CN1120217C - 以含碳氢化合物为原料气流床生产煤气的初步净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以含碳氢化合物为原料的煤气初步净化装置。所述的装置包括：一个T型稀释器1，一个旋风分离器3和一个洗涤塔7。采用本发明的装置对以含碳氢化合物为原料的煤气进行初步净化，离开洗涤塔7的煤气中灰渣量可达到8mg/m3以下，HCN、HCl、HCOOH和NH3等组分为痕迹量，压降为0.15Mpa，防止了灰渣堵塞管道，煤气带水等弊端，延长了工作周期。
Description
本发明涉及一种煤气初步净化装置，尤其涉及以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物为原料气流床气化生产的煤气的初步净化装置。
众所周知，以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物为原料气流床气化生产的煤气中，除了含有CO和H2等有效成分外，还含有CO2、H2O、H2S、COS、CH4、N2、Ar、NH3、HCN、HCl、HCOOH以及灰渣等组分，初步净化的目的是脱除其中的灰渣、NH3、HCN、HCl和HCOOH等，以供民用和进一步净化和深度加工。尤其对于煤炭较为丰富、油气相对短缺的地区和国家，为了提供氢源与合成气(煤气)、推进煤直接液化与间接液化产业、发展整体煤气化联合循环(IGCC)发电，煤气的初步净化将显得更为重要。
中国专利(申请号94117093.4，公开号CN1104991A)披露了一种由德士古发展公司(Texaco Development Corporation)发明的“锐孔或文丘里洗涤器，后面跟一种气液洗涤柱”的煤气净化系统。实践表明，锐孔或文丘里洗涤器容易发生堵塞结垢，结垢的截面黑白相间，呈树木的年轮状，影响生产；即使在不堵塞时，煤气经过锐孔或文丘里洗涤器也会产生～0.3Mpa的压力降，造成能量损失，增加操作费用；该专利所说的气液洗涤柱由于结构不尽合理也会发生带水现象，影响下游工序(例如水煤气变换)正常运作；也由于气液洗涤柱的结构不够完善，排放的含渣水易堵塞管道，造成停车故障。鉴于此，有关厂家和工程技术人员迫切需要一种新的煤气初步净化方法和装置，以减小煤气压力降，节省能耗，不带水，防止灰渣堵塞，延长工作周期。
本发明的目的在于公开一种煤气初步净化装置，一种用于以含碳氢化合物为原料，具体地说一种用于以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物为原料通过气流床气化装置生产煤气的初步净化装置，以克服现有技术所存在的压降大、能耗高、灰渣堵塞和工作周期短等缺陷。
实现本发明目的的技术方案：
所说的净化装置包含：
一个由横管和竖管构成的T型稀释器；
一个通过第一管线使T型管稀释器与其上部相连通的旋风分离器；
一个通过第二管线使旋风分离器顶部的煤气出口与其底部相连通的洗涤塔。
在本发明的优选方案中，T型管稀释器的横管与竖管呈90度角相连通；
在旋风分离器下端的灰渣水储槽锥部内设置一个环形加水器，该环形加水器与循环水管相连通，通水以防止灰渣架桥堵塞灰渣水储槽锥部；
洗涤塔为一常规分离塔(填料塔或板式塔，板式塔中优先选用泡罩塔)，并分为三段，自上而下由除沫丝网、第一段填料或塔板、第二段填料或塔板和水储槽组成，第一段填料或塔板上部进水口与外供脱氧水管相连通，以喷淋外供脱氧水，第二段填料或塔板的上部的进水口通过循环水泵与水储槽相连，以喷淋循环水，当然，在循环水泵与T型管稀释器之间也可设置循环水管，以便将部分循环水送入T型管稀释器，进一步可在填料塔底部的水储槽中设置一个环形加水器，该环形加水器与循环水管相连通，通水以防止灰渣架桥堵塞水储槽锥部。
显然，由于洗涤塔采用了分段的结构，因此，煤气进入洗涤塔后，先用循环水洗涤，然后用外供脱氧水洗涤，可以确保洗涤的效果，同时也有利于节约水耗。
以下将通过附图对本发明作进一步的说明。
图1为装置示意图。
图2为T型稀释器结构示意图。
图3为设置于旋风分离器的环形加水器结构示意图。
图4为图3中的A---A向示意图。
由图1和图2可见，本发明所述的装置包括：
一个由横管101和竖管102构成的T型稀释器1，煤气及其携带的灰渣和水由横管101进入T型稀释器1，脱氧水和(或)循环水由竖管102进入T型稀释器1，在T型稀释器1中稀释混合，使灰渣与稀释水混合，达到水中较低含固量；
一个通过第一管线2使T型管稀释器1与其上部相连通的旋风分离器3。在该旋风分离器3中实现煤气与大部分含灰渣水的分离。来自T型管稀释器1的煤气、含灰渣水混合物切线进入旋风分离器3，经旋转，在惯性力的作用下，大部分灰渣水沿旋风分离壁流下，进入下部灰渣水储槽301，灰渣水由灰渣水储槽301底部排出，送往含渣废水处理系统8，煤气经第二管线4排出，灰渣水储槽301的锥部设有一个环形加水器5，该环形加水器5与循环水管6相连通，同时灰渣水储槽301还设有液位计与液位报警装置，以便对液位进行控制和报警；
一个通过第二管线4使旋风分离器3顶部的煤气出口与其底部相连通的洗涤塔7，其作用是将旋风分离器3送出的煤气中所含灰渣脱除干净，同时洗除煤气中HCN、HCl、HCOOH和NH3等组分，为下游工序提供合格原料气，按照本发明，洗涤塔为一常规分离塔，包括填料塔或板式塔，板式塔中优先选用泡罩塔，并分为三段，自上而下由除沫丝网701、第一段填料或塔板702、第二段填料或塔板703和水储槽704组成，第一段填料或塔板702与第二段填料或塔板703之间设有循环水入口705，第一段填料或塔板702的上部设有外供脱氧水入口706，水储槽704的锥部设有一个环形加水器5，该环形加水器5与循环水管6相连通，水储槽704设有液位计和报警装置，水储槽704与循环水泵709相连，循环泵709出口与洗涤塔7的循环水入口705和循环水管6相连通，以便将部分循环水送入T型管稀释器1，洗涤后的净化煤气由塔顶排出，送往下游工序，少量灰渣水由水储槽704排放至含渣废水处理系统8。
