CN117821128A - 一种热解高温含尘油气的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热解高温含尘油气的处理工艺及装置。热解高温含尘油气通过碰撞式惯性除尘器除去油气中的较大颗粒粉尘；从碰撞式惯性除尘器出来的含尘油气进入两级旋风除尘器，除去油气中的中等颗粒粉尘；从两级旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，在重油分离剂的作用下将油气中的重质焦油分离并收集；从重油收集器出来的油气直接进入滤网过滤器，在油气混凝剂的作用下除去油气中的细小颗粒粉尘；滤网过滤器出来的洁净油气一部分与热解高温含尘油气混合进入惯性除尘器，另一部分进入逐级冷却器获得不同温度段的馏分油、废水和热解气。本发明可实现高温含尘油气的有效处理，除尘效率高，油回收率高，且同步实现焦油的蒸馏加工，热量利用合理。
Description
技术领域
本发明涉及热解技术领域，具体涉及一种煤、生物质和页岩等物质热解产生的高温含尘油气的处理工艺。
背景技术
煤、生物质和页岩等物质的热解是能源有效利用的一种方式，通过热解将煤炭和生物质等进行提质。但是在热解过程中，产生了含有大量粉尘的高温油气，这些高温含尘油气温度高、易相变，油气冷却会夹带大量粉尘，不仅影响热解油产品质量，而且热解油的流动性变差，导致设备及管道堵塞；同时在高温环境下，高温油气中的重质组分会发生裂解、缩聚、结焦等反应，黏附在颗粒表面和除尘器等设备表面，最终导致系统堵塞。因此上述问题使热解无法实现长周期运行，成为制约煤、生物质和页岩热解技术发展的瓶颈。
鉴于油气中的粉尘严重影响高温油气后续处理工艺的顺行，目前对高温热解油气的处理主要集中在除尘上，如中国专利CN104785016 A公开了“除尘剂及使用该除尘剂对煤热解气体除尘的工艺及装置”、中国专利CN 205974380 U 公开了“一种内置颗粒床和旋风除尘器的粉煤热解除尘系统”、中国专利CN 110527562 A公开了 “一种热解荒煤气粘结除尘方法及移动床过滤除尘器”，上述专利主要针对油气中的粉尘进行脱除，且在除尘过程中均用到了颗粒床除尘，但颗粒床在除尘过程中对高温油气中的焦油会产生较强烈的吸附作用，影响焦油的收率，且颗粒床在吸附后的再生也是困扰业界的难题。同时上述专利仅专注于高温热解油气除尘，而高温油气中既含有尘，又含有焦油，除尘后的焦油如何处理上述专利均未涉及。目前通用的焦油处理方式是对除尘后的焦油冷却后再进行加热蒸馏，并根据蒸馏温度不同将其分成不同的馏分段。
鉴于蒸馏需要消耗较多的热量将焦油加热到所需温度，而高温油气自身具有较高的温度，因此直接利用高温油气的热量用于热解焦油的蒸馏将具有一定的可行性。
基于此，有必要开发一种高温含尘油气的处理工艺。
发明内容
本发明旨在提供一种煤、生物质和页岩等物质热解高温含尘油气的处理工艺。该工艺既可以将高温油气中的粉尘去除，又可直接利用高温油气的热量实现热解焦油的蒸馏加工，同时又保证了焦油的收率，具有显著的经济和环保效益。
本发明通过采用除尘与焦油蒸馏耦合的方式对热解产生的高温含尘油气进行有效处理。首先通过惯性除尘器除去油气中40-50微米以上的颗粒粉尘，再通过两级旋风除尘器除去油气中5-10微米以上的颗粒粉尘。为避免高温油气中的重质焦油发生二次反应导致焦油的损失和积炭的形成，同时也避免重油油气进入下游工艺粘附在管道及设备表面造成堵塞，通过专用设备重油收集器并在重油分离剂的作用下使高温油气在一定温度下将其中的重质焦油由气态转变为液态从而实现将重质焦油预先从高温油气中分离并收集的目的。将重质焦油分离后的油气与油气混凝剂混合，油气混凝剂可有助于油气中的细微颗粒快速凝聚。与油气混凝剂混合后的油气引入陶瓷过滤器或金属滤网过滤器去除油气中细小颗粒粉尘后得到洁净高温油气。洁净高温油气再经专用设备逐级冷却器中逐级冷却后在逐级冷却器中的不同区域中获得不同馏分段的洁净焦油馏分和热解气。本发明在对高温油气进行除尘的同时，且有效利用了高温油气的热量，同步实现了焦油的蒸馏加工。
本发明提供了一种热解高温含尘油气的处理工艺，具体包括以下步骤：
（1）惯性除尘器分离大颗粒粉尘：煤热解产生的高温油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以一定速度直接引入碰撞式惯性除尘器，在惯性除尘器中将油气中40-50微米以上的颗粒粉尘进行分离；
（2）旋风除尘器分离中小颗粒粉尘：从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下快速进入两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5-10微米以上的颗粒粉尘进行分离。
