阅读说明：本技术 焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法 (Tar condenser, tar condensing system and tar condensing method ) 是由 许建良 刘海峰 *** 于广锁 代正华 王亦飞 陈雪莉 龚欣 赵辉 梁钦锋 郭晓 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法。该焦油冷凝器的列管束位于壳体内,依次贯穿预处理室、蒸汽过热室、蒸发室及油气分离室,列管束顶部与预处理室顶部内壁有间距,与预处理室底面的距离为50d-100d；预处理室设有进气管；蒸汽过热室设有饱和蒸汽入口和过热蒸汽出口；蒸发室设有进水管和饱和蒸汽出口；饱和蒸汽出口与饱和蒸汽入口连通；油气分离室设有出气管和出焦油管；焦油冷凝器还设有用于测定含油热解气进列管束前后压差的压差变送器,并将压差信号传给压差控制器；压差控制器作用于设于进水管上的流量执行机构维持压差为(1-1.5)p。该焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法,耐堵塞。(The invention discloses a tar condenser, a tar condensing system and a tar condensing method. The tube bundle of the tar condenser is positioned in the shell and sequentially penetrates through the pretreatment chamber, the steam superheating chamber, the evaporation chamber and the oil-gas separation chamber, the top of the tube bundle is spaced from the inner wall of the top of the pretreatment chamber, and the distance from the top of the tube bundle to the bottom of the pretreatment chamber is 50-100 d; the pretreatment chamber is provided with an air inlet pipe; the steam superheating chamber is provided with a saturated steam inlet and a superheated steam outlet; the evaporation chamber is provided with a water inlet pipe and a saturated steam outlet; the saturated steam outlet is communicated with the saturated steam inlet; the oil-gas separation chamber is provided with an air outlet pipe and a coke outlet oil pipe; the tar condenser is also provided with a differential pressure transmitter for measuring the differential pressure before and after the oil-containing pyrolysis gas enters the tube bundle, and transmits a differential pressure signal to the differential pressure controller; the pressure difference controller acts on a flow actuator arranged on the water inlet pipe to maintain the pressure difference to be (1-1.5) p. The tar condenser, the tar condensing system and the tar condensing method are resistant to blockage.)

焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法

技术领域

本发明涉及一种焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法。

背景技术

我国的能源储量结构为富煤、少气、贫油，采用先热解获得低成本的燃气、焦油，剩余的半焦送锅炉燃烧发电的多联产技术，将大大提高煤炭的资源化利用水平和利用价值，缓解我国油气供应不足。

高温含油热解气的油气分离工艺是热解焦油和燃气制备的关键技术之一，其中焦油冷凝器是系统关键设备，其运行状态直接影响系统的长周期运行。当前，产自热解炉的含尘含油高温热解气经过旋风、布袋、电捕集等除尘工序后，普遍采用直接喷淋工艺冷凝回收焦油，实现燃气与焦油的分离，进而实现焦油的回收。

然而，由于焦油组分复杂，分子量范围分布宽，若采用常规的单级冷凝器无法实现油品的分级与热量梯级回收。另外，由于焦油不同组分在冷凝过程中流动性相差很大，使得单级冷凝器在运行中出现堵塞现象，严重影响油气分离工艺的正常运行。

本发明的发明人在研究中发现，若采用现有的多级列管式冷凝器，须采用多种冷却介质。此外，含油热解气走管程，冷却介质走壳程，故列管的内壁面的温度与冷却介质的温度相当，如此，会使得与列管内壁面接触的焦油的温度与冷却介质相当，进而使得焦油的流动性变差，造成堵塞现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的单级冷凝器及多级冷凝器用于含油热解气的冷凝时会出现堵塞现象的缺陷，而提供一种新型的焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法。本发明的焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法，耐堵塞，只使用一种冷却介质。此外，本发明的焦油冷凝器结构简单；本发明的焦油冷凝系统及焦油冷凝方法，能够实现油品的分级和热量梯级回收。

