CN111518583B - 一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置。所述装置包括焦油分级单元、熔盐梯级热处理单元、梯级冷凝处理单元、熔盐再生单元、料液回收单元和尾气处理单元。所述装置工作时，将固废热解液相产物沉降分级处理后送入二级熔盐反应器进行梯级热处理，产生的熔渣进一步再生再返回熔盐反应器；反应产物进入两级冷凝器，实现气液分离，二级液相产物再用作工质进入冷却循环系统用于一级冷凝器冷却，循环后分离液体进入储液罐，产生的气体进一步尾气处理再利用。本发明所述装置解决了固废热解液相产物利用率低以及可能引起的二次污染等问题，实现了固废热解液相产物综合处理和资源化利用的技术目标。

Description

一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置。

背景技术

固体废弃物在热解处理过程中往往会产生较高比例的液相产物，这些固废热解液相产物由于粘度高、热稳定性差且通常具有一定程度的腐蚀性，不可避免的会导致生产过程中产生管路粘附堵塞、腐蚀穿孔等问题，如未能及时处理还会造成进一步的危害，不仅降低了生产效率，甚至严重威胁了生产安全。此外，鉴于固废热解液相产物具有高碳、高氢及有机化合物种类繁多等特性，其作为燃料使用和用于化工提炼均具有一定潜力，但使用过程中也易造成环境污染。基于固废热解液相产物的应用前景，当前固废热解液相产物除杂提质的相关研究引起了广泛的关注。

目前固废热解液相产物处理方式主要包括物理分离和化学转化，其中物理分离法主要包括溶剂萃取法、蒸馏法、超临界萃取法、膜分离法、结晶分离法和层析法等，化学转化法主要包括催化加氢、催化裂解、等离子体裂解法等。中国专利文献CN109233887A公开了一种焦油分离单元及焦油分离装置，该发明实现了油和水蒸气的物理分离，但是在运行过程中需要大量进行换热的冷却水。中国专利文献CN1676583A介绍了一种中高温煤焦油加氢裂化工艺，将中高温煤焦油引入加热炉与氢气混合，混合后进入加氢精制反应器，经换热后在高压分离器分离出的氢气经循环氢压缩机送回到加氢精制反应器，生成油进入低压分离器，分理出低分燃料油后进入脱氧塔，进一步脱掉燃料气后进入分馏塔分馏得到汽油、柴油和润滑油，尾油进加氢裂化反应器；在该技术方案中，中高温煤焦油中含有大量金属等易导致催化剂失活及床层压降上升的组分，在不对原料进行预先处理的情况下直接采用传统的加氢精制反应器处理，会导致催化剂失活速度加快及床层压降上升，继而导致装置运转周期缩短。中国专利文献CN107510955A也提供了一种催化裂解的工艺和装置，该发明采用三段式催化裂解反应提高丙烯产率的同时减缓干气和焦炭产率，但是处理过程中催化剂的积碳问题阻碍了其大规模使用。

当前，熔盐热处理技术应用于热解液相产物处理技术领域，具有明显的优势，不仅可以实现液相产物的除杂提质高净化程度，而且可提供良好的具有高传热传质速率的热处理环境。但是，由于固废热解液相产物的组分混杂，处理形成的产物分类收集难度巨大，现有的熔盐热处理技术对固废热解液相产物的处理仍不够高效，能源转化利用率低，且易引起的二次污染。因此，亟待开发新的固废热解液相产物熔盐热处理技术，以更加高效的处理固废热解液相产物。

发明内容

本发明要解决的是现有熔盐热处理技术对固废热解液相产物的处理低效，能源转化利用率低，易引起的二次污染的技术问题，提供一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置，可降低固废热解液相产物除杂提质处理能耗，提高物质与能量的循环使用效率，更好的实现固废热解液相产物的综合处理和资源化利用。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置，包括焦油分级单元、熔盐梯级热处理单元、梯级冷凝处理单元、熔盐再生单元、料液回收单元和尾气处理单元，其中：

