CN204311034U - 一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统，该系统主要包括冷却塔、鼓泡塔和除雾装置等单元，其中冷却塔用于将富含焦油的气化气执行首次焦油脱除，同时降温至适于鼓泡塔操作的温度；鼓泡塔内部贮存液态重油，并配备有搅拌装置和气流破碎单元，由此确保重油与焦油的大面积充分接触以实现脱除；除雾装置则对执行两次脱除处理后的产气执行进一步净化。通过本实用新型，能够很好地执行焦油的深度脱除，并且系统装置可长时间稳定运行且无废液产生，同时具备运行成本低、低污染和适应面广等优势。

Description

一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统

技术领域

本实用新型属于产气脱焦油技术领域，更具体地，涉及一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统。

背景技术

焦油作为含碳固体燃料在进行气化反应时的副产物之一，对气化系统会造成很大的不利影响。例如，焦油低温下会凝结，累积到一定程度会堵塞气化系统后续管路，造成安全隐患；它含有大量碳氢元素，容易降低气化效率及经济性；此外，还会影响监测仪器测量精度并降低正常运行时间，给工业生产带来损失。

目前处理焦油的措施主要包括化学脱除和物理脱除两大类。对于物理脱除而言，水洗法作为最常见的湿式脱除方法，在燃气冷却后进行，操作温度一般为20度至60度，但很难将焦油浓度降至低于50mg/m³，同时产生大量废液，后续处理操作成本高。具体而言，水洗的本质是降温作用，对第1类和第5类重焦油具有良好的脱除效果，但是操作温度较低，使焦油易于凝结，堵塞管道和阀门；水的强极性可实现第2类杂环原子类焦油的溶解和洗脱，但致使洗焦废水成为复杂含酚悬浊液，处理费用极高；此外，水对第3类和第4类烃类焦油没有亲和性，因而脱除效果很差，而这类焦油实际上控制着燃气中焦油的露点。因此，从净化度、可再生性和连续操作的角度来看，水洗法不能取得令人满意的脱焦油效果。

此外，荷兰能源中心开发了一种OLGA(油基气体洗刷器)，其分为两级工作模式，第一级采用溶剂将重焦油冷却凝结，第二级利用吸收剂来脱除轻质焦油；又如，CN201210037246.7中公开了一种生物质燃气耦合吸附脱焦油系统，并由喷淋冷却塔、焦油吸附塔、冷却器、储罐及辅助的管线和阀门来组成系统。然而，进一步的研究表明，上述这些油基脱焦油技术仍然存在以下的缺陷或不足：1)焦油的粘度较大，雾化困难，吸附速率慢；2)焦油低温运行困难，必须借助相应的保温措施或者外加热装置,投资及运行成本都比较高；3)焦油里有许多含氧基团，具有腐蚀性，同时由于其稳定性不高，长期循环使用可导致其品质进一步恶化；4)焦油成分复杂种类繁多，焦油之间的混溶性不强，混在一起易出现分层现象；5)吸收剂吸附轻质焦油后的废液，存在二次处理问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统，其中通过对其内部构造的连接设置方式以及关键组件如鼓泡塔、冷却塔等的特定结构等进行研究设计，同时采用了重油吸收产气焦油的反应机理，测试表明能够很好地执行焦油的深度脱除，并且系统装置可长时间稳定运行且无废液产生，并具备运行成本低、低污染和适应面广等优势。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统，其特征在于，该系统包括产气输入管路、冷却塔、中间输送管路、鼓泡塔、产气输出管路和除雾装置，其中：

所述产气输入管路用于将富含焦油的气化气输入至所述冷却塔中；

所述冷却塔的塔腔内配备换热管盘，并在底部安装有焦油收集箱，用于使进入冷却塔的气化气降温,同时使气化气中的部分焦油冷凝流入该焦油收集箱，由此执行对气化气的首次焦油脱除处理；

所述中间输送管路的入口一端设置在所述冷却塔上部，出口一端通入至所述鼓泡塔底部，并且在该入口一端附近设置有温度检测及调节单元，由此用于对从冷却塔输送至鼓泡塔的气化气的温度执行实时检测，并进一步调节至所需温度；

所述鼓泡塔的内部贮存有液态重油，其中央部位设置沿着轴向方向分布的搅拌器，并在所述中间输送管路的出口一端设置有气流破碎器；以此方式，进入鼓泡塔的气化气由上向下流动并由气流破碎器排出，延长在鼓泡塔中的停留时间和增大接触面积，然后与重油充分接触以实现焦油的二次脱除；

所述产气输出管路设置在所述鼓泡塔的上部，被重油吸收焦油后的气化气浮出重油液面，并经由该产气输出管路继续输送至所述除雾装置；该除雾装置则用于将气化气中包含的大量液滴执行去除，由此进一步净化产气并避免后续管线堵塞。

