对其进行过滤，并将过滤后的液体作为冷却水送入所述冷却水储液罐中进行储存。
优选地，所述装置还包括：
排气筒，与所述乙烯清焦罐顶部连接，用于尾气高点排空。
优选地，所述多个并联的多喷嘴式水雾除尘器撬装设置于所述乙烯清焦罐中，于所述乙烯清焦罐内部设置三块隔板，上中两块隔板形成环向气室，中下两块隔板形成环向液室，所述多喷嘴式水雾除尘器的高温含尘烟气进气口切向设置于所述环向气室内，所述多喷嘴式水雾除尘器的喷嘴设置于所述环向液室内。
优选地，所述多喷嘴式水雾除尘器的直径为50mm～150mm之间。
优选地，所述多喷嘴式水雾除尘器的数量为20～60个。
与现有技术相比，本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置通过采用雾化吸附的净化方法对乙烯裂解炉清焦尾气中固体颗粒物进行处理，实现了对乙烯裂解炉清焦尾气中粒径100μm以下微细颗粒物进行处理，有效提高除尘效率的目的，利用本发明实现的除尘装置能耗低，装置的总占地面积和总投资小。
附图说明
图1为本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺的流程图；
图2为本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺的流程图。如图1所示，本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺，包括如下步骤：
步骤S1，将高温含尘烟气输送至乙烯清焦罐，切向进入多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成稳态气流。在本发明具体实施例中，对乙烯裂解炉产生的乙烯清焦气形成高温含尘烟气，然后利用风机将所述高温含尘烟气输送至乙烯清焦罐中段进气口，切向进入乙烯清焦罐中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成稳态气流。
在本发明具体实施例中，乙烯裂解炉在高温环境下，氧气将炉内焦垢物质氧化至表层质地松散，焦粒脱落后输出乙烯清焦气至换热器，随气流组成高温含尘烟气至风机，利用风机将其输送至乙烯清焦罐中段进气口，并切向进入设置于乙烯清焦罐中的多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成稳态气流。
步骤S2，于所述乙烯清焦罐中喷入冷却水，使冷却水由各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上的喷嘴进入多喷嘴式水雾除尘器内在喷嘴附近形成大量径向运动的雾化的液滴，并与切向进入多喷嘴式水雾除尘器内部的所述含尘烟气的旋转气流接触，通过接触碰撞融合的方式捕集到烟气中的焦粉颗粒形成新的固液聚合物。
具体地说，利用输送泵将冷却水轴向送入乙烯清焦罐下段，当冷却水送入乙烯清焦罐后，在压力作用下，冷却水由多喷嘴式水雾除尘器侧壁上均布的喷嘴进入除尘器内部在喷嘴附近形成大量的大小为200μm左右径向运动的雾滴，并与切向进入除尘器内部的含尘烟气的旋转气流接触，产生碰撞切割，在雾滴持续运动与含尘烟气的旋转气流接触过程中，整个喷嘴设置区域范围内通过接触碰撞融合的方式捕集到烟气中粒径100μm以下(尤其是50μm以下)的焦粉颗粒形成新的固液聚合物。
步骤S3，所述固液聚合物在重力作用下沉降聚集于多喷嘴式水雾除尘器底部形成聚集液封，并且除尘净化后的气体由乙烯清焦罐顶部排出。
优选地，于步骤S3后，本发明之多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺还包括如下步骤：
步骤S4，获取液封后的含有焦粉颗粒的固液混合物，利用过滤器对其进行过滤，将过滤后的液体进行储存以作为冷却水送入乙烯清焦罐，实现吸附焦粉冷却水可部分循环利用或者全部循环利用的目的。
优选地，于步骤S1之前后，本发明之多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺还包括如下步骤：
S0，利用一换热器对所述高温含尘烟气进行换热处理再将其送入所述乙烯清焦罐。
图2为本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置的结构示意图。如图2所示，本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，包括：
乙烯裂解炉1，在高温环境下，氧气将炉内焦垢物质氧化至表层质地松散，焦粒脱落后随气流组成高温含尘烟气进入下级装置中。
与乙烯裂解炉连接的换热器2，用于对获得的高温含尘烟气进行换热处理，换热器2的换热处理即为除尘预处理。