所述焦油分级单元包括自然沉降罐，所述自然沉降罐顶部设置有进料口，罐体内按固废热解液相产物原料密度梯度分布自上而下分为轻质、中质和重质组分区，所述轻质组分区开有第一出液口，所述中质组分区开有第二出液口，所述重质组分区底部设置有渣斗；所述熔盐梯级热处理单元包括一级熔盐反应器和二级熔盐反应器，各所述反应器顶部均设有进料口，侧壁均设有熔盐回料口；所述一级熔盐反应器侧壁设置有第一出气口，底部设置有第一熔盐分离器；所述二级熔盐反应器侧壁设置有第二出气口，底部设置有第二熔盐分离器；各所述熔盐分离器分别设置有出料口；所述第一出气口连通所述二级熔盐反应器的进料口，所述第一出液口连通所述二级熔盐反应器的进料口，所述第二出液口连通所述一级熔盐反应器的进料口；所述第一熔盐分离器和所述第二熔盐分离器的出料口连接所述熔盐再生单元，所述熔盐再生单元中再生后的熔盐分别通过所述熔盐回料口重新引入所述一级熔盐反应器和所述二级熔盐反应器；所述梯级冷凝处理单元包括一级冷凝器、二级冷凝器及与各所述冷凝器串联换热的冷却循环系统；各所述冷凝器顶部均设有进气口，所述一级冷凝器和所述二级冷凝器底部分别对应设置有第一气液分离器和第二气液分离器，各所述气液分离器分别具有出液口和出气口，所述冷却循环系统设置有出液口；所述第二出气口连通所述一级冷凝器的进气口；所述第一气液分离器的出气口连通所述二级冷凝器的进气口，出液口连通所述料液回收单元；所述第二气液分离器的出液口连通所述冷却循环系统将分离出的液相产物送入所述冷却循环系统作为循环工质，其出气口连通所述尾气处理单元排出气体；所述尾气处理单元设置有出液口，所述料液回收单元与所述冷却循环系统的出液口和所述尾气处理单元的出液口分别连通。

优选地，所述第一出液口与所述二级熔盐反应器的进料口连通的管路中设置有止回阀。

优选地，所述焦油分级单元还包括加热器，所述加热器设置于所述第二出液口与所述一级熔盐反应器的进料口连通的管路中。

优选地，所述自然沉降罐在其进料口处设置有输送固废热解液相产物原料的布液器，在其顶部设置有用于控制原料添加量的超声测距仪。

优选地，所述一级熔盐反应器在其进气口处设置有第一雾化器，在其顶部设置有第一超声测距仪；所述二级熔盐反应器在其进气口处设置有第二雾化器，在其顶部设置有第二超声测距仪。

优选地，所述一级熔盐反应器在其侧壁设置有第一超压阀，在其1/3高度处设有温度监测仪第一测温仪；所述二级熔盐反应器在其侧壁设置有第二超压阀，在其1/3高度处设有温度监测仪第二测温仪。

优选地，所述冷却循环系统包括顺序串联的压缩机、气体冷却器、凝汽器和三相分离器，其中：所述三相分离器分离出的气相产物进入所述冷却循环系统中，分离出的液相产物经所述冷却循环系统的出液口排出。

优选地，所述熔盐再生单元包括第一熔盐储仓和其上方连接的第一熔盐混合器，所述第一熔盐储仓出口通过泵连通所述一级熔盐反应器的熔盐回料口；还包括第二熔盐储仓和其上方连接的第二熔盐混合器，所述第二熔盐储仓出口通过泵连通所述二级熔盐反应器的熔盐回料口。

优选地，所述料液回收单元包括第一储液罐和第二储液罐，所述第一储液罐与所述第一气液分离器的出液口连通，所述第二储液罐连通所述冷却循环系统的出液口和所述尾气处理单元的出液口。

优选地，所述尾气处理单元包括旋风分离器、风机和气体干燥器，所述第二气液分离器的出气口连通所述旋风分离器入口；所述旋风分离器分离出的气体的经所述风机引入所述气体干燥器，气体由所述气体干燥器排出；所述旋风分离器分离出的液体经所述尾气处理单元的出液口送入所述料液回收单元。

本发明实施例的上述技术方案，将固废热解液相产物沉降分级处理后送入二级熔盐反应器进行梯级热处理，产生的熔渣进一步再生再返回熔盐反应器；反应产物进入两级冷凝器，实现气液分离，二级液相产物再用作工质进入冷却循环系统用于一级冷凝器冷却，循环后分离液体进入储液罐，产生的气体进一步尾气处理再利用，其有益效果如下：

