CN114479958A - 一种煤气净化初冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废气处理技术领域，具体公开了一种煤气净化初冷系统。本系统用于净化荒煤气，包括净化模块和焦油氨水分离模块；净化模块包括内部设有下部喷淋头的初冷器主体，下部喷淋头用于喷淋流经初冷器主体的荒煤气；焦油氨水分离模块包括焦油氨水分离槽和剩余氨水槽，焦油氨水分离槽将焦油氨水混合液区分出氨水混合物层；焦油氨水分离槽通过第一倒液管将氨水混合物层内的氨水混合液输送至剩余氨水槽；剩余氨水槽将氨水混合液区分出轻质焦油层，轻质焦油层通过轻质焦油输送管向下部喷淋头输送轻质焦油。本系统利用向下部喷淋头提供轻质焦油的结构设计，提升了喷淋的轻质焦油含量，减缓了初冷器主体内阻力上升的速度，保证了净化模块的净化能力。

Description

一种煤气净化初冷系统

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种煤气净化初冷系统。

背景技术

煤气净化初冷系统的作用主要是把从焦炉集气槽输送的荒煤气进行降温和冷却，并去除煤气中颗粒物以和萘。

如图1所示，现有技术中，煤气净化初冷系统包括净化模块100和焦油氨水分离模块200，净化模块100包括初冷器主体110，焦炉集气槽输送的荒煤气通过煤气供应管111从初冷器主体110的顶部进入，经过冷却以及中部喷淋头132与下部喷淋头133的喷淋后，通过煤气输出管112输出。焦油氨水分离模块200包括焦油氨水分离槽210、剩余氨水槽220和分离设备230，焦油氨水分离槽210和剩余氨水槽220均具有内槽和外槽，从气液分离器输送而来的焦油氨水混合液在焦油氨水分离槽210的内槽中重力沉降，自上而下区分为乳化层301、氨水混合物层302和重质焦油层303。第一倒液管211能够将氨水混合物层302的氨水混合液经过焦油氨水分离槽210的外槽抽离至剩余氨水槽220的内槽中，流经焦油氨水分离槽210的外槽的氨水混合液能够起到保温焦油氨水分离槽210的内槽的目的。进入到焦油氨水分离槽210的内槽中的氨水混合液重力沉降，自上而下区分为氨水层401和轻质焦油层402。第二倒液管221能够将氨水层401的氨水混合液经过剩余氨水槽220的外槽抽离至分离设备230中，流经剩余氨水槽220的外槽的氨水混合液能够起到保温剩余氨水槽220的内槽的目的。流入分离设备230内的氨水混合液在经过处理后，部分混合液与新的焦油氨水混合液一同被重新输送到焦油氨水分离槽210的内槽中，从而实现焦油氨水分离模块200的内部循环。其中，作为副产品的乳化层301能够提供中部喷淋头132所需喷淋的乳化液，乳化层301通过冷凝液处理装置190处理后能够提供下部喷淋头133所需喷淋的冷凝液。利用乳化液的循环喷淋，能够吸附煤气中的颗粒物杂质和萘，减少煤气中的颗粒物和萘的含量，降低了颗粒物和萘在后工序中造成管道堵塞的风险。

然而，现有的技术方法存在以下问题：

1)乳化层301不好控制，因为受焦油油层及炼焦配煤比影响，很容易产生乳化层301含焦油的情况，输送到初冷器主体110进行喷淋时，由于焦油流动性差、黏附性强的特点，易产生焦油在换热管上焦油黏附积累的问题，这致使初冷器主体110的阻力升高；

2)由于焦油氨水分离槽210内的重力沉降作用时间短，乳化液的轻质焦油含量较少，并含有焦油渣，这不仅不利于荒煤气的洗涤，反而还容易造成初冷器堵塞。上述情况使得初冷器主体110内的喷淋效果不理想，导致初冷器主体110内的阻力上升加快，使用周期缩短；

