CN110508122B - 一种高温裂解气处置装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温裂解气处置装置及处理方法，所述装置包括加热系统和气体处理系统；所述加热系统包括加热裂解炉和安装于所述加热裂解炉的炉体上的辐射管加热器；所述辐射管加热器燃烧可燃气体并加热裂解待处理气体；所述气体处理系统包括一次高温气体冷凝压缩罐、二次高温气体冷凝压缩罐以及气体净化系统；所述一次高温气体冷凝压缩罐的进气口与所述加热裂解炉的裂解气排气口相连通；所述一次高温气体冷凝压缩罐的不凝气排出口与所述辐射管加热器的待处理气体入口相连通；所述辐射管加热器的处理后气体出口与所述二次高温气体冷凝压缩罐的进气口相连通；本发明可以降低设备的热量消耗，减少处置费用。

Description

一种高温裂解气处置装置及处理方法
技术领域
本发明属于有机固废处理的技术领域，特别涉及一种高温裂解气处置装置及处理方法。
背景技术
在现有技术中，处理有机固废的一个途径是使用高温裂解工艺。将有机固废物质在高温环境中燃烧或者加热分解，产生含有有机物质的热烟气和其他不可燃物质，然后对不可燃物质，也即油、固体碳、金属等进行回收。这样处理的缺点是会产生大量含有有机物质的高温烟气，如果直接排放，会对大气产生严重污染。在现有技术中，处理高温裂解气的装置一般结构工艺复杂，成本较高、投资大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种高温裂解气处置装置及处理方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种高温裂解气处置装置，包括加热系统和气体处理系统；所述加热系统包括加热裂解炉和安装于所述加热裂解炉的炉体上的辐射管加热器；所述辐射管加热器燃烧可燃气体产生热能加热裂解待处理气体；所述气体处理系统包括一次高温气体冷凝压缩罐、二次高温气体冷凝压缩罐和气体净化系统；所述一次高温气体冷凝压缩罐的进气口与所述加热裂解炉的裂解气排气口相连通；所述一次高温气体冷凝压缩罐的不凝气排出口与所述辐射管加热器的待处理气体入口相连通；所述辐射管加热器的处理后气体出口与所述二次高温气体冷凝压缩罐的进气口相连通；所述二次高温气体冷凝压缩罐的不凝气排出口与所述气体净化系统的进气口相连通；所述气体净化系统的排气口与所述辐射管加热器的可燃气体进气口相连通。
其进一步的技术方案为：所述辐射管加热器包括包括燃烧器、热辐射管和套管；所述燃烧器安装于所述热辐射管的一端；所述热辐射管的另一端与所述加热裂解炉的炉体内部相连通；所述热辐射管套在所述套管之内；在所述热辐射管和所述套管之间安装有反辐射夹层套管；所述套管和所述反辐射夹层套管之间以及所述反辐射夹层套管和所述热辐射管之间形成加热夹层；所述加热夹层的一端开设有所述待处理气体入口，另一端开设有所述处理后气体出口。
其进一步的技术方案为：所述高温裂解气处置装置还包括循环水冷却系统；所述一次高温气体冷凝压缩罐的排液口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐的排液口均与所述循环水冷却系统的入液口相连通；所述循环水冷却系统的排液口与所述一次高温气体冷凝压缩罐的回水口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐的回水口相连通。
其进一步的技术方案为：所述循环水冷却系统包括冷却塔、储油罐和油水分离器；所述油水分离器的入液口与所述一次高温气体冷凝压缩罐的排液口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐的排液口相连通；所述油水分离器的提取油出口与所述储油罐的入液口相连通；所述油水分离器的污水出口与所述冷却塔的入液口相连通；所述冷却塔的排液口与所述一次高温气体冷凝压缩罐的回水口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐的回水口相连通。