本发明的焦油冷凝器本质上是通过调节蒸发室内冷热流体的换热面积来实现管道堵塞的。而现有技术中，对于特定的设备，在面对堵塞时，本领域技术人员通常的做法是在不改变换热面积的前提下通过调节冷、热流体的流量及温度来解决堵塞。然而，调节冷、热流体的流量及温度这样的方法，不仅复杂，而且只能在发生堵塞后再解决堵塞的问题，并不能像本发明一样，在堵塞还未出现时即可提前做出行动从而避免堵塞的发生。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供一种焦油冷凝器，所述焦油冷凝器包括壳体和列管束；所述壳体的内部从上至下依次被隔板分隔为预处理室、蒸汽过热室、蒸发室及油气分离室；所述列管束位于所述壳体的内部，且所述列管束依次贯穿所述预处理室、所述蒸汽过热室、所述蒸发室及所述油气分离室，所述列管束的顶部与所述预处理室的顶部内壁有间距，所述列管束的顶部与所述预处理室的底面的距离为50d-100d，其中d为所述列管束的每根管的公称直径；所述预处理室设有用于输入含油热解气的进气管；所述蒸汽过热室设有饱和蒸汽入口和过热蒸汽出口；所述蒸发室设有用于输入锅炉水的进水管和饱和蒸汽出口；所述饱和蒸汽出口与所述饱和蒸汽入口连通；所述油气分离室设有用于输出净化气的出气管和用于输出焦油的出焦油管；所述焦油冷凝器还设有压差变送器，所述压差变送器用于测定含油热解气进所述列管束前及出所述列管束后的压差，并将压差信号传送给压差控制器；所述压差控制器作用于设于所述进水管上的流量执行机构以调节进入所述蒸发室中锅炉水的流量并维持所述压差为(1-1.5)p，其中p为正常运行时所述压差变送器测定的含油热解气进所述列管束前及出所述列管束后的压差。

上述焦油冷凝器可用于处理本领域常规的含油热解气(也即，含有高馏程、中馏程及低馏程焦油的含油热解气)。

本发明中，较佳地，所述列管束的顶部与所述预处理室的底面的距离为50d-75d，更佳地为75d。

本发明中，所述焦油冷凝器较佳地设有排污管道，所述排污管道设于所述预处理室的底部侧壁。

本发明中，所述饱和蒸汽入口较佳地设于所述蒸汽过热室的底部侧壁，所述过热蒸汽出口较佳地设于所述蒸汽过热室的顶部侧壁。

本发明中，较佳地，所述压差控制器作用于设于所述进水管上的流量执行机构以调节进入所述蒸发室中锅炉水的流量并维持所述压差为(1-1.2)p，更佳地为p。

本发明中，所述压差控制器较佳地还具备显示及报警的功能。

本发明中，所述进水管的进水口较佳地设于所述蒸发室的底部侧壁，所述饱和蒸汽出口较佳地设于所述蒸发室的顶部侧壁。

本发明中，所述蒸发室还可设有液位计，所述液位计用于测定所述蒸发室的液位，并将液位信号传送给液位指示报警器。

本发明中，较佳地，所述进水管上还设有流量计及流量指示报警器。

本发明中，较佳地，所述油气分离室的下部为焦油储存区，所述列管束的底部伸至所述焦油储存区，所述出气管的出气口位于所述焦油储存区的上方。如此，所述列管束的底部排出的气体先经所述焦油储存区洗涤后再经所述出气口及所述出气管排出。更佳地，所述油气分离室还设有液位计，所述液位计用于测定所述油气分离室的液位，并将液位信号传送给液位指示控制报警器以控制所述液位高于所述列管束底部。