1.固废热解液相产物的密度分区，并在熔盐梯级热处理下进行除杂提质，实现中质组分、轻质组分的分类转化，避免重复处理的高能耗；

2.固废热解液相产物的转化产物的梯级分离，对除杂提质产物进行再分类收集，避免了组分混杂；

3.低温区梯级冷凝的产物作为冷却工质进行高温区的梯级冷凝，物质与能量的循环使用效率高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置的系统图；

图2为采用图1所示固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置处理固废热解液相产物的流程图。

[主要元件符号说明]

1-焦油分级单元；11-自然沉降罐；111-布液器；112-第一出液口；113-第二出液口；114-渣斗；115-超声测距仪；12-加热器；

2-熔盐梯级热处理单元；21-一级熔盐反应器；211-第一雾化器；212-第一出气口；213-第一熔盐分离器；214-第一测温仪；215-第一超声测距仪；216-第一超压阀；22-二级熔盐反应器；221-第二雾化器；222-第二出气口；223-第二熔盐分离器；224-第二测温仪；225-第二超声测距仪；226-第二超压阀；

3-梯级冷凝处理单元；31-一级冷凝器；311-第一气液分离器；32-二级冷凝器；322-第二气液分离器；33-压缩机；34-气体冷却器；35-凝汽器；36-三相分离器；

4-熔盐再生单元；411-第一熔盐储仓；412-第一熔盐混合器；421-第二熔盐储仓；422-第二熔盐混合器；

5-料液回收单元；51-第一储液罐；52-第二储液罐；

6-尾气处理单元；61-旋风分离器；62-风机；63-气体干燥器。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置，所述装置可降低固废热解液相产物除杂提质处理能耗，提高物质与能量的循环使用效率，更好的实现固废热解液相产物的综合处理和资源化利用。

为了实现上述技术方案，本发明的实施例提供的固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置，装置各组件如图1所示，包括焦油分级单元1、熔盐梯级热处理单元2、梯级冷凝处理单元3、熔盐再生单元4、料液回收单元5和尾气处理单元6，其中：

焦油分级单元1包括自然沉降罐11和加热器12。自然沉降罐11顶部设置有进料口，罐体内按固废热解液相产物原料密度梯度分布自上而下分为轻质、中质和重质组分区，轻质组分区开有第一出液口112供轻质组分排出，中质组分区开有第二出液口113供中质组分排出，重质组分区底部设置有渣斗114供重质组分排出。自然沉降罐11在其进料口处设置有输送固废热解液相产物原料的布液器111，在其顶部设置有用于控制固废热解液相产物原料添加量的超声测距仪115。

熔盐梯级热处理单元2包括一级熔盐反应器21和二级熔盐反应器22，各反应器顶部均设有进料口，侧壁均设有熔盐回料口。一级熔盐反应器21侧壁设置有第一出气口212，其进气口处设置有第一雾化器211，其顶部设置有第一超声测距仪215，其侧壁设置第一超压阀216，其筒体1/3高度处设有温度监测仪第一测温仪214，由其底部设置有第一熔盐分离器213；同样的，二级熔盐反应器22侧壁设置有第二出气口222，其进气口处设置有第二雾化器221，其顶部设置有第一超声测距仪225，其侧壁设置有第二超压阀226，其筒体1/3高度处设有温度监测仪第二测温仪224，其底部设置有第二熔盐分离器223。

梯级冷凝处理单元3包括一级冷凝器31、二级冷凝器32及与各冷凝器串联换热的冷却循环系统。各冷凝器顶部均设有进气口，一级冷凝器31和二级冷凝器32底部分别对应设置有第一气液分离器311和第二气液分离器322，各气液分离器分别具有出液口和出气口。冷却循环系统包括顺序串联的压缩机33、气体冷却器34、凝汽器35和三相分离器36，三相分离器36分离出的气相产物进入冷却循环系统中，分离出的液相产物经冷却循环系统的出液口排出。第一气液分离器311的出气口连通二级冷凝器32的进气口；第二气液分离器322的出液口连通冷却循环系统将分离出的液相产物送入冷却循环系统作为循环工质。

熔盐再生单元4包括第一熔盐储仓411和其上方连接的第一熔盐混合器412，以及第二熔盐储仓421和其上方连接的第二熔盐混合器422。料液回收单元5包括第一储液罐51和第二储液罐52。尾气处理单元6包括旋风分离器61、风机62和气体干燥器63，旋风分离器61分离出的气体的经风机62引入气体干燥器63，气体由气体干燥器63排出。