其进一步的技术方案为：所述气体净化系统包括碱洗罐、除雾罐和活性炭吸附罐；所述二次高温气体冷凝压缩罐的不凝气排出口与所述碱洗罐的进气口相连通；所述碱洗罐的排气口与所述除雾罐的进气口相连通；所述除雾罐的排气口与所述活性炭吸附罐的进气口相连通；所述活性炭吸附罐的排气口与所述辐射管加热器的可燃气体进气口相连通。
其进一步的技术方案为：所述加热裂解炉的炉壁内部裹有隔热保温棉，炉壁外壳为钢制；所述炉壁内部放置有用作高温裂解室的炉体。
一种高温裂解气处理方法，包括如下步骤：
加热裂解炉的排气口所排出的气体进入一次高温气体冷凝压缩罐内冷凝，产生不可凝气体和油水混合物；
所述油水混合物进入所述循环水冷却系统进行冷却处理；
所述不可凝气体进入辐射管加热器的所述加热夹层内被间接加热至1100～1300℃，且停留时间大于2秒；所述不可凝气体中的有机化合物高温分解后进入二次高温气体冷凝压缩罐内冷却，经气体净化系统处理后得到无污染物的可燃气体；
将所述可燃气体导回所述辐射管加热器用作补充燃料燃烧；燃烧后的气体通过所述加热裂解炉的烟囱排放。
其进一步的技术方案为：在所述气体净化系统中，气体依次经过碱洗、除雾、活性炭吸附的处理步骤。
其进一步的技术方案为：所述油水混合物进入循环水冷却系统后，首先进行油水分离，去除提取油以后的污水经过降温后，送回所述一次高温气体冷凝压缩罐和所述二次高温气体冷凝压缩罐用作冷却水。
本发明的有益效果如下：
本发明设计了两个高温气体冷凝压缩罐，对燃烧产生的高温烟气二次冷凝处理，并且还在冷凝处理的过程中，使用辐射管加热器处理了不凝气体，不凝气体中含硫、含氯有机化合物在高温下分解后产生分子氯和氯游离基，苯环被打破并产生了轻质碳氢化合物(如：甲烷、乙炔、乙烯、乙烷等)，最后可以产生基本没有污染物的可燃气体，并且还对可燃气体重复利用，更加节能。高温烟气处理后的提取油等还可以回收利用，有利于降低成本。本发明解决尾气处理成本高、投资大且结构工艺复杂等问题，并且可以降低设备的热量消耗，减少处置费用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的辐射管加热器的结构示意图。
图中：1、辐射管加热器；2、加热裂解炉；3、油水分离器；4、储油罐；5、冷却塔；6、一次高温气体冷凝压缩罐；7、二次高温气体冷凝压缩罐；8、碱洗罐；9、除雾罐；10、活性炭吸附罐；11、燃烧器；12、套管；13、热辐射管；14、反辐射夹层套管。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
图1为本发明的结构示意图。如图1所示，高温裂解气处置装置包括加热系统和气体处理系统。
加热系统包括加热裂解炉2和安装于加热裂解炉2的炉体上的辐射管加热器1。加热裂解炉2的炉壁内部裹有隔热保温棉，炉壁外壳为钢制。炉壁内部放置有用作高温裂解室的炉体。辐射管加热器1通过燃烧可燃气体作为热源，加热裂解待处理气体。
图2为本发明的辐射管加热器的结构示意图。如图2所示，辐射管加热器1包括包括燃烧器11、热辐射管13和套管12。燃烧器11安装于热辐射管13的一端。热辐射管13的另一端开放，作为高温烟气排出口A，与加热裂解炉2的炉体内部相连通。热辐射管13套在套管12之内。在热辐射管13和套管12之间安装有反辐射夹层套管14。套管12和反辐射夹层套管14之间以及反辐射夹层套管14和热辐射管13之间形成加热夹层。加热夹层的一端开设有待处理气体入口B，另一端开设有处理后气体出口C。
结合图1、图2可知，辐射管加热器1安装于加热裂解炉2的炉壁之上。高温烟气排出口A所排出的高温烟气进入加热裂解炉2的炉体之内。
气体处理系统包括一次高温气体冷凝压缩罐6、二次高温气体冷凝压缩罐7以及气体净化系统。
一次高温气体冷凝压缩罐6和二次高温气体冷凝压缩罐7结构和原理相同，其均包括负压系统和水冷系统。负压系统中的真空泵将气体抽入水冷系统，水冷系统通过温度较低的循环水对气体降温，在低温环境中，气体中的可凝气体成分转换为液体排出，不可凝气体单独排出。在一次高温气体冷凝压缩罐6和二次高温气体冷凝压缩罐7中，负压系统和水冷系统均可以使用现有的装置组合搭建。
