CN217921943U - 煤焦油脱盐脱水设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种煤焦油脱盐脱水设备，包括：一级静态混合器，用于通入煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂并混合；一级电脱罐，顶部设有进液口、出水口，底部设有出油口，一级电脱罐内部上方区域设有电极板，电极板的上方设置进油分布器，进油分布器用于将混合液体均匀分布，电极板用于形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离，出水口用于排出一级电脱排水，出油口用于排出煤焦油；二级静态混合器，用于通入一级电脱罐排出的煤焦油、以及通入水、破乳剂和脱金属剂并进行混合；二级电脱罐，连接于二级静态混合器，用于分离二级静态混合器混合的煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂混合液体。本实用新型能提高煤焦油脱盐脱水效率。

Description

煤焦油脱盐脱水设备

技术领域

本申请涉及煤焦油深加工领域，尤其涉及一种煤焦油脱盐脱水设备。

背景技术

低温煤焦油主要来源于以低变质程度煤为原料的煤气发生炉，其组成随煤种及热解条件的不同而有所差异，是煤一次裂解的产物。低温煤焦油是由较复杂的有机化合物组成的混合物，外观呈黑色至赤褐色，液体，密度大于1g/cm³（密度比水大），黏度高，有特殊气味儿，350℃前馏出率50%左右，初馏点较高，不含轻质馏分。就具体成分而言，其酚类含量35%左右，中性氧化物含量（酮、酯及杂环化合物）含量20%～25%，芳烃含量15%～25%，环烷烃含量10%左右，沥青质含量10%左右，烷烃含量2%～10%，烯烃含量3%～5%，中性含氮化合物（主要为五元杂环化合物）含量2%～3%，有机碱1%～2%。

煤焦油是一种有价值的化工原料，我国煤焦油的生产已形成相对完善的技术、工艺和设备体系，由于我国煤炭资源丰富，煤焦油深加工具有广阔的市场空间。

低温煤焦油的加工工艺有燃料型、燃料-润滑油型和燃料-化工型，与石油化工体系类似。无论哪种加工工艺，均需对煤焦油进行脱盐脱水处理，以减少下游装置腐蚀，提高催化剂寿命和减少能耗。

煤焦油中的水有三种存在状态：

1）机械夹带水，即冷凝过程中水蒸气冷凝的水分，这种水分较易被除去；

2）乳化水，由于焦油中含有天然的界面活性物质如沥青质、胶质、喹啉类极性物质、煤粉、游离碳等作为乳化剂，在高温、高速搅动的作用下，使焦油和氨水发生乳化，形成油包水型乳化液，需要加热才能除去；

3）化合水，即以分子形式与酚类、吡啶盐基类化学结合而存在的水分。

目前常用的煤焦油脱水方法有机械脱水法（离心机）、管式炉脱水法、反应釜脱水法、轻油共沸连续脱水法等。上述方法存在脱水效果差、周期长、效率低等问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种煤焦油脱盐脱水设备，以实现高效、快速的分离。

本申请的实施例提供一种煤焦油脱盐脱水设备，包括：

一级静态混合器，用于通入煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂并进行混合；

一级电脱罐，顶部设有进液口、出水口，底部设有出油口，一级电脱罐内部上方区域设有电极板，电极板的上方设置进油分布器，进液口与一级静态混合器连接以通入煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂的混合液体，进油分布器用于将混合液体均匀分布，电极板用于形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离，出水口用于排出一级电脱排水，出油口用于排出煤焦油；

二级静态混合器，用于通入一级电脱罐排出的煤焦油、以及通入水、破乳剂和脱金属剂并进行混合；

二级电脱罐，连接于二级静态混合器，用于分离二级静态混合器混合的煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂混合液体。

进一步的，所述煤焦油脱盐脱水设备还包括：

水泵，用于输送净化水；

排水-注水换热器，用于将所述净化水与一级电脱罐排出的一级电脱排水换热，换热后的净化水用于通入二级静态混合器；

循环注水泵，用于将二级静态混合器排出的二级电脱排水注入一级静态混合器。

进一步的，所述煤焦油脱盐脱水设备还包括：

一级反冲洗管道，两端连接一级电脱罐底部的两个开口；

反冲洗油泵，设于所述一级反冲洗管道，用于将煤焦油自一级电脱罐底部一开口抽出并加压由另一开口送入以进行反冲洗。

进一步的，所述一级静态混合器配套设有一级混合阀及混合差压变送器，混合差压变送器用于通过测量压强差来判断一级静态混合器内液体的混合程度，并以此调节一级混合阀开度。

进一步的，一级电脱罐设有一级油水界位仪及一级油水界位调节阀，一级油水界位仪用于确定油水界位高度，并以此调节一级油水界位调节阀开度。

有益效果：由于采用了以上的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

采用注水、注破乳剂和注脱金属剂的方式，使煤焦油中的分散水分、金属组分和无机盐形成溶于水的络合物，然后在电脱罐中进行脱水，金属组分和无机盐随排水一同排出体系，实现净化煤焦油目的。