（3）重油收集器分离收集油气中的重油：从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，在重油收集器中喷入高温油气重油分离剂，同时控制重油收集器的温度在365-380℃，在重油分离剂的作用下从高温油气中分离油气中的重油。设置重油收集器其一方面可避免重油油气在高温下发生二次反应导致重质焦油的损失，同时也避免重油油气进入下游工艺粘附在管道及设备表面造成堵塞。
（4）滤网过滤器分离细微颗粒粉尘：分离重油后的油气在不低于360℃下与油气混凝剂混合后直接进入滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气；将部分洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，部分洁净油气引入箱式逐级冷却器。
（5）逐级冷却器逐级冷却洁净油气得到不同温度段的馏分油、水和热解气：将洁净油气引入逐级冷却器，通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得不同温度段的馏分油、水和热解气。在此工艺中设置逐级冷却器的目的是替代常规油品加工中的蒸馏塔将油气分成不同馏分段的馏分油。其可直接利用油气自身的热量，不需常规蒸馏塔所需的加热炉。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的热解高温含尘油气可来自于煤热解、生物质热解和页岩热解或者两者或三者混合物的热解。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的热解高温含尘油气的温度在400℃以上，含有粉尘、热解焦油、水蒸汽和轻烃类气体。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的碰撞式惯性除尘器为可在400℃以上的高温下工作，能够除去油气中40-50微米以上的颗粒粉尘。所述的以一定速度直接引入惯性除尘器指高温油气进入惯性除尘器的速度为20-25m/s。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的两级旋风除尘器可在高于400℃以上的高温下工作，能够除去油气中5-10微米以上的颗粒粉尘。所述的快速进入旋风除尘器指高温油气进入旋风除尘器的速度为30-40m/s。第一级旋风除尘器可以去除80%左右5-10微米以上的颗粒粉尘，第二级旋风除尘器可以去除20%左右5-10微米以上的颗粒粉尘。第二级旋风除尘器的直径是第一级旋风除尘器直径的80-90%。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的重油收集器是可以控制温度在365-380℃内，可将高温油气中的重质焦油在此被分离并进行收集的装置。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的高温油气重油分离剂为芳烃类物质，如甲苯、甲基萘、二甲基萘或其中任意二者和三者的混合物，喷入量（体积）为油气体积的千分之一。由于芳烃类物质与油气中的重油性质相似，其与高温下的气态重油可快速结合，使气态重油发生相变从气态转化为液态从而实现重油的分离。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的滤网过滤器为可过滤0.1-1微米级的细小颗粒粉尘过滤器。其可在360-400℃的温度下工作，可为陶瓷材质过滤器，也可为金属材质过滤器。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，所述的油气混凝剂为高分子聚合物聚丙烯酰胺，其可有助于油气中的纳米级颗粒物进行聚合而形成较大颗粒，从而易于被滤网过滤器除去。油气混凝剂可将油气中纳米级别的细小颗粒絮集，从而易于被滤网过滤器拦截。将部分洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，部分洁净油气引入箱式逐级冷却器。将洁净油气和高温油气混合的目的是降低油气中粉尘的浓度，便于整体工艺的顺利运行。 聚丙烯酰胺配制成0.1%~2%的 水溶液，喷入体积量为油气体积的十万分之五至千分之一。
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，最终的成品焦油中含尘量在0.5%以下，热解气中含尘量在5mg/Nm3以下。
上述热解高温含尘油气的处理工艺采用了一种热解高温含尘油气的处理装置，该装置包括依次连接的惯性除尘器、两级串联的旋风除尘器、重油收集器、滤网过滤器和逐级冷却器；
其中，惯性除尘器为碰撞式惯性除尘器，且可在400℃以上的高温下工作，油气须以20-25m/s的速度进入。