本发明中，较佳地，所述出焦油管上还设有流量计及流量指示报警器。

本发明中，较佳地，所述出气管上还设有温度计及温度指示报警器。

本发明还提供一种焦油冷凝系统，所述焦油冷凝系统包括多个串联设置的前述的焦油冷凝器。所述焦油冷凝系统可分别得到不同馏程的焦油。

本发明中，所述焦油冷凝器的个数例如可为2-4个，也可为3个。

本发明中，所述串联指的是前一级的焦油冷凝器的出气管与下一级的焦油冷凝器的进气管连通。

本发明还提供一种焦油冷凝系统，所述焦油冷凝系统包括串联设置的焦油冷凝器I、焦油冷凝器II和焦油冷凝器III；其中，所述焦油冷凝器I为前述的焦油冷凝器，所述焦油冷凝器II在所述焦油冷凝器I的基础上不设置所述蒸汽过热室；所述焦油冷凝器III在所述焦油冷凝器I的基础上不设置所述蒸汽过热室和所述蒸发室。

本发明中，所述串联指的是所述焦油冷凝器I的出气管与所述焦油冷凝器II的进气管连通，所述焦油冷凝器II的出气管与所述焦油冷凝器III的进气管连通。

本发明还提供一种采用前述的焦油冷凝系统的焦油冷凝方法，将含油热解气从第一级焦油冷凝器的进气管送入，所述含油热解气从最后一级焦油冷凝器的出气管流出即可。

当所述焦油冷凝系统的焦油冷凝器的个数为3个时，控制第一级焦油冷凝器的出气管中气体的温度较佳地为350～500℃，更佳地为450℃。控制第二级焦油冷凝器的出气管中气体的温度较佳地为200～300℃，更佳地为250℃。控制第三级焦油冷凝器的出气管中气体的温度较佳地为50～200℃，更佳地为150℃。

当所述焦油冷凝系统的焦油冷凝器的个数为3个时，较佳地，控制第一级焦油冷凝器的出气管中气体的温度为450℃；控制第二级焦油冷凝器的出气管中气体的温度为250℃；控制第三级焦油冷凝器的出气管中气体的温度为150℃。

在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明的焦油冷凝器及焦油冷凝系统，耐堵塞，只使用一种冷却介质。此外，本发明的焦油冷凝器结构简单；本发明的焦油冷凝系统及焦油冷凝方法，能够实现油品的分级和热量梯级回收。

附图说明

图1为本发明实施例的焦油冷凝器的结构示意图。

图2为本发明实施例的焦油冷凝系统的结构示意图。

附图标记说明：

壳体10

预处理室101

蒸汽过热室102

蒸发室103

油气分离室104

列管束20

进气管30

出气管40

出焦油管50

压差变送器60

压差控制器70

流量执行机构80

液位计90

液位指示报警器100

液位指示控制报警器110

流量计120

流量指示报警器130

温度计140

温度指示报警器150

焦油冷凝器I160

焦油冷凝器II 170

焦油冷凝器III 180

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

一般而言，含油热解气含焦油10％左右(煤基)，且该数值指的是，含油热解气中的焦油占产生上述含油热解气的煤的质量百分比为10％；而下述实施例中，高馏程(沸点>450℃)焦油收率(煤基)，指的是，所得高馏程焦油占产生上述含油热解气的煤的质量百分比；中馏程(250℃＜沸点≤450℃)焦油收率(煤基)，指的是，所得中馏程焦油占产生上述含油热解气的煤的质量百分比；低馏程(150℃＜沸点≤250℃)焦油收率(煤基)，指的是，所得中馏程焦油占产生上述含油热解气的煤的质量百分比；轻质油(50℃＜沸点≤150℃)焦油收率(煤基)，指的是，所得轻质油占产生上述含油热解气的煤的质量百分比。