由图2可见，所说的T型管稀释器1由横管101和竖管102构成，横管101和竖管102呈90度角相连接，稀释水由竖管102进入稀释器1，其截面积应使水流速为1～10m/s，长度为4～8倍的管内径；煤气由横管101进入稀释器1，其截面积应使介质流速为8～12m/s，长度为4～8倍的管内径。
由图3和图4可见，所说的环形加水器5由环管501和若干支管502相互连接而成，固定设置在旋风分离器3的灰渣水储槽301的锥部和洗涤塔7的水储槽704的锥部，环管501上设有一进水口503，与进水管6相连接，环管501的截面积应使水流速为0.5～2m/s，而支管502应使水流速为2～5m/s。水由循环水管6通过进水口503进入环管501，然后进入支管502，由支管502流入所在的塔器的锥部，从而可以防止灰渣堵塞塔器的锥部。
采用本发明的装置对以含碳氢化合物为原料的煤气进行初步净化，离开洗涤塔7的煤气中灰渣量可达到8mg/m3以下，HCN、HCl、HCOOH和NH3等组分为痕迹量，压降为0.15Mpa，防止了灰渣堵塞管道，煤气带水等弊端，延长了工作周期。
实施例1
一个日处理1000吨煤的水煤浆气化装置，气化压力为6.5MPa，气化温度为1300℃，出气化室经洗涤后，煤气温度为240℃，干煤气流量为85000Nm3/h，湿煤气流量为200000Nm3/h，湿煤气中干煤粉与水蒸汽之比为1∶1.4，干煤气中含CO2＝17％，CO+H2＝80％，还含有N2、Ar、H2S、COS、NH3、HCl、HCN、CH4、HCOOH等，约占3％，以干煤气为基准，其中含灰渣量为6g/Nm3。
进T型管稀释器1的煤气压力为6.4MPa，外供脱氧水的温度为180℃，水量为40t/h。煤气与水混合，少量湿煤气中蒸汽冷凝，气体如HCl、HCN、H2S、NH3、HCOOH、CO2部分量溶于水中，水与煤气中灰渣混合，水中含固量为1.2％(质量)。
煤气与含灰渣水经第一管线2进入旋风分离3，在惯性力的作用下，95％的含灰渣水沿旋风分离3的浸润内壁进入下部灰渣水储槽301，灰渣水排放，为防止管线堵塞，通过环形加水器5向灰渣水储槽301加少量水，破坏灰渣架桥。除去大部分灰渣水的湿煤气由第二管线4进入洗涤塔7。
T型管稀释器1的横管101的直径为480mm，竖管102的直径为60mm，旋风分离3的内径为1500mm，高度为10m，洗涤塔7采用直径为3.5米、有效高度为15米的填料塔，充填鲍尔环，外供脱氧水量为80t/h，循环水量为75t/h，出洗涤塔7的煤气中含灰渣为8mg/m3，初步净化系统的压降为0.15MPa，不堵渣，不带水，较好地满足下游工序要求，较已有的专利技术有很大改进。
Claims (9)
1.以含碳氢化合物为原料的煤气净化装置，其特征在于，该装置包括：
一个由横管(101)和竖管(102)构成的T型稀释器(1)；
一个通过第一管线(2)使T型管稀释器(1)与其上部相连通的旋风分离器(3)；
一个通过第二管线(4)使旋风分离器(3)顶部的煤气出口与其底部相连通的洗涤塔(7)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的洗涤塔(7)包括填料塔或板式塔，自上而下包括除沫丝网(701)、第一段填料或塔板(702)、第二段填料或塔板(703)和水储槽(704)，第一段填料或塔板(702)与第二段填料或塔板(703)之间设有循环水入口(705)，第一段填料或塔板(702)的上部设有外供脱氧水入口(706)，水储槽(704)与循环水泵(709)相连，循环泵(709)出口与洗涤塔(7)的循环水入口(705)和循环水管(6)相连通。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所说的板式塔为泡罩塔。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，水储槽(704)的锥部设有一个环形加水器(5)，该环形加水器(5)与循环水管(6)相连通。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，旋风分离器(3)下部的灰渣水储槽(301)的锥部设有一个环形加水器(5)，该环形加水器(5)与循环水管(6)相连通。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所说的环形加水器(5)由环管(501)和若干支管(502)相互连接而成，环管(501)上设有的进水口(503)与循环水管(6)相连接，支管(502)与塔器的锥部相连通。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，环管(501)的截面积应使水流速为0.5～2m/s，支管(502)应使水流速为2～5m/s。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的T型管稀释器(1)的横管(101)和竖管(102)呈90度角相连接。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，竖管(102)的截面积应使水流速为1～10m/s，长度为4～8倍的管内径；横管(101)的截面积应使介质流速为8～12m/s，长度为4～8倍的管内径。
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