两级串联的旋风除尘器中，第一级旋风除尘器可以去除80%左右5-10微米以上的颗粒粉尘，第二级旋风除尘器可以去除20%左右5-10微米以上的颗粒粉尘。第二级旋风除尘器的直径是第一级旋风除尘器直径的80-90%。
重油收集器将油气中的重油在重油分离剂的作用下从高温油气中分离；重油收集器外观为直立箱体结构，箱体内部设置有呈阶梯式上升的油气流道，油气流道呈台阶状，油气进口设置在箱体左侧底部，油气出口设置在箱体右侧顶部。在油气流道外侧设有夹套，可从夹套顶部通入蒸汽或者导热油控制油气的温度在365-380℃。在油气流道进口段设有两个重油分离剂喷入口，重油分离剂喷入口的位置分别在距进口端部四分之一进口段长度和三分之一进口段长度处。
在油气流道的每一个台阶的水平处正中位置设有向下的重油流出口，所有的重油流出口均接入底部的重油出口。
滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气；过滤器的滤网应耐高温380℃，滤网由疏油材料制成。
所述的逐级冷却器为通过控制温度对油气在不同温度区间下进行逐级冷却的箱式装置，其在不同温度区间均设有出料口； 其外形为横卧箱式装置，内部油气流道为蛇管式气液分离装置，从油气进口到热解气出口分别设置有280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃区域，每个区域有独立的温控系统和独立的液体收集器，前一区域的气体出口与下一区域的油气进口相连。通过温控系统控制箱体内温度实现不同温度段的馏份分离。
本发明的有益效果：
（1）本发明的工艺可实现高温含尘油气的有效处理，除尘效率高，油回收率高。
（2）本发明合理利用高温油气热量，同步实现焦油蒸馏加工，热量利用合理，具有较强的环保和经济效益。
附图说明
图1为热解高温含尘油气的处理装置图。
图2 为重油收集器的结构示意图。
图3为逐级冷却器的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
图中：1为惯性除尘器，2为旋风除尘器，3为重油收集器，4为滤网过滤器，5为逐级冷却器，6为夹套，7为油气流道，8为油气进口，9为油气出口，10为重油出口，11为重油分离剂喷入口，12为洁净高温油气进口，13为废水出口，14为温度控制器，15为洁净热解气出口，16为蛇管式气液分离装置。A为高温含尘油气，B为40-50微米以上的颗粒粉尘，C为5-10微米以上的颗粒粉尘，D为重油分离剂，E为280-360℃馏分油，F为220-280℃馏分油，G为160-220℃馏分油，H为110-160℃馏分油，I为小于110℃馏分油；J为油气混凝剂；K为洁净热解气。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
图1示出了本发明热解高温含尘油气的处理装置图。如图1~4所示，一种热解高温含尘油气的处理装置，包括依次连接的惯性除尘器1、两级串联的旋风除尘器2、重油收集器3、滤网过滤器4和逐级冷却器5；
其中，惯性除尘器1将油气中40-50微米以上的颗粒粉尘进行分离；所述惯性除尘器为碰撞式惯性除尘器，且可在400℃以上的高温下工作，油气须以20-25m/s的速度进入。
两级串联的旋风除尘器2中将油气中5-10微米以上的颗粒粉尘进行分离；第一级旋风除尘器可以去除80%左右5-10微米以上的颗粒粉尘，第二级旋风除尘器可以去除20%左右5-10微米以上的颗粒粉尘。第二级旋风除尘器的直径是第一级旋风除尘器直径的80-90%。
重油收集器3将油气中的重油在重油分离剂的作用下从高温油气中分离；重油收集器为本工艺的专有设备，其外观为直立箱体结构，箱体内部设置有呈阶梯式上升的油气流道7，油气流道呈台阶状，油气进口8设置在箱体左侧底部，油气出口9设置在箱体右侧顶部。在油气流道外侧设有夹套6，可从夹套顶部通入蒸汽或者导热油控制油气的温度在365-380℃。在油气流道进口段设有两个重油分离剂喷入口11，重油分离剂喷入口的位置分别在距进口端部四分之一进口段长度和三分之一进口段长度处；详见附图2。
在油气流道的每一个台阶的水平处正中位置设有向下的重油流出口，所有的重油流出口均接入底部的重油出口10。
滤网过滤器4将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气；过滤器的滤网应耐高温380℃，滤网由疏油材料制成。
所述的逐级冷却器5为通过控制温度对油气在不同温度区间下进行逐级冷却的箱式装置，其在不同温度区间均设有出料口； 其外形为横卧箱式装置，内部油气流道为蛇管式气液分离装置16，从洁净高温油气进口12到洁净热解气出口15分别设置有280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃区域，每个区域有独立的温控系统和独立的液体收集器，前一区域的气体出口与下一区域的油气进口相连。通过温控系统控制箱体内温度实现不同温度段的馏份分离。
