CN202096778U - 用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，包括降膜式冷凝器和喷雾式冷凝器，且二者串联。降膜式冷凝器的本体为圆柱筒状，其上部一侧设有热解蒸气进口，中部内设有列管式间接换热器，下部为储液段；储液段上方的本体一侧设有出气口，本体底部设有第一级液体产物出口。喷雾式冷凝器的本体为圆柱筒状，其内顶部均布着雾化喷嘴；其内下部为储液段并设有盘管式换热器；储液段的本体一侧设有出液口，出液口连通着油泵的进口，油泵的出口连通着本体顶部的进液口；储液段上方的本体一侧设有不可冷凝气体出口，本体底部设有第二级液体产物出口。本实用新型既能够使高温热解蒸气获得充分冷凝，又能够在冷凝过程中使热解液体产物实现分级。

Description

用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置
技术领域
本实用新型属于用于煤、生物质和其他有机废弃物热解后的冷凝工艺技术领域，具体涉及用于煤、生物质热解设备的冷凝装置。
背景技术
对于煤、生物质和其它有机废弃物的热解液化，一般都要求其冷凝装置能够对高温热解蒸气进行迅速冷凝，以提高液体产物的收率。中国专利200710162077.9公开了一种热解液化设备所用的一种冷凝装置，其圆柱筒状冷凝器内分为上、中、下三部分，上部为喷雾冷凝段，顶部均布着雾化喷嘴；中部为降膜冷凝段，设有列管式间接换热器；下部为储液段；还包括液体输送泵、冷却塔及相应的管道等。它主要采用喷雾冷却的方式使高温热解蒸气获得迅速冷却，但这种冷凝装置存在液体产物不能分级的缺点，从而影响液体产物的分级提纯和高值化利用。
发明内容
为了实现经过冷凝的液体产物的分级，提升液体产物的利用价值，本实用新型提供一种用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置。
实现上述目的的技术解决方案如下：
用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置包括降膜式冷凝器，所述降膜式冷凝器的本体为圆柱筒状，所述本体上部一侧设有热解蒸气进口，中部内设有列管式间接换热器，下部为储液段，所述储液段上部的降膜式冷凝器的本体一侧设有出气口；所述列管式间接换热器上部一侧设有冷却水出口，下部一侧设有冷却水入口，所述本体底部设有第一级液体产物出口；
所述降膜式冷凝器串联着喷雾式冷凝器，喷雾式冷凝器的本体为圆柱筒状，其顶部设有进液口，所述喷雾式冷凝器的本体内顶部均布着雾化喷嘴，雾化喷嘴连通着进液口；雾化喷嘴下方的喷雾式冷凝器的本体一侧设有进气口，所述进气口通过管道连通着降膜式冷凝器的本体上的出气口；喷雾式冷凝器的本体内下部设有盘管式换热器，喷雾式冷凝器的本体下部一侧设有出液口，所述出液口连通着油泵的进口，油泵的出口通过管道连通着喷雾式冷凝器的本体顶部的进液口；所述盘管式换热器的冷却水进口和冷却水出口分别伸至喷雾式冷凝器的本体外部；所述喷雾式冷凝器的本体底部设有第二级液体产物出口；
所述喷雾式冷凝器上部为喷雾冷凝段，下部为换热段；所述喷雾冷凝段下部一侧设有不可冷凝气体出口。
所述降膜式冷凝器的直径为0.5-1.5m、高度为1.5-3.5m；所述降膜式冷凝器本体上部的高度为0.3-0.5m，所述降膜式冷凝器本体中部的高度为0.6-1.8m，所述降膜式冷凝器本体下部的高度为0.6-1.2m。
所述降膜式冷凝器中部的列管式间接换热器由100-500个等长的冷却管穿越两端封板均布排列组成，冷却管直径为10-30mm、壁厚为1.5-3.0mm。
所述喷雾式冷凝器的本体直径0.5-1.5 m、高度1.5-3.0 m；所述喷雾冷凝段的高度为0.7-1.3米，所述换热段的高度为0.8-1.7 m。
所述喷雾式冷凝器的本体内顶部均布着7-13个雾化喷嘴，1个雾化喷嘴设于中心，其余雾化喷嘴均布在四周，雾化喷嘴的口径为0.2-0.5mm。
所述喷雾式冷凝器中的盘管式换热器的盘管直径为10-20mm、壁厚为0.1-0.2mm，盘管总长为30-80m，绕制成的盘管式换热器外径为0.4-1.4m、高度为0.5-1.5m。