与换热器连接的风机3，用于对气体抽吸，以形成负压状态，输送至乙烯清焦罐5进气口，切向进入乙烯清焦罐5中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器4中形成旋转气流。
冷却水储液罐7，用于储存用于吸附焦粉的冷却水。
输送装置6，连接冷却水储液罐7以及乙烯清焦罐5，用于将冷却水储液罐7中的冷却水轴向送入乙烯清焦罐5下段，在本发明具体实施例中，所述输送装置6为一输送泵，用于提供动力，其安装位置的纵向差应小于泵的扬程，其连接乙烯清焦罐5的冷却液进液口的位置可视具体的工艺选择，在此不做限制。
乙烯清焦罐5，其进气口连接所述风机3，内部撬装多个并联的多喷嘴式水雾除尘器4，这种撬装结构的目的为了减小空间占用面积使结构紧凑和方便移动拆卸，具体地，可在乙烯清焦罐5内设置三块隔板，上中两块隔板形成环向气室，气体经乙烯清焦罐5进气口到达环向气室后再流向多喷嘴式水雾除尘器4高温含尘烟气进气口，即喷嘴式水雾除尘器4侧壁上切向设置有高温含尘烟气进气口(所述高温含尘烟气进气口切向设置于多喷嘴式水雾除尘器4上部，处于环向气室内)，中下两块隔板形成环向液室，冷却液(即上述冷却水)经乙烯清焦罐5冷却液进液口到达环向液室后再流向多喷嘴式水雾除尘器4的进液口(即侧壁上的喷嘴)，也就是说，各多喷嘴式水雾除尘器4侧壁上均布分布多个喷嘴，当风机3送入的高温含尘烟气进入环向气室后通过多喷嘴式水雾除尘器4的高温含尘烟气进气口切向进入各多喷嘴式水雾除尘器4，于各多喷嘴式水雾除尘器4中，不断进入的冷却水逐渐充满环形夹套(即中下两块隔板形成的环形液室)，在压力作用下，冷却水由多喷嘴式水雾除尘器4环形夹套内部侧壁上均布分布的喷嘴(进液口)进入多喷嘴式水雾除尘器4内部在喷嘴附近形成大量大小为200μm左右径向运动的雾化液滴，利用径向运动的雾化液滴与高温含尘烟气的气流的切割碰撞捕捉高温含尘烟气中粒径100μm以下(尤其是50μm以下)的焦粉颗粒形成新的固液聚合物，在重力作用下形成的新的固液聚合物向下运动至多喷嘴式水雾除尘器4的底部，由底部出口流到乙烯清焦罐5的底部聚集液封，除尘净化后的气体则由乙烯清焦罐5顶部排出。在本发明具体实施例中，本发明利用乙烯清焦罐中并联排布的多个多喷嘴式水雾除尘器进行焦粉微细颗粒物的去除，处理的总风量是所有多喷嘴式水雾除尘器处理风量的总和。
优选地，本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置还包括：
过滤器8，一端与乙烯清焦罐5底部连接，另一端连接冷却水储液罐7，以获得含有焦粉颗粒的固液聚合物并对其进行过滤，并将过滤后的液体作为冷却水送入冷却水储液罐7中进行储存，以实现吸附焦粉冷却水可部分循环利用或者全部循环利用的目的。
优选地，本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置还包括：
排气筒9，与乙烯清焦罐5顶部连接，用于尾气高点排空。
优选的，本发明中，并联设置的多喷嘴式水雾除尘器的直径可由实际工况决定，为50mm～150mm之间。
优选的，本发明中，并联设置多个多喷嘴式水雾除尘器的数量由实际工况决定，为20～60个。
经实验证明，利用本发明的除尘工艺，多喷嘴式水雾除尘器的分离精度为20μm～50μm，对20μm以上颗粒的分离效率超过95％。
实施例1：
来自浙江某石化厂乙烯装置的烟气，温度为1100℃，700Nm3/h风量，先进行降温处理，固体颗粒物含量约为350mg/m3，按照本发明的工艺和装置进行，持续24h，经上述装置处理后的固体颗粒物排放量约为30mg/m3以下，符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)固体颗粒物分离效率在91.4％以上。
实施例2：
向上述装置中，通入固体颗粒物含量为500mg/m3的烟气，持续24h；经上述装置处理后的固体颗粒物排放量约为20mg/m3以下，符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)，固体颗粒物分离效率在96％以上。
综上所述，本发明一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺及装置通过采用雾化吸附的净化方法对乙烯裂解炉清焦尾气中固体颗粒物进行处理，实现了对乙烯裂解炉清焦尾气中粒径100μm以下微细颗粒物进行处理，有效提高除尘效率的目的，利用本发明实现的除尘装置能耗低，装置的总占地面积和总投资小。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (10)
1.一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺，包括如下步骤：