3)初冷器除萘和杂质的效果差，易产生萘进入后工序堵塞管道的情况，严重影响了正常生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤气净化初冷系统，以减缓初冷器主体内阻力上升的速度，保证净化模块的净化能力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种煤气净化初冷系统，用于净化荒煤气，包括净化模块和焦油氨水分离模块；所述净化模块包括初冷器主体，所述初冷器主体内设有下部喷淋头，所述下部喷淋头用于喷淋流经所述初冷器主体的所述荒煤气；所述焦油氨水分离模块包括焦油氨水分离槽和剩余氨水槽，所述焦油氨水分离槽将焦油氨水混合液区分出氨水混合物层；所述焦油氨水分离槽通过第一倒液管将所述氨水混合物层内的氨水混合液输送至所述剩余氨水槽；所述剩余氨水槽将所述氨水混合液区分出轻质焦油层，所述轻质焦油层通过轻质焦油输送管向所述下部喷淋头输送轻质焦油。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述荒煤气通过连通于所述初冷器主体顶部的煤气供应管进入所述初冷器主体内，通过连通于所述初冷器主体底部的煤气输出管输送出所述净化模块；所述初冷器主体内还设有上部喷淋头和中部喷淋头，所述上部喷淋头用于喷淋第一处理区，所述中部喷淋头用于喷淋第二处理区，所述下部喷淋头用于喷淋第三处理区，所述第一处理区、所述第二处理区和所述第三处理区在所述初冷器主体内自上而下排列；所述上部喷淋头喷淋热氨水，所述中部喷淋头喷淋乳化液，所述下部喷淋头喷淋冷凝液。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述焦油氨水分离槽还能将焦油氨水混合液区分出乳化层，所述乳化层通过乳化液输送管向所述中部喷淋头输送所述乳化液，通过冷凝液输送管向冷凝液处理组件输送所述乳化液，所述冷凝液处理组件用于生成并向所述下部喷淋头输送所述冷凝液。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述冷凝液处理组件包括初冷器水封槽和冷凝液槽；所述初冷器水封槽用于水封所述初冷器主体内的气体，且回收位于所述初冷器主体底部的所述冷凝液；所述冷凝液槽用于收纳并混合所述冷凝液输送管输送的所述乳化液、所述轻质焦油输送管输送的所述轻质焦油以及所述初冷器水封槽输送的所述冷凝液，所述冷凝液槽通过下部喷淋管向所述下部喷淋头输送所述冷凝液。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述冷凝液处理组件还包括外部供液设备和冷凝液供应管，所述外部供液设备通过所述冷凝液供应管向所述下部喷淋管输送所述冷凝液。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述焦油氨水分离槽通过乳化液泵与所述乳化液输送管和所述冷凝液输送管连通。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述净化模块还包括第一冷却盘管、第二冷却盘管和第三冷却盘管，所述第一冷却盘管用于冷却所述第一处理区，所述第二冷却盘管用于冷却所述第二处理区，所述第三冷却盘管用于冷却所述第三处理区。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述第一冷却盘管的冷却介质的温度高于第一温度，所述第三冷却盘管的冷却介质的温度低于第二温度，所述第二冷却盘管的冷却介质的温度位于第三温度与第四温度之间。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述第一冷却盘管、所述第二冷却盘管和所述第三冷却盘管的冷却介质均为水。

作为煤气净化初冷系统的优选技术方案，所述轻质焦油输送管的两端均设有管道阀，所述管道阀选择性地连通或断开所述剩余氨水槽和所述下部喷淋头。

本发明的有益效果：

本煤气净化初冷系统通过将轻质焦油从剩余氨水槽输送至下部喷淋头的设计，能够提升下部喷淋头所喷淋的轻质焦油含量。剩余氨水槽内轻质焦油的引入，使得下部喷淋头喷淋液的轻质焦油含量提升且提升程度可控，保证了操作人员对轻质焦油含量的掌控；同时随着下部喷淋头喷淋液的轻质焦油含量的提升，净化模块对荒煤气的除萘效果显著提升，有效地降低了颗粒物和萘在后工序中造成管道堵塞的风险。并且上述改进还省去了对剩余氨水槽内轻质焦油的抽除操作，大幅度地减轻了操作人员的工作量。上述改进减缓了初冷器主体内运行阻力上升的速度，延长了初冷器主体的使用周期，保证了净化模块的净化能力。

附图说明

图1是现有的煤气净化初冷系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的煤气净化初冷系统的结构示意图。

图中：

100、净化模块；110、初冷器主体；111、煤气供应管；112、煤气输出管；121、第一冷却盘管；122、第二冷却盘管；123、第三冷却盘管；131、上部喷淋头；132、中部喷淋头；133、下部喷淋头；140、冷凝液供应管；151、初冷器水封槽；152、冷凝液槽；190、冷凝液处理装置；