作为进一步优选地，所述冷却塔内的换热管盘优选被设定为膜式水冷壁结构。

作为进一步优选地，所述鼓泡塔的内部下侧还优选设置有PH值检测单元，该PH值检测单元用于对鼓泡塔内吸收焦油后的混合重油执行PH值的实时检测，并在达到饱和PH值后予以排放。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过采用重油吸收与水冷脱除相结合执行多次脱除的方式，这样一方面能够充分利用液态重油与有机物焦油彼此相溶的特性，与现有的常规吸附剂相比取得更好的吸收效果，并实现对产气焦油的大部分脱除；另一方面还充分可利用水冷塔自身兼备焦油脱除和产气降温的性能，由此在对焦油执行首次脱除的同时，还能够让初始的高温气化气在降温至适当范围后再进入到鼓泡塔中，避免潜在的爆炸或其他操作风险；

2、通过对关键组件如鼓泡塔、冷却塔等的特定结构和设置方式进行研究设计，能够确保产气在整个输送过程中与各单元之间充分接触和反应，实际测试表明，本系统基本不存在废水废油等废液，环境友好度好，而且脱除的焦油和吸收用的重油最后均被送往反应炉进行燃烧供能，不存在二次污染和处理的问题；

3、按照本实用新型的焦油深度脱除系统整体结构紧凑、便于操控，焦油脱除率高而且能效比高，并能够实现给水和重油的连续供给，保证水冷塔和鼓泡塔的长时间稳定运行，因此尤其适用于各类工业化的大规模运用场合。

附图说明

图1是按照本实用新型优选实施例的气化气焦油深度脱除系统的整体构造示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本实用新型优选实施例的气化气焦油深度脱除系统的整体构造示意图。如图1中所示，该系统主要包括产气输入管路e、冷却塔15、中间输送管路c、鼓泡塔7、产气输出管路b和除雾装置5等组件，并通过对这些组件的相互连接方式以及关键组件的特定结构和脱除工序等进行研究设计，相应能够很好地执行焦油的深度脱除，并且系统装置可长时间稳定运行无废液产生。

具体而言，产气输入管路e譬如为细长的管路，它的一端沿着轴向方向插入至冷却塔15的底部，由此用于将富含焦油且温度为330℃～350℃的气化气输入至冷却塔15中。该冷却塔15的塔腔内配备譬如为膜式水冷壁结构的换热管盘13，并在底部经由冷凝焦油出口h、阀门16连接安装有焦油收集箱17，由此使进入冷却塔的气化气降温至譬如110℃～150℃,同时使气化气中的部分焦油冷凝流入该焦油收集箱17内，由此执行对气化气的首次焦油脱除处理。此外，该冷却塔15的底部还设置冷却水入口g，上部设有低参数蒸汽出口f。

中间输送管路c譬如呈弯管的结构，它的入口一端设置在冷却塔15上部，出口一端通入至鼓泡塔7的底部，并且在该入口一端附近设置有温度检测及调节单元14，由此用于对从冷却塔输送至鼓泡塔的气化气的温度执行实时检测，并帮助通过水冷壁对出口产气温度执行调节，以便达到进入鼓泡塔的产气最佳温度。

鼓泡塔7的内部贮存有经由阀门2、泵3和管路a从重油箱1输送而来的液态重油，其中央部位设置沿着轴向方向分布的搅拌器譬如螺带式搅拌器12；此外，中间输送管路c同样沿着轴向方向插入至鼓泡塔7的底部，并且其出口一端还设置有气流破碎器8。以此方式，螺带式搅拌器能够协助保持鼓泡塔内溶液的均一性，保证监测装置测量内容的代表性，另一方面还能帮助新鲜重油更好的吸附入口产气中的焦油；这样，进入鼓泡塔的气化气由上向下流动并由气流破碎器排出，延长在鼓泡塔中的停留时间和增大接触面积，然后与重油充分接触以实现焦油的二次脱除。

产气输出管路b设置在鼓泡塔7的上部，被重油吸收焦油后的气化气浮出重油液面，并经由该产气输出管路b继续输送至除雾装置5；考虑到目前常规的湿法脱除装备出口的产气往往会携带许多细小液滴，可能导致后续管线的堵塞，该除雾装置5可用于将气化气中包含的大量液滴执行去除，由此进一步净化产气，并有效避免后续管线堵塞。

此外，本实用新型中还可以陪伴重油排放管路d，它设置在鼓泡塔7的底部，并分别可通过两条管路连接至所述焦油收集箱17和高温反应炉，由此用于将执行焦油吸收后的液态重油、以及焦油收集箱中所积蓄的焦油输送至高温反应炉中予以完全燃烧。此外，按照本实用新型的一个优选实施方式，在所述鼓泡塔的内部下侧还优选设置有一个PH值检测单元，该检测单元譬如为多远组件，主要包括监测探头、传感元件、显示仪等，由此对鼓泡塔内吸收焦油后的混合重油执行PH值的实时检测，并在达到饱和PH值后打开配套的阀门9，然后经由重油排放管路d排放至高温反应炉予以完全燃烧反应。