通过优化电脱罐的结构，煤焦油注水、注破乳剂和脱金属剂并进行充分混合后，自电脱罐顶部进入，在电场内强化聚结脱水脱盐后，污水自罐顶排出，净化煤焦油自罐底排出，实现煤焦油脱水脱盐目的，极大的提高了煤焦油脱盐脱水效率。

附图说明

图1为本实用新型一种煤焦油脱盐脱水装置示意图：

其中，1-一级电脱罐、2-一级变压器、3-一级油水界位仪、4-一级静态混合器、5-一级混合阀、6-一级混合差压变送器、7-二级电脱罐、8-二级变压器、9-二级油水界位仪，10-二级静态混合器、11-二级混合阀、12-二级混合差压变送器、13-注水泵、14-排水-注水换热器、15-二级注水调节阀、16-一级注水调节阀、17-循环注水泵、18-二级油水界位调节阀、19-一级油水界位调节阀、20-反冲洗油泵、21-一级反冲洗进口开关阀、22-二级反冲洗进口开关阀、23-一级反冲洗开关阀、24-二级反冲洗开关阀、25-二级排水开关阀。

图2为本实用新型电脱罐内件结构示意图（径向，宽度方向）：

其中，1-一级电脱罐、12-进油分布器、13-电极板。

图3为本实用新型电脱罐内件结构示意图（轴向，长度方向）：

其中1-一级电脱罐、12-进油分布器、13-电极板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。

下面结合附图，对本申请的一些实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合说明书附图1、图2、图3和具体实施例对本实用新型一种煤焦油脱盐脱水设备及方法的技术方案作进一步详细说明。

请参考图1，本申请提供一种煤焦油脱盐脱水设备，包括一级静态混合器4、一级电脱罐1、二级静态混合器10及二级电脱罐7。一级静态混合器4、一级电脱罐1、二级静态混合器10及二级电脱罐7依次通过管道连通。

一级静态混合器4连接管道以通入煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂。

一级静态混合器4用于通过改变其内部液体的流动状态，以使其充分混合。

一级静态混合器4配套设有一级混合阀5及混合差压变送器6。混合差压变送器6用于通过测量压强差来判断一级静态混合器4内液体的混合程度。在压强差达到预设值后，将一级静态混合器4内煤焦油混合液体流出。

一级电脱罐1用于沉降分离煤焦油混合液体中的水和杂质。

请参见图2和图3，一级电脱罐1设置电极板13，用于与一级变压器2一同产生高压电场。电极板13为悬挂式变极距网状电极板，悬挂在一级电脱罐1内。电极板13用金属材料制作。在电极板13的上方设置进油分布器12，以使得进入一级电脱罐1的煤焦油得以均匀分布。

电极板13沿一级电脱罐1长度方向（轴向）延伸至一级电脱罐1的两端。电极板13位于一级电脱罐1宽度方向（径向）的中间。

电极板13设于一级电脱罐1的上部区域。由于水的导电率比较高，一级一级电脱罐1内的油水界位需控制在电极板13以上。

请继续参见图1，一级电脱罐1的进液口位于顶部，用于通入煤焦油混合液体。一级电脱罐1的出水口位于顶部用于排出一级电脱排水。一级电脱罐1的出油口位于底部，用于排出煤焦油。

一级电脱罐1配套设有一级变压器2和一级油水界位仪3。一级变压器2用于给电极板13供电以在一级电脱罐1内形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离。一级油水界位仪3通过检测一级电脱罐1内油水的界位来判断油水分离程度。在油水的界位达到预设值后，将液体释放。由于煤焦油比水密度大，煤焦油自一级电脱罐1底部离开，分离出的污水自一级电脱罐1顶部离开。