200、焦油氨水分离模块；210、焦油氨水分离槽；211、第一倒液管；212、乳化液输送管；213、冷凝液输送管；220、剩余氨水槽；221、第二倒液管；222、轻质焦油输送管；230、分离设备；

301、乳化层；302、氨水混合物层；303、重质焦油层；401、氨水层；402、轻质焦油层；501、乳化液泵；502、冷凝液泵。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示，本实施例提供了一种煤气净化初冷系统，用于净化荒煤气，包括净化模块100和焦油氨水分离模块200；净化模块100包括初冷器主体110，初冷器主体110内设有下部喷淋头133，下部喷淋头133用于喷淋流经初冷器主体110的荒煤气；焦油氨水分离模块200包括焦油氨水分离槽210和剩余氨水槽220，焦油氨水分离槽210将焦油氨水混合液区分出氨水混合物层302；焦油氨水分离槽210通过第一倒液管211将氨水混合物层302内的氨水混合液输送至剩余氨水槽220；剩余氨水槽220将氨水混合液区分出轻质焦油层402，轻质焦油层402通过轻质焦油输送管222向下部喷淋头133输送轻质焦油。

本煤气净化初冷系统通过将轻质焦油从剩余氨水槽220输送至下部喷淋头133的设计，能够提升下部喷淋头133所喷淋的轻质焦油含量。剩余氨水槽220内轻质焦油的引入，使得下部喷淋头133喷淋液的轻质焦油含量提升且提升程度可控，保证了操作人员对轻质焦油含量的掌控；同时随着下部喷淋头133喷淋液的轻质焦油含量的提升，净化模块100对荒煤气的除萘效果显著提升，有效地降低了颗粒物和萘在后工序中造成管道堵塞的风险。并且上述改进还省去了对剩余氨水槽220内轻质焦油的抽除操作，大幅度地减轻了操作人员的工作量。上述改进减缓了初冷器主体110内运行阻力上升的速度，延长了初冷器主体110的使用周期，保证了净化模块100的净化能力。

由于氨水混合液在剩余氨水槽220内静置的时间足够长，这得以保证轻质焦油充分地沉降在剩余氨水槽220的槽底。轻质焦油层402的轻质焦油含渣少，几乎不含重质油，把这部分轻质油补充到下部喷淋头133能够很好的保证下部喷淋头133喷淋液的轻质焦油含量。

通过实践验证，本实施例所提供煤气净化初冷系统的下部喷淋头133喷淋液的轻质焦油含量为20％，远高于现有技术的下部喷淋头133喷淋液5％的轻质焦油含量，除萘效果提升非常显著。

在本实施例中，荒煤气通过连通于初冷器主体110顶部的煤气供应管111进入初冷器主体110内，通过连通于初冷器主体110底部的煤气输出管112输送出净化模块100；初冷器主体110内还设有上部喷淋头131和中部喷淋头132，上部喷淋头131用于喷淋第一处理区，中部喷淋头132用于喷淋第二处理区，下部喷淋头133用于喷淋第三处理区，第一处理区、第二处理区和第三处理区在初冷器主体110内自上而下排列；上部喷淋头131喷淋热氨水，中部喷淋头132喷淋乳化液，下部喷淋头133喷淋冷凝液。

先后三次喷淋操作能够有效地保障净化模块100对颗粒物和萘的充分且高效地吸收，喷淋三种不同喷淋液的设计使得净化模块100对多种不同的颗粒物均能够完成吸收的目的。

进一步地，焦油氨水分离槽210还能将焦油氨水混合液区分出乳化层301，乳化层301通过乳化液输送管212向中部喷淋头132输送乳化液，通过冷凝液输送管213向冷凝液处理组件输送乳化液，冷凝液处理组件用于生成并向下部喷淋头133输送冷凝液。

中部喷淋头132喷淋的乳化液以及下部喷淋头133喷淋的冷凝液来自于焦油氨水分离槽210的乳化层301，由于轻质焦油的密度低、粘度小、含焦油渣少且含固定铵盐低的特性，能够较好的吸收煤气中的颗粒物和萘。上述设计既保证了中部喷淋头132与下部喷淋头133喷淋的效果，又能够省去了对焦油氨水分离槽210内的乳化层301的抽除操作，进一步地减轻了操作人员的工作量。