采用上述装置处理热解高温含尘油气的工艺，包括以下步骤：热解高温含尘油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后进入碰撞式惯性除尘器，在碰撞式惯性除尘器中除去油气中的较大颗粒粉尘；从碰撞式惯性除尘器出来的含尘油气进入两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中除去油气中的中等颗粒粉尘；从两级旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，在高温油气重油分离剂的作用下由重油收集器将油气中的重质焦油分离并收集；从重油收集器出来的油气直接进入滤网过滤器，在油气混凝剂的作用下在滤网过滤器中除去油气中的细小颗粒粉尘；滤网过滤器出来的一部分洁净油气中与热解高温含尘油气混合进入惯性除尘器，另一部分洁净油气进入逐级冷却器经逐级冷却获得不同温度段的馏分油、废水和热解气。
上述工艺具体包括以下步骤：
（1）惯性除尘器分离大颗粒粉尘：热解高温油气在保温状态下与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以一定速度直接引入碰撞式惯性除尘器，在碰撞式惯性除尘器中将油气中40-50微米以上的颗粒粉尘进行分离；
（2）旋风除尘器分离中小颗粒粉尘：从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下快速进入两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5-10微米以上的颗粒粉尘进行分离；
（3）重油收集器分离收集油气中的重油：从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，在重油收集器中喷入高温油气重油分离剂，同时控制重油收集器的温度在365-380℃，油气中的重油在重油分离剂的作用下从高温油气中分离；重油收集器为本工艺的专有设备，在此工艺中设置重油收集器可一方面避免重油油气在高温下发生二次反应导致重质焦油的损失，同时也避免重油油气进入下游工艺粘附在管道及设备表面造成堵塞；
（4）滤网过滤器分离细微颗粒粉尘：分离重油后的油气在不低于360℃下与油气混凝剂混合后直接进入滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气；将一部分洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，另一部分洁净油气引入箱式逐级冷却器。
（5）逐级冷却器逐级冷却洁净油气得到不同温度段的馏分油、水和热解气：将洁净油气引入逐级冷却器，通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得不同温度段的馏分油、水和热解气。
下面通过具体实施例来说明本发明的实施过程：
实施例1
（1）煤热解产生的500℃以上的高温油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以20 m/s的速度直接引入可在500℃以上工作的碰撞式惯性除尘器，在惯性除尘器中将油气中50微米以上的颗粒粉尘进行分离。（2）从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下以30 m/s的速度进入可在500℃以上工作的两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5微米以上的颗粒粉尘进行分离。（3）从两级旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，同时向重油收集器中连续喷入甲苯和二甲基萘体积比1：1的混合物，喷入量（体积）为油气体积的千分之一，控制重油收集器的温度在365℃，油气中沸点高于365℃的重油从高温油气中分离并收集。（4）在分离重油后的油气中喷入1%的聚丙烯酰胺水溶液，喷入量为油气体积的万分之一，控制油气在不低于360℃下直接进入滤网为0.1微米的金属滤网过滤器，将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气。将50%的洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，另外50%的洁净油气引入箱式逐级冷却器。（5）通过控制逐级冷却器的温度将引入箱式逐级冷却器的洁净油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃馏分段的洁净焦油、废水及洁净热解气。所得到的洁净焦油中含尘量在0.3%以下，热解气中含尘量在5mg/Nm3以下。