如图1所示，作为固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置一种具体的实施方式：

焦油分级单元1的第一出液口112连通二级熔盐反应器22的进料口，止回阀设置在连通的管路中，第二出液口113连通一级熔盐反应器21的进料口，加热器12设置在连通的管路中。

第一熔盐分离器213和第二熔盐分离器223的出料口连接熔盐再生单元4，第一熔盐储仓411出口通过泵连通一级熔盐反应器21的熔盐回料口，第二熔盐储仓421出口通过泵连通二级熔盐反应器22的熔盐回料口，熔盐再生单元4中再生后的熔盐分别通过熔盐回料口重新引入一级熔盐反应器21和二级熔盐反应器22中重复使用。第一熔盐分离器213的第一出气口212连通所述二级熔盐反应器22的进料口，第二熔盐分离器223的第二出气口222连通一级冷凝器31的进气口。

一级冷凝器31的第一气液分离器311的出液口连通料液回收单元5的第一储液罐51，二级冷凝器32的第二气液分离器322的出气口连通尾气处理单元6排出气体；

尾气处理单元6设置有出液口，料液回收单元5的第二储液罐52与冷却循环系统的出液口和尾气处理单元6的出液口分别连通，旋风分离器61分离出的液体经尾气处理单元6的出液口送入第二储液罐52。

如图2所示的实施过程如下：

S1.焦油分级：固废热解液相产物原料通过布液器111进入自然沉降罐11沉降分级，实现密度梯度分布的轻质、中质、重质组分，通过超声测距仪115控制原料添加量，分级各级原料分级进入不同熔盐反应器；

S2.熔盐梯级热处理：中质组分经过加热器12加热雾化进入一级熔盐反应器21，升温至目标温度进行处理高温热处理，轻质组分由止回阀控制和一级反应挥发性组分混合雾化进入二级熔盐反应器22，升温至目标温度进行低温热处理，一级反应熔渣由第一熔盐分离器213排出，二级反应熔渣由第二熔盐分离器223排出，一级和二级反应气液相界面分别由第一超声测距仪215和第一超声测距仪225控制，一级熔盐反应器21由第一超压阀216和第一测温仪214进行安全保护，二级熔盐反应器22由第二超压阀226和第二测温仪224进行安全保护，反应挥发性物质进入梯级冷凝处理单元3进行后续处理；

S3.梯级冷凝处理：经过梯级熔盐热处理后的挥发性产物依次进入一级冷凝器31和二级冷凝器32，二级冷凝器32通过第二气液分离器322产生液相产物进一步作为冷却工质参与一级冷凝器31换热，再经过压缩机33、气体冷却器34、凝汽器35和三相分离器36进入第二储液罐52，产生的气体进行尾气处理；

S4.熔盐再生：一级熔盐反应器21产生的熔渣进入第一熔盐混合器412，并通过第一熔盐储仓411加入适当原料进行再生，之后由泵引回一级熔盐反应器21；同样，二级熔盐反应器22产生的熔渣进入第二熔盐混合器422，并通过第二熔盐储仓421加入适当原料进行再生，之后由泵引回二级熔盐反应器22；

S5.料液回收：由一级冷凝器31的第一气液分离器311分离的液相产物进入第一储液罐51收集，由冷却循环系统中的三相分离器36和尾气处理单元6中的旋风分离器61分离的液相产物进入第二储液罐52收集；

S6.尾气处理：将经过梯级冷凝后的气体经过旋风分离器61由风机62引出，最后经过气体干燥器63干燥后再利用。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不应理解为对本发明的限制；除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“相通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；此外，术语“第一”、“第二”、“一级”、“二级”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种固废热解液相产物熔盐梯级处理除杂提质装置，其特征在于，包括焦油分级单元(1)、熔盐梯级热处理单元(2)、梯级冷凝处理单元(3)、熔盐再生单元(4)、料液回收单元(5)和尾气处理单元(6)，其中：

所述焦油分级单元(1)包括自然沉降罐(11)，所述自然沉降罐(11)顶部设置有进料口，罐体内按固废热解液相产物原料密度梯度分布自上而下分为轻质、中质和重质组分区，所述轻质组分区开有第一出液口(112)，所述中质组分区开有第二出液口(113)，所述重质组分区底部设置有渣斗(114)；