本实用新型采用降膜式冷凝器和喷雾式冷凝器串联结构对高温热解蒸气进行分级冷凝。其中，降膜式冷凝器用以对高温热解蒸气中的冷凝温度高的组分实施冷凝，如当冷凝温度点控制在100℃以上时，冷凝获得的热解液态产物主要由含氧有机化合物组成，水分含量极少，因而便于这部分热解液态产物的高值化利用；喷雾式冷凝器用以对降膜式冷凝器未冷凝的高温热解蒸气实施冷凝，冷凝获得的热解液态产物主要由含氧有机化合物和水组成，热解所产生的水分绝大部分都在这部分液态产物之中，因而便于这部分热解液态产物的水分分离和高值化利用。因此，本实用新型既能够使煤、生物质和其它有机废弃物的高温热解蒸气获得充分冷凝，从而获得高的液体产物的收率；又能够利用冷凝温度的不同使热解液态产物实现分级，从而能够有效提高热解液态产物的分离提纯和高值化利用；且装置结构简单、操作安全可靠、冷凝成本低廉。
附图说明
图1为本实用新型分级式冷凝装置结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
降膜式冷凝器的本体1、热解蒸气进口2、列管式间接换热器3、储液段4、出气口5、冷却水出口6、冷却水入口7、第一级液体产物出口8、喷雾式冷凝器的本体9、雾化喷嘴10、盘管式换热器11、油泵12、第二级液体产物出口13、不可冷凝气体出口14、第一级液体产物出口阀门15、第二级液体产物出口阀门16、列管式间接换热器冷却管17。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。
实施例：
参见图1，以产油能力为500kg/h的用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置为例，该装置包括降膜式冷凝器和喷雾式冷凝器，且降膜式冷凝器和喷雾式冷凝器串联。
降膜式冷凝器的本体1为圆柱筒状，所述本体1上部一侧设有热解蒸气进口2，中部内设有列管式间接换热器3，见图2，下部为储液段4，所述储液段4上部的降膜式冷凝器的本体一侧设有出气口5；列管式间接换热器3上部一侧设有冷却水出口6，下部一侧设有冷却水入口7，降膜式冷凝器的本体1底部设有第一级液体产物出口8。降膜式冷凝器的本体1直径为1.0m、高度为2.5m，中部列管式间接换热器3的高度为1.2m，上部空间的高度为0.3m，下部空间的高度为1.0m，并在高于其底部0.5m处设有出液口。降膜式冷凝器中部的列管式间接换热器3由200个等长的冷却管17穿越两端封板均布排列组成，冷却管直径为15mm、壁厚为2.0mm。
喷雾式冷凝器的本体9为圆柱筒状，其顶部设有进液口；喷雾式冷凝器的本体9内上部距离顶部0.2米处的正中位置装有7个雾化喷嘴10，1个雾化喷嘴设于中心，另6个雾化喷嘴均布在四周，见图3，雾化喷嘴10的喷嘴口径为0.3毫米，雾化喷嘴10连通着进液口。雾化喷嘴10下方的喷雾式冷凝器的本体一侧设有进气口，所述进气口通过管道连通着降膜式冷凝器的本体上的出气口；喷雾式冷凝器的本体9内下部设有盘管式换热器11，
盘管式换热器11的盘管直径为15mm、壁厚为0.1mm，盘管总长为50m、绕制成的盘管式换热器外径为0.9m、高度为1.2 m，并在高于盘管式换热器0.1米处的喷雾式冷凝器的本体9下部一侧设有出液口，出液口连通着油泵12的进口，油泵12的出口通过管道连通着喷雾式冷凝器的本体9顶部的进液口。油泵12为自吸式离心油泵，型号为CYZ-A型。盘管式换热器11的冷却水进口和冷却水出口分别伸至喷雾式冷凝器的本体9外部；喷雾式冷凝器的本体9底部设有第二级液体产物出口13。喷雾式冷凝器上部为喷雾冷凝段，下部为换热段；喷雾冷凝段下部一侧设有不可冷凝气体出口14。喷雾式冷凝器的本体9直径为1.0 m、高度为2.5 m；喷雾冷凝段的高度为1.0 m，所述换热段的高度为1.2 m。