再进一步地，冷凝液处理组件包括初冷器水封槽151和冷凝液槽152；初冷器水封槽151用于水封初冷器主体110内的气体，且回收位于初冷器主体110底部的冷凝液；冷凝液槽152用于收纳并混合冷凝液输送管213输送的乳化液、轻质焦油输送管222输送的轻质焦油以及初冷器水封槽151输送的冷凝液，冷凝液槽152通过下部喷淋管向下部喷淋头133输送冷凝液。

初冷器水封槽151的设计能够实现对冷凝液的循环利用，同时还能够有效地避免初冷器主体110内的气体进入到冷凝液槽152内的情况发生；冷凝液槽152收纳并混合乳化液、轻质焦油以及回收的冷凝液的设计，有助于提升冷凝液槽152内的轻质焦油含量，从而确保了下部喷淋头133在后续喷淋中对颗粒物和萘的吸收效果。

轻质焦油含杂质少的特点有利于冷凝液槽152的置换倒空作业，这能够减少冷凝液槽152因杂质过多而难以排出内含物的情况。

更进一步地，冷凝液处理组件还包括外部供液设备和冷凝液供应管140，外部供液设备通过冷凝液供应管140向下部喷淋管输送冷凝液。外部供液设备与冷凝液供应管140的设置，为冷凝液的补充提供了新的渠道，规避了冷凝液槽152内的冷凝液储量不足的情况，避免了由此导致的净化模块100无计划停工的事故。具体地，冷凝液供应管140上设有供应阀，供应阀使得外部供液设备与下部喷淋管选择性连通。

作为优选，焦油氨水分离槽210通过乳化液泵501与乳化液输送管212和冷凝液输送管213连通。乳化液泵501的设置保证了焦油氨水分离槽210向乳化液输送管212与冷凝液输送管213供液的效率，确保了乳化液能够持续且稳定地供应，由此确保了中部喷淋头132和下部喷淋头133的稳定运行，保障了净化模块100对颗粒物和萘的吸收能力。

具体地，下部喷淋管上设有冷凝液泵502。冷凝液泵502的设置保证了剩余氨水槽220向冷凝液槽152供液的效率，确保了轻质焦油能够持续且稳定地供应，由此确保了下部喷淋头133的稳定运行，保障了净化模块100对颗粒物和萘的吸收能力。

在本实施例中，净化模块100还包括第一冷却盘管121、第二冷却盘管122和第三冷却盘管123，第一冷却盘管121用于冷却第一处理区，第二冷却盘管122用于冷却第二处理区，第三冷却盘管123用于冷却第三处理区。先后三次冷却操作能够与三次喷淋操作相配合，大幅度地提升了净化模块100的冷却能力以及对颗粒物和萘的吸收能力，保障了本煤气净化初冷系统的顺利运行。

进一步地，第一冷却盘管121的冷却介质的温度高于第一温度，第三冷却盘管123的冷却介质的温度低于第二温度，第二冷却盘管122的冷却介质的温度位于第三温度与第四温度之间。具体地，第一温度高于第四温度，第四温度高于第三温度，第三温度高于第二温度。利用逐渐降低的三种不同温度的冷却介质对荒煤气进行先后降温，能够保证荒煤气能够充分且准确的实现温度下降的目的，同时还有效的降低了初冷器主体110在温降过程中因意外而发生损伤的风险，保证了净化模块100运行的安全性。

本实施例中，第一温度、第二温度、第三温度和第四温度的具体数值需要根据工程实际进行选定，其选定方法为本领域内的公知常识，由本领域内的技术人员所熟知，在此不多加赘述。

具体地，第一冷却盘管121、第二冷却盘管122和第三冷却盘管123的冷却介质均为水。水作为冷却介质，具有比热容大、使用成本低、容易取得、方便处理和回收的优点。

作为优选，焦炉集气槽通过煤气供应管111输送的约80℃的荒煤气从初冷器主体110的顶部进入；进入第一处理区后，与解析塔来的热水换热，被冷却至65℃左右；进入第二处理区后，与循环水换热，温度降至42℃后。到了第三处理区后，经过低温水的冷却，最终将煤气温度冷却至21℃到23℃。