所述熔盐梯级热处理单元(2)包括一级熔盐反应器(21)和二级熔盐反应器(22)，各所述反应器顶部均设有进料口，侧壁均设有熔盐回料口；所述一级熔盐反应器(21)侧壁设置有第一出气口(212)，底部设置有第一熔盐分离器(213)；所述二级熔盐反应器(22)侧壁设置有第二出气口(222)，底部设置有第二熔盐分离器(223)；各所述熔盐分离器分别设置有出料口；所述第一出气口(212)连通所述二级熔盐反应器(22)的进料口，所述第一出液口(112)连通所述二级熔盐反应器(22)的进料口，所述第二出液口(113)连通所述一级熔盐反应器(21)的进料口；所述第一熔盐分离器(213)和所述第二熔盐分离器(223)的出料口连接所述熔盐再生单元(4)，所述熔盐再生单元(4)中再生后的熔盐分别通过所述熔盐回料口重新引入所述一级熔盐反应器(21)和所述二级熔盐反应器(22)；

所述梯级冷凝处理单元(3)包括一级冷凝器(31)、二级冷凝器(32)及与各所述冷凝器串联换热的冷却循环系统；各所述冷凝器顶部均设有进气口，所述一级冷凝器(31)和所述二级冷凝器(32)底部分别对应设置有第一气液分离器(311)和第二气液分离器(322)，各所述气液分离器分别具有出液口和出气口；所述冷却循环系统包括顺序串联的压缩机(33)、气体冷却器(34)、凝汽器(35)、三相分离器(36)和出液口，所述三相分离器(36)分离出的气相产物进入所述冷却循环系统中，分离出的液相产物经所述冷却循环系统的出液口排出；所述第二出气口(222)连通所述一级冷凝器(31)的进气口；所述第一气液分离器(311)的出气口连通所述二级冷凝器(32)的进气口，出液口连通所述料液回收单元(5)；所述料液回收单元(5)包括第一储液罐(51)和第二储液罐(52)，所述尾气处理单元(6)设置有出液口，所述第一储液罐(51)与所述第一气液分离器(311)的出液口连通，所述第二储液罐(52)连通所述冷却循环系统的出液口和所述尾气处理单元(6)的出液口；所述第二气液分离器(322)的出液口连通所述冷却循环系统将分离出的液相产物送入所述冷却循环系统作为循环工质，其出气口连通所述尾气处理单元(6)排出气体。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一出液口(112)与所述二级熔盐反应器(22)的进料口连通的管路中设置有止回阀。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述焦油分级单元(1)还包括加热器(12)，所述加热器(12)设置于所述第二出液口(113)与所述一级熔盐反应器(21)的进料口连通的管路中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自然沉降罐(11)在其进料口处设置有输送固废热解液相产物原料的布液器(111)，在其顶部设置有用于控制原料添加量的超声测距仪(115)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一级熔盐反应器(21)在其进气口处设置有第一雾化器(211)，在其顶部设置有第一超声测距仪(215)；所述二级熔盐反应器(22)在其进气口处设置有第二雾化器(221)，在其顶部设置有第一超声测距仪(225)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一级熔盐反应器(21)在其侧壁设置有第一超压阀(216)，在其1/3高度处设有温度监测仪第一测温仪(214)；所述二级熔盐反应器(22)在其侧壁设置有第二超压阀(226)，在其1/3高度处设有温度监测仪第二测温仪(224)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述熔盐再生单元(4)包括第一熔盐储仓(411)和其上方连接的第一熔盐混合器(412)，所述第一熔盐储仓(411)出口通过泵连通所述一级熔盐反应器(21)的熔盐回料口；还包括第二熔盐储仓(421)和其上方连接的第二熔盐混合器(422)，所述第二熔盐储仓(421)出口通过泵连通所述二级熔盐反应器(22)的熔盐回料口。

8.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述尾气处理单元(6)包括旋风分离器(61)、风机(62)和气体干燥器(63)，所述第二气液分离器(322)的出气口连通所述旋风分离器(61)入口；所述旋风分离器(61)分离出的气体的经所述风机(62)引入所述气体干燥器(63)，气体由所述气体干燥器(63)排出；所述旋风分离器(61)分离出的液体经所述尾气处理单元(6)的出液口送入所述料液回收单元(5)。

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