实施例2
（1）页岩热解产生的400℃以上的高温油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以25 m/s的速度直接引入可在400℃以上工作的碰撞式惯性除尘器，在惯性除尘器中将油气中40微米以上的颗粒粉尘进行分离。（2）从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下以35 m/s的速度进入可在400℃以上工作的两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中10微米以上的颗粒粉尘进行分离。（3）从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，同时向重油收集器中连续喷入甲苯和甲基萘2：1的混合物，喷入量（体积）为油气体积的千分之一，控制重油收集器的温度在380℃，油气中沸点高于380℃的重油从高温油气中冷凝并收集。（4）在分离重油后的油气中喷入0.5%的聚丙烯酰胺水溶液，喷入量为油气体积的万分之二，控制油气在不低于360℃下直接进入滤网为1微米的金属滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气。将40%的洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，另外60%的洁净油气引入箱式逐级冷却器。（5）通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃馏分段的洁净焦油、废水及洁净热解气。所得到的洁净焦油中含尘量在0.5%以下，热解气中含尘量在30mg/Nm3以下。
实施例3
（1）生物质热解产生的450℃以上的高温油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以25 m/s的速度直接引入可在450℃以上工作的百叶沉降式惯性除尘器，在惯性除尘器中将油气中40微米以上的颗粒粉尘进行分离。（2）从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下以35 m/s的速度进入可在450℃以上工作的两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5微米以上的颗粒粉尘进行分离。（3）从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，同时向重油收集器中连续喷入甲苯和二甲基萘体积比1：1的混合物，喷入量（体积）为油气体积的千分之一，控制重油收集器的温度在370℃，油气中沸点高于370℃的重油从高温油气中冷凝并收集。（4）在分离重油后的油气中喷入2%的聚丙烯酰胺水溶液，喷入量为油气体积的十万分之五，控制油气在不低于360℃下直接进入滤网为0.5微米的陶瓷滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气。将30%的洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，另外70%的洁净油气引入箱式逐级冷却器。（5），通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃馏分段的洁净焦油、废水及洁净热解气。所得到的洁净焦油中含尘量在0.3%以下，热解气中含尘量在15mg/Nm3以下。
实施例4
（1）生物质和页岩1：1的混合物热解产生的450℃以上的高温油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以25 m/s的速度直接引入可在450℃以上工作的百叶沉降式惯性除尘器，在惯性除尘器中将油气中40微米以上的颗粒粉尘进行分离。（2）从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下以35 m/s的速度进入可在450℃以上工作的两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5微米以上的颗粒粉尘进行分离。（3）从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，同时向重油收集器中连续喷入甲苯和甲基萘体积比1：2的混合物，喷入量（体积）为油气体积的千分之一，控制重油收集器的温度在365℃，油气中沸点高于365℃的重油从高温油气中冷凝并收集。