一次高温气体冷凝压缩罐6的进气口与加热裂解炉2的裂解气排气口相连通。一次高温气体冷凝压缩罐6的不凝气排出口与辐射管加热器1的待处理气体入口B相连通。辐射管加热器1的处理后气体出口C与二次高温气体冷凝压缩罐7的进气口相连通。二次高温气体冷凝压缩罐7的不凝气排出口与气体净化系统的进气口相连通。气体净化系统的排气口与辐射管加热器1的可燃气体进气口相连通。可燃气体进气口处的气体供燃烧器11燃烧使用。
气体净化系统用于除去气体中的氯元素、残存液滴等。具体的，气体净化系统可以包括碱洗罐8、除雾罐9和活性炭吸附罐10。二次高温气体冷凝压缩罐7的不凝气排出口与碱洗罐8的进气口相连通。碱洗罐8的排气口与除雾罐9的进气口相连通。除雾罐9的排气口与活性炭吸附罐10的进气口相连通。
碱洗罐8内可以装有氢氧化钠水溶液。气体中无机含氯化合物(氯化氢、氯气等)和SO2、SO3等酸性气体与氢氧化钠发生中和反应。有机含氯化合物(氯代烃、氯苯等)部分发生水解反应。反应原理如下：
R-X+NaOH＝R-OH+NaX
气体中有机含硫化合物(硫醇、硫酚等)则部分溶于氢氧化钠溶液中，生成稳定的硫醇盐或硫酚盐。反应原理如下：
RSH+NaOH＝RSNa+H2O
除雾罐9内安装有除雾器，除雾器主要是由丝网、丝网格栅组成丝网块和固定丝网块的支承装置构成，丝网作为气液过滤网，当带有雾沫的气体以一定速度上升通过丝网时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与丝网细丝相碰撞而被附着在细丝表面上。聚集成液滴分离下落。气体通过除雾罐9后，基本上不含雾沫。除雾罐9的排气口与活性炭吸附罐10的进气口相连通。活性炭吸附罐10之内装有多孔的活性炭。气体在通过活性炭吸附罐10的时候吸附了气体中的有害大分子气体。
活性炭吸附罐10的排气口与辐射管加热器1的可燃气体进气口相连通。从活性炭吸附罐10的排气口排出的气体为基本不含污染物质的气体，适于燃烧器11燃烧。
进一步的，高温裂解气处置装置还包括循环水冷却系统。一次高温气体冷凝压缩罐6的排液口以及二次高温气体冷凝压缩罐7的排液口均与循环水冷却系统的入液口相连通。循环水冷却系统的排液口与一次高温气体冷凝压缩罐6的回水口以及二次高温气体冷凝压缩罐7的回水口相连通。循环水冷却系统用于对一次高温气体冷凝压缩罐6以及二次高温气体冷凝压缩罐7所排出的油水混合物回收利用。
具体的，循环水冷却系统包括循环水系统包括冷却塔5、储油罐4和油水分离器3。油水分离器3用于使不同比重的油与水分流和分层，最终实现油水分离的目的。油水分离器3的入液口与一次高温气体冷凝压缩罐6的排液口以及二次高温气体冷凝压缩罐7的排液口相连通。油水分离器3的提取油出口与储油罐4的入液口相连通。油水分离器3分离出来的提取油将进入储油罐4储存，可用于外售或者回收利用。油水分离器3的污水出口与冷却塔5的入液口相连通。
冷却塔5是利用水与气体流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量，以降低水的温度的装置。冷却塔5的排液口与一次高温气体冷凝压缩罐6的回水口以及二次高温气体冷凝压缩罐7的回水口相连通。油水分离器3分离出来的污水在经过冷却塔5冷却至60℃以内后，通过循环水泵打回至一次高温气体冷凝压缩罐6的回水口以及二次高温气体冷凝压缩罐7的回水口，用作一次高温气体冷凝压缩罐6和二次高温气体冷凝压缩罐7的水冷系统中的喷淋冷却水。
本发明还公开了高温裂解气处理方法，包括如下步骤：
S101.加热裂解炉2的裂解气排气口所排出的气体进入一次高温气体冷凝压缩罐6内冷凝，产生不可凝气体以及油水混合物。
S102.油水混合物进入循环水冷却系统。具体的，油水混合物进入循环水冷却系统后，油水被分离，且被降温，污水送回一次高温气体冷凝压缩罐6以及二次高温气体冷凝压缩罐7用作水冷系统的冷却水。提取油储存至储油罐4。