下面将具体解释按照本实用新型的深度脱除系统的工艺过程。

首先启动一号循环泵3，让重油由重油箱1里被抽出，抽出的重油沿着管线a进入鼓泡塔7中。高温炉的富焦油产气(330—350℃)由管线e进入冷却塔，譬如冷却到110℃(由温度监测器和换热盘管中水量控制完成)经管线c从鼓泡塔上部左侧进入鼓泡塔7。进入鼓泡塔7后的产气先由上向下流动，流动后的产气与气流破碎器8充分接触，延长产气在鼓泡塔中的停留时间和增大接触面积，让重油和产气中的焦油充分接触，保证了良好的焦油脱除效果。经重油脱除焦油后的产气经除雾器5除液雾后从管线b流出。而吸收焦油后的液态重油则由鼓泡塔7底部由管线b流出。

本实用新型中由于采用重油吸收与水冷脱除相结合执行多次脱除的方式，这样一方面能够充分利用液态重油与有机物焦油彼此相溶的特性，与现有的常规吸附剂相比取得更好的吸收效果，并实现对产气焦油的大部分脱除；另一方面还充分可利用水冷塔自身兼备焦油脱除和产气降温的性能，由此在对焦油执行首次脱除的同时，还能够让初始的高温气化气在降温至适当范围后再进入到鼓泡塔中，避免潜在的爆炸或其他操作风险。

具体控制模式为：先关闭二号阀门9和四号阀门18，再由一号泵3从重油箱1中一次性泵出足够多的重油，重油由管线a进入鼓泡塔7，然后关闭一号阀门2；然后开启二号泵4，带动产气的流动，产气由管线e进入；进入冷却塔15的产气被换热管盘13吸收热量温度降至110℃流出冷却塔；在冷却塔15中，产气中部分焦油冷凝下来流入焦油收集箱17，实现焦油的初级脱除；冷凝流入焦油收集箱17的焦油达到一定量后，关闭三号阀门16，打开四号阀门18，焦油被三号泵10送入反应炉燃烧；被冷却后的产气从延管线c进入鼓泡塔7，在进口处与气流破碎器8充分破碎，延长了产气在鼓泡塔中的停留时间和与重油的接触面积；被除焦油的产气浮出重油液面，由管线b经除雾器5除雾后流出，实现焦油的二次脱除；混合重油PH被检测仪11监测，达到吸收饱和PH值后打开二号阀门9，吸收焦油后的重油在三号泵10的带动下经由管线b流入高温炉进行反应；然后关闭二号阀门9，与此同时打开一号阀门2，由一号泵3泵出重油箱1中的足够新重油；最后关闭一号阀门3，如此重复下去。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于重油吸收的气化气焦油深度脱除系统，其特征在于，该系统包括产气输入管路、冷却塔、中间输送管路、鼓泡塔、产气输出管路和除雾装置，其中：

所述产气输入管路用于将富含焦油的气化气输入至所述冷却塔中；

所述冷却塔的塔腔内配备换热管盘，并在底部安装有焦油收集箱，用于使进入冷却塔的气化气降温,同时使气化气中的部分焦油冷凝流入该焦油收集箱，由此执行对气化气的首次焦油脱除处理；

所述中间输送管路的入口一端设置在所述冷却塔上部，出口一端通入至所述鼓泡塔底部，并且在该入口一端附近设置有温度检测及调节单元，由此用于对从冷却塔输送至鼓泡塔的气化气的温度执行实时检测，并进一步调节至所需温度；

所述鼓泡塔的内部贮存有液态重油，其中央部位设置沿着轴向方向分布的搅拌器，并在所述中间输送管路的出口一端设置有气流破碎器；以此方式，进入鼓泡塔的气化气由上向下流动并由气流破碎器排出，延长在鼓泡塔中的停留时间和增大接触面积，然后与重油充分接触以实现焦油的二次脱除；

所述产气输出管路设置在所述鼓泡塔的上部，被重油吸收焦油后的气化气浮出重油液面，并经由该产气输出管路继续输送至所述除雾装置；该除雾装置则用于将气化气中包含的大量液滴执行去除，由此进一步净化产气并避免后续管线堵塞。

2.如权利要求1所述的气化气焦油深度脱除系统，其特征在于，所述冷却塔内的换热管盘被设定为膜式水冷壁结构。

3.如权利要求1或2所述的气化气焦油深度脱除系统，其特征在于，所述鼓泡塔的内部下侧还设置有PH值检测单元，该PH值检测单元用于对鼓泡塔内吸收焦油后的混合重油执行PH值的实时检测，并在达到饱和PH值后予以排放。