一级电脱罐1顶部管道还设有一级油水界位调节阀19以控制污水流量。

离开一级电脱罐1的煤焦油在管道中依次经助剂系统注入水、破乳剂和脱金属剂。

二级静态混合器10的结构与一级静态混合器4结构大致相同。二级静态混合器10配套设有二级混合阀11及二级混合差压变送器12。

请参见图2及图3，二级电脱罐7的结构与一级电脱罐1结构相同。二级电脱罐7设置电极板，用于与二级变压器8一同产生高压电场。电极板为悬挂式变极距网状电极板，悬挂在二级电脱罐7内。电极板用金属材料制作。在电极板的上方设置进油分布器，以使得进入二级电脱罐7的煤焦油得以均匀分布。

电极板沿二级电脱罐7长度方向（轴向）延伸至二级电脱罐7的两端。电极板位于二级电脱罐7宽度方向（径向）的中间。

电极板设于二级电脱罐7的上部区域。由于水的导电率比较高，二级电脱罐7内的油水界位需控制在电极板以上。

请继续参见图1，二级电脱罐7的进液口位于顶部，用于通入煤焦油混合液体。二级电脱罐7的出水口位于顶部用于排出二级电脱排水。二级电脱罐7的出油口位于底部，用于排出煤焦油。

二级电脱罐7配套设有二级变压器8和二级油水界位仪9。

二级静态混合器10及二级电脱罐7以与一级静态混合器4及一级电脱罐1相同的方式重复对煤焦油进行处理。

即，液体经二级静态混合器10和二级混合阀11充分混合后（混合程度依据二级混合差压变送器12测量混合压差判断），进入二级电脱罐7，在二级电脱罐7内经高压电场聚结后，实现油水分离。由于煤焦油比水密度大，煤焦油自二级电脱罐7底部离开体系区后续处理系统，分离出的污水自二级电脱罐7顶部离开体系。

二级电脱罐7顶部管道还设有二级油水界位调节阀18以控制污水流量。

请继续参见图1，注水一般采用循环注水流程。即二级电脱注净化水，二级电脱排水回注一级电脱，另为操作的便利性，一级电脱注净化水备用。

具体注水流程如下，净化水由外部提供，经注水泵13加压后通入排水-注水换热器14。排水-注水换热器14将净化水与来自一级电脱罐1的污水进行换热，之后通往二级静态混合器10之前的管道以与一级电脱罐1处理后的煤焦油混合。排水-注水换热器14通往二级静态混合器10的管道上设有二级注水调节阀15以调节净化水的流量。

二级电脱排水自二级电脱罐7顶部流出，经循环注水泵17加压后注入一级静态混合器4之前以与煤焦油混合。

循环注水泵17至一级静态混合器4之前的管道设有二级排水开关阀25以控制二级电脱排水的流量。

在图示实施例中，排水-注水换热器14还设有通往一级静态混合器4前方的管道，以将净化水在一级静态混合器4之前与煤焦油混合。净化水在一级静态混合器4之前与煤焦油混合为备用流程，优先采用自二级电脱罐7顶部流出的二级电脱排水。

排水-注水换热器14通往一级静态混合器4前方的管道上设有一级注水调节阀16以控制净化水流量。

进一步的，由于煤焦油中含有机械杂质，沉积在电脱罐底会占去电脱罐的有效空间，相应的减少油相容积，缩短停留时间，影响装置正常运行。

本申请在电脱罐1、7中设计了不停工反冲洗组件，以便及时的排除电脱罐1、7中沉淀下来的固体物和泥沙。不停工反冲洗组件包括一级反冲洗组件及二级反冲洗组件以分别对一级电脱罐1及二级电脱罐7进行反冲洗。

一级反冲洗组件包括一级反冲洗管道、一级反冲洗进口开关阀21、23及反冲洗油泵20。

一级反冲洗管道两端连接一级电脱罐1底部的两个开口。一级反冲洗进口开关阀21、23设于一级反冲洗管道以分别控制一级反冲洗管道两端的开关。反冲洗油泵20设于一级反冲洗管道。

在对一级电脱罐1进行反冲洗时，一级反冲洗进口开关阀21打开，煤焦油被反冲洗油泵20自一级电脱罐1底部抽出并被加压后，经一级反冲洗开关阀23进入一级电脱罐1底部，对一级电脱罐1进行反冲洗，反冲洗废液排出体系。