S103.一次高温气体冷凝压缩罐6所排出的不可凝气体进入辐射管加热器1的待处理气体入口B，进入加热夹层内被间接加热至1100～1300℃，且停留时间大于2秒，含硫、含氯有机化合物高温分解后，由处理后气体出口C进入二次高温气体冷凝压缩罐7内得到急冷，再进入气体净化系统处理后得到无污染物的可燃气体。
具体的，在气体净化系统中，气体依次经过碱洗、除雾、活性炭吸附的处理步骤。
S104.将步骤103所得到的无污染物的可燃气体导回辐射管加热器1的可燃气体进气口用作补充燃料燃烧，之后经过高温烟气排出口A进入加热裂解炉2，最后由加热裂解炉2的烟囱D排放。
本发明的工作原理是：加热裂解炉2的裂解气体将被一次高温气体冷凝压缩罐6的负压系统抽至一次高温气体冷凝压缩罐6，并经过冷却系统得到急骤冷凝，一次高温气体冷凝压缩罐6的冷却系统可以为直接喷淋冷却系统，可瞬间将裂解气体从350～650℃降为55～85℃，此换热过程仅需要约0.6～0.8秒，可以抑制二噁英的生成。一次高温气体冷凝压缩罐6的不凝气排出口与辐射管加热器1的待处理气体入口B相连通，经一次高温气体冷凝压缩罐6冷凝压缩后的不凝气在辐射管加热器1的辐射加热夹层内得到间接加热至1100～1300℃，并且停留时间大于2秒，不凝气体中含硫、含氯有机化合物在高温下分解后产生分子氯和氯游离基，苯环被打破并产生了轻质碳氢化合物(如：甲烷、乙炔、乙烯、乙烷等)，随后热分解后的裂解气进入二次高温气体冷凝压缩罐7内得到急冷，再依次经碱洗罐8、除雾罐9、活性炭吸附罐10后得到无污染物的可燃气体；导入至辐射管加热器1的燃烧器11，用作补充燃料的同时热氧化后导入烟囱D达标排放。
本发明所涉及到的一次高温气体冷凝压缩罐6、二次高温气体冷凝压缩罐7、油水分离器3、冷却塔5、碱洗罐8、除雾罐9、活性炭吸附罐10等均是本领域内常见的处理装置，本领域的技术人员可以轻易在市场上通过公开渠道购买得到，其所涉及的原理也都是本领域技术人员所能熟知的基本原理，本发明没有对上述装置做出新的设计，直接购买现有的市售产品组装使用即可，所以上述装置的具体结构和原理不再赘述。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种高温裂解气处置装置，其特征在于：包括加热系统和气体处理系统；所述加热系统包括加热裂解炉（2）和安装于所述加热裂解炉（2）的炉体上的辐射管加热器（1）；所述辐射管加热器（1）燃烧可燃气体产生热能加热裂解待处理气体；所述气体处理系统包括一次高温气体冷凝压缩罐（6）、二次高温气体冷凝压缩罐（7）和气体净化系统；所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）的进气口与所述加热裂解炉（2）的裂解气排气口相连通；所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）的不凝气排出口与所述辐射管加热器（1）的待处理气体入口相连通；所述辐射管加热器（1）的处理后气体出口与所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的进气口相连通；所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的不凝气排出口与所述气体净化系统的进气口相连通；所述气体净化系统的排气口与所述辐射管加热器（1）的可燃气体进气口相连通；
所述辐射管加热器（1）包括包括燃烧器（11）、热辐射管（13）和套管（12）；所述燃烧器（11）安装于所述热辐射管（13）的一端；所述热辐射管（13）的另一端与所述加热裂解炉（2）的炉体内部相连通；所述热辐射管（13）套在所述套管（12）之内；在所述热辐射管（13）和所述套管（12）之间安装有反辐射夹层套管（14）；所述套管（12）和所述反辐射夹层套管（14）之间以及所述反辐射夹层套管（14）和所述热辐射管（13）之间形成加热夹层；所述加热夹层的一端开设有所述待处理气体入口，另一端开设有所述处理后气体出口；