在本实施例中，轻质焦油输送管222的两端均设有管道阀，管道阀选择性地连通或断开剩余氨水槽220和下部喷淋头133。通过在轻质焦油输送管222上管道阀的设计，能够利用管道阀开度控制流量。在轻质焦油输送管222需要进行维护或更换时，操作人员仅需要同时断开两个管道阀即可完成将轻质焦油输送管222与剩余氨水槽220和下部喷淋头133断开的操作，极大地降低了轻质焦油输送管222拆装的难度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤气净化初冷系统，用于净化荒煤气，其特征在于，包括：

净化模块(100)，包括初冷器主体(110)，所述初冷器主体(110)内设有下部喷淋头(133)，所述下部喷淋头(133)用于喷淋流经所述初冷器主体(110)的所述荒煤气；

焦油氨水分离模块(200)，包括焦油氨水分离槽(210)和剩余氨水槽(220)，所述焦油氨水分离槽(210)将焦油氨水混合液区分出氨水混合物层(302)；所述焦油氨水分离槽(210)通过第一倒液管(211)将所述氨水混合物层(302)内的氨水混合液输送至所述剩余氨水槽(220)；所述剩余氨水槽(220)将所述氨水混合液区分出轻质焦油层(402)，所述轻质焦油层(402)通过轻质焦油输送管(222)向所述下部喷淋头(133)输送轻质焦油。

2.根据权利要求1所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述荒煤气通过连通于所述初冷器主体(110)顶部的煤气供应管(111)进入所述初冷器主体(110)内，通过连通于所述初冷器主体(110)底部的煤气输出管(112)输送出所述净化模块(100)；

所述初冷器主体(110)内还设有上部喷淋头(131)和中部喷淋头(132)，所述上部喷淋头(131)用于喷淋第一处理区，所述中部喷淋头(132)用于喷淋第二处理区，所述下部喷淋头(133)用于喷淋第三处理区，所述第一处理区、所述第二处理区和所述第三处理区在所述初冷器主体(110)内自上而下排列；所述上部喷淋头(131)喷淋热氨水，所述中部喷淋头(132)喷淋乳化液，所述下部喷淋头(133)喷淋冷凝液。

3.根据权利要求2所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述焦油氨水分离槽(210)还能将焦油氨水混合液区分出乳化层(301)，所述乳化层(301)通过乳化液输送管(212)向所述中部喷淋头(132)输送所述乳化液，通过冷凝液输送管(213)向冷凝液处理组件输送所述乳化液，所述冷凝液处理组件用于生成并向所述下部喷淋头(133)输送所述冷凝液。

4.根据权利要求3所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述冷凝液处理组件包括初冷器水封槽(151)和冷凝液槽(152)；

所述初冷器水封槽(151)用于水封所述初冷器主体(110)内的气体，且回收位于所述初冷器主体(110)底部的所述冷凝液；

所述冷凝液槽(152)用于收纳并混合所述冷凝液输送管(213)输送的所述乳化液、所述轻质焦油输送管(222)输送的所述轻质焦油以及所述初冷器水封槽(151)输送的所述冷凝液，所述冷凝液槽(152)通过下部喷淋管向所述下部喷淋头(133)输送所述冷凝液。

5.根据权利要求4所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述冷凝液处理组件还包括外部供液设备和冷凝液供应管(140)，所述外部供液设备通过所述冷凝液供应管(140)向所述下部喷淋管输送所述冷凝液。

6.根据权利要求3所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述焦油氨水分离槽(210)通过乳化液泵(501)与所述乳化液输送管(212)和所述冷凝液输送管(213)连通。

7.根据权利要求2所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述净化模块(100)还包括第一冷却盘管(121)、第二冷却盘管(122)和第三冷却盘管(123)，所述第一冷却盘管(121)用于冷却所述第一处理区，所述第二冷却盘管(122)用于冷却所述第二处理区，所述第三冷却盘管(123)用于冷却所述第三处理区。

8.根据权利要求7所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述第一冷却盘管(121)的冷却介质的温度高于第一温度，所述第三冷却盘管(123)的冷却介质的温度低于第二温度，所述第二冷却盘管(122)的冷却介质的温度位于第三温度与第四温度之间。

9.根据权利要求8所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述第一冷却盘管(121)、所述第二冷却盘管(122)和所述第三冷却盘管(123)的冷却介质均为水。

10.根据权利要求1-9任一项所述的煤气净化初冷系统，其特征在于，所述轻质焦油输送管(222)的两端均设有管道阀，所述管道阀选择性地连通或断开所述剩余氨水槽(220)和所述下部喷淋头(133)。

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