二级反冲洗组件的结构与一级反冲洗组件的结构大致相同。

二级反冲洗组件包括二级反冲洗管道、二级反冲洗进口开关阀22、24及反冲洗油泵20。

二级反冲洗组件与一级反冲洗组件采用同一反冲洗油泵20。

在对二级电脱罐7进行反冲洗时，二级反冲洗进口开关阀22打开，煤焦油被反冲洗油泵20自二级电脱罐7底部抽出并被加压后，经二级反冲洗开关阀24进入二级电脱罐7底部，对二级电脱罐7进行反冲洗，反冲洗废液排出体系。

本申请通过可编程控制系统（PLC），在PLC内编制各种逻辑控制程序，实现对整个系统的控制。可编程控制系统控制包括系统内各仪表、自动阀，采集各仪表、阀门的信号，并根据工艺需要，确定阀门的开度和开关状态。

具体控制方法如下。

一级电脱罐1油水界位调节，由一级油水界位仪3的指示，确定油水界位高度，如油水界位较设定值低，则一级油水界位调节阀19开度增加，增加排水流量，提高油水界位，如油水界位较设定值高，则一级油水界位调节阀19开度减小，降低排水流量，降低油水界位。

二级电脱罐7油水界位调节，由二级油水界位仪9的指示，确定油水界位高度，如油水界位较设定值低，则二级油水界位调节阀18开度增加，增加排水流量，提高油水界位，如油水界位较设定值高，则二级油水界位调节阀18开度减小，降低排水流量，降低油水界位。

一级电脱混合强度的调节如下，如一级混合压差变送器6的指示较设定值高，混合强度过强，则一级混合阀5开度增加，降低混合强度，如一级混合压差变送器6的指示较设定值低，混合强度过弱，则一级混合阀5开度减小，提高混合强度。

二级电脱混合强度的调节如下，如二级混合压差变送器12的指示较设定值高，混合强度过强，则二级混合阀11开度增加，降低混合强度，如二级混合压差变送器12的指示较设定值低，混合强度过弱，则一级混合阀11开度减小，提高混合强度。

如一级注水采用循环注水，则二级排水开关阀25开启，一级注水调节阀16关闭，二级电脱罐排水循环回注至一级。如一级注水采用注净化水，则二级排水开关阀25关闭，二级排水直接排出体系，一级注水调节阀16开启，净化水直接注入一级电脱。

一种煤焦油脱盐脱水方法，包括：

S1:将煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂通入一级静态混合器4混合形成煤焦油混合液体。

在本步骤中，通过一级混合差压变送器6测量混合压差判断是否充分混合。

具体的，如一级混合压差变送器6的指示较设定值高，混合强度过强，则一级混合阀5开度增加，降低混合强度，如一级混合压差变送器6的指示较设定值低，混合强度过弱，则一级混合阀5开度减小，提高混合强度。

S2：S1中混合后的液体由一级电脱罐1顶部进液口通入，进油分布器12对混合后的液体进行分散，电极板13形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离，一级电脱罐1顶部出水口排出一级电脱排水，一级电脱罐1底部出油口排出煤焦油。

通过一级变压器2在一级电脱罐1内形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离。通过一级油水界位仪3检测一级电脱罐1内油水的界位来判断油水分离程度。在油水的界位达到预设值后，将液体释放。由于煤焦油比水密度大，煤焦油自一级电脱罐1底部离开，分离出的污水自一级电脱罐1顶部离开。

具体的，一级电脱罐1油水界位调节包括：由一级油水界位仪3的指示，确定油水界位高度，如油水界位较设定值低，则一级油水界位调节阀19开度增加，增加排水流量，提高油水界位，如油水界位较设定值高，则一级油水界位调节阀19开度减小，降低排水流量，降低油水界位。

S3：将一级电脱罐1分离出的煤焦油与水、破乳剂和脱金属剂通入二级静态混合器10混合形成煤焦油混合液体。

在本步骤中，通过二级混合差压变送器12测量混合压差判断是否充分混合。

具体的，如二级混合差压变送器12的指示较设定值高，混合强度过强，则二级混合阀11开度增加，降低混合强度，如二级混合差压变送器12的指示较设定值低，混合强度过弱，则二级混合阀11开度减小，提高混合强度。