（4）在分离重油后的油气中喷入1%的聚丙烯酰胺水溶液，喷入量为油气体积的万分之一，控制油气在不低于360℃下直接进入滤网为0.1微米的陶瓷滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气。将45%的洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，另外55%的洁净油气引入箱式逐级冷却器。（5）通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃馏分段的洁净焦油、废水及洁净热解气。所得到的洁净焦油中含尘量在0.1%以下，热解气中含尘量在10mg/Nm3以下。
实施例5
（1）煤和生物质1：1的混合物热解产生的400℃以上的高温油气与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以25 m/s的速度直接引入可在400℃以上工作的百叶沉降式惯性除尘器，在惯性除尘器中将油气中40微米以上的颗粒粉尘进行分离。（2）从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下以35 m/s的速度进入可在450℃以上工作的两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5微米以上的颗粒粉尘进行分离。（3）从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，同时向重油收集器中连续喷入甲基萘和二甲基萘体积比1：1的混合物，喷入量（体积）为油气体积的千分之一，控制重油收集器的温度在365℃，油气中沸点高于365℃的重油从高温油气中冷凝并收集。（4）在分离重油后的油气中喷入0.1%的聚丙烯酰胺水溶液，喷入量为油气体积的千分之一，控制油气在不低于360℃下直接进入滤网为0.1微米的陶瓷滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气。将60%的洁净油气引入前端与高温油气混合进入惯性除尘器，另外40%的洁净油气引入箱式逐级冷却器。（5）通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃馏分段的洁净焦油、废水及洁净热解气。所得到的洁净焦油中含尘量在0.1%以下，热解气中含尘量在10mg/Nm3以下。
最后应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非对其限制。本领域的普通技术人员可对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：热解高温含尘油气通过碰撞式惯性除尘器，在碰撞式惯性除尘器中除去油气中的较大颗粒粉尘；从碰撞式惯性除尘器出来的含尘油气进入两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中除去油气中的中等颗粒粉尘；从两级旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，在高温油气重油分离剂的作用下由重油收集器将油气中的重质焦油分离并收集；从重油收集器出来的油气直接进入滤网过滤器，在油气混凝剂的作用下在滤网过滤器中除去油气中的细小颗粒粉尘；滤网过滤器出来的洁净油气一部分与热解高温含尘油气混合进入惯性除尘器，另一部分进入逐级冷却器经逐级冷却获得不同温度段的馏分油、废水和热解气；
所述的热解高温含尘油气来自于煤热解、生物质热解、页岩热解、废塑料热解中的一种或两种以上的混合物热解。
2.根据权利要求1所述的热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
（1）惯性除尘器分离大颗粒粉尘：热解高温油气在保温状态下与部分滤网过滤器出来的洁净油气混合后以一定速度直接引入碰撞式惯性除尘器，在碰撞式惯性除尘器中将油气中40-50微米以上的颗粒粉尘进行分离；
（2）旋风除尘器分离中小颗粒粉尘：从惯性除尘器中出来的油气在保温状态下快速进入两级旋风除尘器，在两级旋风除尘器中将油气中5-10微米以上的颗粒粉尘进行分离；
（3）重油收集器分离收集油气中的重油：从旋风除尘器中出来的含尘油气进入重油收集器，在重油收集器中喷入高温油气重油分离剂，同时控制重油收集器的温度在365-380℃，油气中的重油在重油分离剂的作用下从高温油气中分离；
（4）滤网过滤器分离细微颗粒粉尘：分离重油后的油气在不低于360℃下与油气混凝剂混合后直接进入滤网过滤器将油气中的细小颗粒进行分离，得到洁净油气；