一次高温气体冷凝压缩罐（6）的冷却系统为直接喷淋冷却系统，可瞬间将裂解气体从350~650℃降为55~85℃，此换热过程仅需要约0.6~0.8秒；
经一次高温气体冷凝压缩罐（6）冷凝压缩后的不凝气在辐射管加热器（1）的辐射加热夹层内得到间接加热至1100~1300℃，并且停留时间大于2秒。
2.根据权利要求1所述的高温裂解气处置装置，其特征在于：所述高温裂解气处置装置还包括循环水冷却系统；所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）的排液口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的排液口均与所述循环水冷却系统的入液口相连通；所述循环水冷却系统的排液口与所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）的回水口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的回水口相连通。
3.根据权利要求2所述的高温裂解气处置装置，其特征在于：所述循环水冷却系统包括冷却塔（5）、储油罐（4）和油水分离器（3）；所述油水分离器（3）的入液口与所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）的排液口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的排液口相连通；所述油水分离器（3）的提取油出口与所述储油罐（4）的入液口相连通；所述油水分离器（3）的污水出口与所述冷却塔（5）的入液口相连通；所述冷却塔（5）的排液口与所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）的回水口以及所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的回水口相连通。
4.根据权利要求1所述的高温裂解气处置装置，其特征在于：所述气体净化系统包括碱洗罐（8）、除雾罐（9）和活性炭吸附罐（10）；所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）的不凝气排出口与所述碱洗罐（8）的进气口相连通；所述碱洗罐（8）的排气口与所述除雾罐（9）的进气口相连通；所述除雾罐（9）的排气口与所述活性炭吸附罐（10）的进气口相连通；所述活性炭吸附罐（10）的排气口与所述辐射管加热器（1）的可燃气体进气口相连通。
5.根据权利要求1所述的高温裂解气处置装置，其特征在于：所述加热裂解炉（2）的炉壁内部裹有隔热保温棉，炉壁外壳为钢制；所述炉壁内部放置有用作高温裂解室的炉体。
6.一种高温裂解气处理方法，应用于如权利要求1所述的高温裂解气处置装置，其特征在于包括如下步骤：
加热裂解炉（2）的排气口所排出的气体进入一次高温气体冷凝压缩罐（6）内冷凝，产生不可凝气体和油水混合物；
所述油水混合物进入循环水冷却系统进行冷却处理；
所述不可凝气体进入辐射管加热器（1）的所述加热夹层内被间接加热至1100~1300℃，且停留时间大于2秒；所述不可凝气体中的有机化合物高温分解后进入二次高温气体冷凝压缩罐（7）内冷却，经气体净化系统处理后得到无污染物的可燃气体；
将所述可燃气体导回所述辐射管加热器（1）用作补充燃料燃烧；燃烧后的气体通过所述加热裂解炉（2）的烟囱排放。
7.根据权利要求6所述的高温裂解气处理方法，其特征在于：在所述气体净化系统中，气体依次经过碱洗、除雾、活性炭吸附的处理步骤。
8.根据权利要求6所述的高温裂解气处理方法，其特征在于：所述油水混合物进入循环水冷却系统后，首先进行油水分离，去除提取油以后的污水经过降温后，送回所述一次高温气体冷凝压缩罐（6）和所述二次高温气体冷凝压缩罐（7）用作冷却水。
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