S4：S3中混合后的液体通入二级电脱罐7分离煤焦油混合液体中的水和杂质。

通过二级变压器8在二级电脱罐7内形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离。通过二级油水界位仪9检测二级电脱罐7内油水的界位来判断油水分离程度。在油水的界位达到预设值后，将液体释放。由于煤焦油比水密度大，煤焦油自二级电脱罐7底部离开，分离出的污水自二级电脱罐7顶部离开。

具体的，二级电脱罐7油水界位调节包括：由二级油水界位仪9的指示，确定油水界位高度，如油水界位较设定值低，则二级油水界位调节阀18开度增加，增加排水流量，提高油水界位，如油水界位较设定值高，则二级油水界位调节阀18开度减小，降低排水流量，降低油水界位。

在一实施例中，S4中分离出的二级电脱注净化水作为S1中的水与煤焦油混合。

具体注水流程如下，提供净化水，经注水泵13加压后通入排水-注水换热器14。通过排水-注水换热器14将净化水与来自一级电脱罐1的污水进行换热，之后将净化水通往二级静态混合器10之前的管道以与一级电脱罐1处理后的煤焦油混合。

通过二级注水调节阀15调节净化水通往二级静态混合器10的流量，

二级电脱排水自二级电脱罐7顶部流出，经循环注水泵17加压后注入一级静态混合器4之前与煤焦油混合。

通过二级排水开关阀25以控制二级电脱排水的流量。

在一实施例中，还提供净化水作为S1中的备用水。

在一实施例中，在S4之后，还包括S5：对一级电脱罐1及二级电脱罐7进行反冲洗以排除一级电脱罐1及二级电脱罐7中沉淀下来的固体物和泥沙。

具体的，通过反冲洗油泵20将煤焦油由一级电脱罐1底部抽出并加压再由另一开口通入一级电脱罐1底部，反冲洗后的废液排出体系。还通过反冲洗油泵20将煤焦油由二级电脱罐7底部抽出并加压再由另一开口通入二级电脱罐7底部，反冲洗后的废液排出体系。

本实施例提供的煤焦油脱盐脱水设备为两级电脱，但不限于此，在其他实施例中，根据实际需要，可以设置三级或更多级的电脱，只需要相应增加静态混合器及电脱罐即可。

同样的，煤焦油脱盐脱水方法也可以通过采用额外的静态混合器及电脱罐重复S3-S4进行更多级的电脱。

另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请的公开范围之内。

Claims (5)

1.一种煤焦油脱盐脱水设备，其特征在于，包括：

一级静态混合器，用于通入煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂并进行混合；

一级电脱罐，顶部设有进液口、出水口，底部设有出油口，一级电脱罐内部上方区域设有电极板，电极板的上方设置进油分布器，进液口与一级静态混合器连接以通入煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂的混合液体，进油分布器用于将混合液体均匀分布，电极板用于形成高压电场，以通过高压电场聚结实现油水分离，出水口用于排出一级电脱排水，出油口用于排出煤焦油；

二级静态混合器，用于通入一级电脱罐排出的煤焦油、以及通入水、破乳剂和脱金属剂并进行混合；

二级电脱罐，连接于二级静态混合器，用于分离二级静态混合器混合的煤焦油、水、破乳剂和脱金属剂混合液体。

2.根据权利要求1所述的煤焦油脱盐脱水设备，其特征在于，所述煤焦油脱盐脱水设备还包括：

水泵，用于输送净化水；

排水-注水换热器，用于将所述净化水与一级电脱罐排出的一级电脱排水换热，换热后的净化水用于通入二级静态混合器；

循环注水泵，用于将二级静态混合器排出的二级电脱排水注入一级静态混合器。

3.根据权利要求1所述的煤焦油脱盐脱水设备，其特征在于，所述煤焦油脱盐脱水设备还包括：

一级反冲洗管道，两端连接一级电脱罐底部的两个开口；

反冲洗油泵，设于所述一级反冲洗管道，用于将煤焦油自一级电脱罐底部一开口抽出并加压由另一开口送入以进行反冲洗。

4.根据权利要求1所述的煤焦油脱盐脱水设备，其特征在于，所述一级静态混合器配套设有一级混合阀及混合差压变送器，混合差压变送器用于通过测量压强差来判断一级静态混合器内液体的混合程度，并以此调节一级混合阀开度。

5.根据权利要求1所述的煤焦油脱盐脱水设备，其特征在于，一级电脱罐设有一级油水界位仪及一级油水界位调节阀，一级油水界位仪用于确定油水界位高度，并以此调节一级油水界位调节阀开度。

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