（5）逐级冷却器逐级冷却洁净油气得到不同温度段的馏分油、水和热解气：将洁净油气引入逐级冷却器，通过控制逐级冷却器的温度将油气在280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃逐级冷却分别获得不同温度段的馏分油、水和热解气；
上述热解高温含尘油气的处理工艺中，最终的成品焦油中含尘量在0.5%以下，热解气中含尘量在5mg/Nm3以下。
3.根据权利要求2所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：所述的热解高温含尘油气的温度在400℃以上，其含有粉尘、热解油、水蒸汽和轻烃类气体。
4.根据权利要求2所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：所述的碰撞式惯性除尘器为可在400℃以上的高温下工作，能够除去油气中40-50微米以上的颗粒粉尘的设备；所述的以一定速度直接引入碰撞式惯性除尘器指高温油气进入碰撞式惯性除尘器的速度为20-25m/s。
5.根据权利要求2所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：所述的两级旋风除尘器为两个旋风除尘器串联设置，旋风除尘器在400℃以上的高温下工作，能够除去油气中5-10微米以上的颗粒粉尘；所述的快速进入旋风除尘器指高温油气进入旋风除尘器的速度为30-40m/s；第一级旋风除尘器能去除80%左右5-10微米以上的颗粒粉尘，第二级旋风除尘器能去除20%左右5-10微米以上的颗粒粉尘；第二级旋风除尘器的直径是第一级旋风除尘器直径的80-90%。
6.根据权利要求2所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：所述的重油收集器是控制温度在365-380℃，在高温油气重油分离剂的作用下将高温油气中的重质焦油进行分离收集的装置。
7.根据权利要求2所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：所述的高温油气重油分离剂为芳烃类物质，其以液态形态喷入，所述芳烃类物质包括甲苯、甲基萘、二甲基萘中的一种或其中两种或三种任意比例的混合物；芳烃类物质的喷入量为油气体积的千分之一。
8.根据权利要求2所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：所述的滤网过滤器为能过滤0.1-1微米级的细小颗粒粉尘过滤器；在360-400℃的温度下工作，为陶瓷材质过滤器或金属材质过滤器；
所述的油气混凝剂为高分子聚合物聚丙烯酰胺，其为线型高分子聚合物，通过静电结合以及范德华力的作用对尘粒有较强的吸附架桥和凝聚作用，有助于油气中的纳米级颗粒物进行聚合而形成较大颗粒，从而被滤网过滤器除去； 聚丙烯酰胺配制成0.1%~2%的 水溶液，喷入体积量为油气体积的十万分之五至千分之一。
9.根据权利要求1所述的一种热解高温含尘油气的处理工艺，其特征在于：最终的馏分油中灰分在0.5%以下，热解气中含尘量在5mg/Nm3以下，低于焦炉煤气中含尘量指标小于10mg/Nm3的要求。
10.一种热解高温含尘油气的处理装置，其特征在于：包括依次连接的惯性除尘器、旋风除尘器、重油收集器、滤网过滤器和逐级冷却器；
其中，惯性除尘器为碰撞式惯性除尘器，能在400℃以上的高温下工作，油气须以20-25m/s的速度进入；两级串联的旋风除尘器中，第一级旋风除尘器可以去除80%的5-10微米以上的颗粒粉尘，第二级旋风除尘器可以去除20%的5-10微米以上的颗粒粉尘，第二级旋风除尘器的直径是第一级旋风除尘器直径的80-90%；重油收集器外观为直立箱体结构，箱体内部设置有呈阶梯式上升的油气流道，油气流道呈台阶状，油气进口设置在箱体左侧底部，油气出口设置在箱体右侧顶部；在油气流道外侧设有夹套，从夹套顶部通入蒸汽或者导热油控制油气的温度在365-380℃，在油气流道进口段设有两个重油分离剂喷入口，重油分离剂喷入口的位置分别在距进口端部四分之一进口段长度和三分之一进口段长度处；在油气流道的每一个台阶的水平处正中位置设有向下的重油流出口，所有的重油流出口均接入底部的重油出口；滤网过滤器的滤网能耐高温380℃，滤网由疏油材料制成；所述的逐级冷却器为通过控制温度对油气在不同温度区间下进行逐级冷却的箱式装置，其在不同温度区间均设有出料口； 其外形为横卧箱式装置，内部油气流道为蛇管式气液分离装置，从油气进口到热解气出口分别设置有280-360℃，220-280℃，160-220℃，110-160℃和小于110℃区域，每个区域有独立的温控系统和独立的液体收集器，前一区域的气体出口与下一区域的油气进口相连。
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