步骤S1，将高温含尘烟气切向送入设置于乙烯清焦罐中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成稳态气流；
步骤S2，于所述乙烯清焦罐中喷入冷却水，使冷却水由各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上的喷嘴进入多喷嘴式水雾除尘器内形成大量径向运动的雾化的液滴，并与切向进入多喷嘴式水雾除尘器内部的所述含尘烟气的旋转气流接触，通过接触碰撞融合的方式捕集到烟气中的焦粉颗粒形成新的固液聚合物；
步骤S3，所述固液聚合物在重力作用下沉降聚集于多喷嘴式水雾除尘器底部并进行聚集形成液封，除尘净化后的气体由所述乙烯清焦罐顶部排出。
2.如权利要求1所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺，其特征在于，于步骤S3后，还包括如下步骤：
步骤S4，获取液封后的含有焦粉颗粒的固液混合物，利用过滤器对其进行过滤，将过滤后的液体进行储存以作为冷却水以再送入乙烯清焦罐循环利用。
3.如权利要求2所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺，其特征在于，于步骤S1之前，还包括如下步骤：
利用一换热器对所述高温含尘烟气进行换热处理再将其送入所述乙烯清焦罐。
4.如权利要求2所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘工艺，其特征在于：于步骤S3中，通过接触碰撞融合的方式捕集到烟气中粒径为50μm以下的焦粉颗粒形成新的固液聚合物。
5.一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，包括：
乙烯裂解炉，生成高温含尘烟气进入下级装置中；
换热器，与所述乙烯裂解炉连接，用于对获得的高温含尘烟气进行换热处理；
风机，连接所述换热器，用于将所述高温含尘烟气输送至乙烯清焦罐进气口，切向进入所述乙烯清焦罐中多个并联排布的多喷嘴式水雾除尘器中形成旋转气流；
冷却水储液罐，用于储存用于吸附焦粉的冷却水；
输送装置，连接所述冷却水储液罐以及乙烯清焦罐，用于将所述冷却水储液罐中的冷却水轴向送入所述乙烯清焦罐；
乙烯清焦罐，其进气口连接所述风机，内部设置多个并联的多喷嘴式水雾除尘器，各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上均布分布多个喷嘴，各多喷嘴式水雾除尘器侧壁上还切向设置有高温含尘烟气进气口，所述风机送入的高温含尘烟气通过所述高温含尘烟气进气口切向进入各多喷嘴式水雾除尘器，于各多喷嘴式水雾除尘器中，在压力作用下，冷却水由所述多喷嘴式水雾除尘器侧壁上均布分布的喷嘴进入除尘器内部在喷嘴附近形成大量径向运动的雾化液滴，利用径向运动的雾化液滴与所述高温含尘烟气的旋转气流的切割碰撞捕捉所述高温含尘烟气中的焦粉颗粒形成新的固液聚合物，在重力作用下形成的新的固液聚合物向下运动至所述多喷嘴式水雾除尘器的底部，并聚集形成液封，除尘净化后的气体由所述乙烯清焦罐顶部排出。
6.如权利要求5所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，其特征在于：所述装置还包括一过滤器，其一端与所述乙烯清焦罐底部连接，另一端连接所述冷却水储液罐，以获得含有焦粉颗粒的所述固液聚合物并对其进行过滤，并将过滤后的液体作为冷却水送入所述冷却水储液罐中进行储存。
7.如权利要求5所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，其特征在于：所述装置还包括：
排气筒，与所述乙烯清焦罐顶部连接，用于尾气高点排空。
8.如权利要求5所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，其特征在于：所述多个并联的多喷嘴式水雾除尘器撬装设置于所述乙烯清焦罐中，于所述乙烯清焦罐内部设置三块隔板，上中两块隔板形成环向气室，中下两块隔板形成环向液室，所述多喷嘴式水雾除尘器的高温含尘烟气进气口切向设置于所述环向气室内，所述多喷嘴式水雾除尘器的喷嘴设置于所述环向液室内。
9.如权利要求8所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，其特征在于：所述多喷嘴式水雾除尘器的直径为50mm～150mm之间。
10.如权利要求8所述的一种多喷嘴式乙烯清焦除尘装置，其特征在于：所述多喷嘴式水雾除尘器的数量为20～60个。
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