高温热解蒸气首先进入降膜式冷凝器的本体1上部，然后向下流动并穿过列管式间接换热器3而获得第一次冷却，其中冷凝温度高的组分冷凝成为第一级液态产物，并在自身重力和气流携带的共同作用下顺着列管式间接换热器3的壁面流到降膜式冷凝器的下部储液段4，液位高于设定值的第一级热解液态产物依靠自身重力通过阀门15被引出降膜式冷凝器；未被冷凝的高温热解蒸气通过连接管道由降膜式冷凝器的本体1下部引至喷雾式冷凝器的本体9上部，经过与雾化冷却介质的直接接触而迅速获得冷凝并依靠自身重力落至喷雾式冷凝器的本体9下部，液位高于设定值的第二级热解液态产物依靠自身重力通过阀门16被引出喷雾式冷凝器的本体9；油泵12将热解液态产物B送至设在喷雾冷凝器的本体9上部的雾化喷嘴10作循环雾化冷却介质用。 
实验表明，本实用新型能够很好地满足产油能力为500kg/h的生物质热解液化设备的冷凝所需，且以秸秆为热解原料时液态产物的总产率≥50%，其中第一级冷凝即降膜冷凝获得的第一级液态产物的产率≥15%、热值为25MJ/kg，第二级冷凝即喷雾冷凝获得的第二级液态产物的产率≥35%、热值为14MJ/kg。

Claims (6)

1.用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，包括降膜式冷凝器，所述降膜式冷凝器的本体为圆柱筒状，所述本体上部一侧设有热解蒸气进口，中部内设有列管式间接换热器，下部为储液段，所述储液段上部的降膜式冷凝器的本体一侧设有出气口；所述列管式间接换热器上部一侧设有冷却水出口，下部一侧设有冷却水入口，所述本体底部设有第一级液体产物出口，其特征在于：
所述降膜式冷凝器串联着喷雾式冷凝器，喷雾式冷凝器的本体为圆柱筒状，其顶部设有进液口，所述喷雾式冷凝器的本体内顶部均布着雾化喷嘴，雾化喷嘴连通着进液口；雾化喷嘴下方的喷雾式冷凝器的本体一侧设有进气口，所述进气口通过管道连通着降膜式冷凝器的本体上的出气口；喷雾式冷凝器的本体内下部设有盘管式换热器，喷雾式冷凝器的本体下部一侧设有出液口，所述出液口连通着油泵的进口，油泵的出口通过管道连通着喷雾式冷凝器的本体顶部的进液口；所述盘管式换热器的冷却水进口和冷却水出口分别伸至喷雾式冷凝器的本体外部；所述喷雾式冷凝器的本体底部设有第二级液体产物出口；
所述喷雾式冷凝器上部为喷雾冷凝段，下部为换热段；所述喷雾冷凝段下部一侧设有不可冷凝气体出口。
2.根据权利要求1所述的用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器的直径为0.5-1.5m、高度为1.5-3.5m；所述降膜式冷凝器本体上部的高度为0.3-0.5m，所述降膜式冷凝器本体中部的高度为0.6-1.8m，所述降膜式冷凝器本体下部的高度为0.6-1.2m。
3.根据权利要求1所述的用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，其特征在于：所述降膜式冷凝器中部的列管式间接换热器由100-500个等长的冷却管穿越两端封板均布排列组成，冷却管直径为10-30mm、壁厚为1.5-3.0mm。
4.根据权利要求1所述的用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，其特征在于：所述喷雾式冷凝器的本体直径0.5-1.5 m、高度1.5-3.0 m；所述喷雾冷凝段的高度为0.7-1.3米，所述换热段的高度为0.8-1.7 m。
5.根据权利要求1所述的用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，其特征在于：所述喷雾式冷凝器的本体内顶部均布着7-13个雾化喷嘴，1个雾化喷嘴设于中心，其余雾化喷嘴均布在四周，雾化喷嘴的口径为0.2-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的用于煤、生物质热解设备的分级式冷凝装置，其特征在于：所述喷雾式冷凝器中的盘管式换热器的盘管直径为10-20mm、壁厚为0.1-0.2mm，盘管总长为30-80m，绕制成的盘管式换热器外径为0.4-1.4m、高度为0.5-1.5m。
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