表1原料煤的性质

实施例1

(1)焦油冷凝器

如图1所示的焦油冷凝器，焦油冷凝器包括壳体10和列管束20；壳体10的内部从上至下依次分隔为预处理室101、蒸汽过热室102、蒸发室103及油气分离室104；列管束20位于壳体10的内部，且列管束20依次贯穿预处理室101、蒸汽过热室102、蒸发室103及油气分离室104，列管束20的顶部与预处理室101的顶部内壁有间距，列管束20的顶部与预处理室101的底面的距离为75d，其中d为列管束20的每根管的公称直径；预处理室101设有用于输入含油热解气的进气管30；蒸汽过热室102设有饱和蒸汽入口和过热蒸汽出口；蒸发室103设有用于输入锅炉水的进水管和饱和蒸汽出口；饱和蒸汽出口与饱和蒸汽入口连通；油气分离室104设有用于输出净化气的出气管40和用于输出焦油的出焦油管50；焦油冷凝器还设有压差变送器60，压差变送器60用于测定含油热解气进列管束20前及出列管束20后的压差，并将压差信号传送给压差控制器70；压差控制器70作用于设于进水管上的流量执行机构80以调节进入蒸发室103中锅炉水的流量并维持压差为p，其中p为正常运行时压差变送器60测定的含油热解气进列管束20前及出列管束20后的压差。

其中，焦油冷凝器设有排污管道，排污管道设于预处理室101的底部侧壁。

其中，饱和蒸汽入口设于蒸汽过热室102的底部侧壁，过热蒸汽出口设于蒸汽过热室102的顶部侧壁。

其中，压差控制器70还具备显示及报警的功能。

其中，进水管的进水口设于蒸发室103的底部侧壁，饱和蒸汽出口设于蒸发室103的顶部侧壁。

其中，蒸发室103还设有液位计90，液位计90用于测定蒸发室103的液位，并将液位信号传送给液位指示报警器100。

其中，进水管上还设有流量计120及流量指示报警器130。

其中，油气分离室104的下部为焦油储存区，列管束20的底部伸至焦油储存区，出气管40的出气口位于焦油储存区的上方。油气分离室104还设有液位计90，液位计90用于测定油气分离室104的液位，并将液位信号传送给液位指示控制报警器110以控制液位高于列管束20底部。

其中，出焦油管50上还设有流量计120及流量指示报警器130。

其中，出气管40上还设有温度计140及温度指示报警器150。

(2)焦油冷凝系统

如图2所示的焦油冷凝系统，焦油冷凝系统包括串联设置的3个上述焦油冷凝器，分别记作焦油冷凝器I160、焦油冷凝器II 170和焦油冷凝器III180(焦油冷凝器I、焦油冷凝器II和焦油冷凝器III的控制系统未标出，控制系统参见图1)；焦油冷凝器I的出气管与焦油冷凝器II的进气管连通，焦油冷凝器II的出气管与焦油冷凝器III的进气管连通。

(3)焦油冷凝方法

一种采用上述焦油冷凝系统的焦油冷凝方法，将从某一循环流化床流出的含油热解气从焦油冷凝器I的进气管送入，从焦油冷凝器III的出气管流出即可；其中，控制焦油冷凝器I的出气管中气体的温度为450℃，控制焦油冷凝器II的出气管中气体的温度为250℃，控制焦油冷凝器III的出气管中气体的温度为150℃。

其中，从某一循环流化床流出的含油热解气所用的煤质数据如表1所示，热解温度为600℃，处理煤量为2000t/天，热解气产量为23000Nm³/h，系统补入的锅炉水温度为104℃。

技术效果：实施例1中的焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法，在运行过程中未发生堵塞，且实施例1中的焦油冷凝系统及焦油冷凝方法分离得到高馏程、中馏程和低馏程焦油，同时副产得到的高压、中压和低压过热蒸汽。

效果数据：

实施例2

(1)焦油冷凝器

如图1所示的焦油冷凝器，列管束20的顶部与预处理室101的底面的距离为50d，压差控制器70作用于设于进水管上的流量执行机构80以调节进入蒸发室103中锅炉水的流量并维持压差为1.2p，其余同实施例1的焦油冷凝器。

(2)焦油冷凝系统

如图2所示的焦油冷凝系统，焦油冷凝系统包括串联设置的3个上述焦油冷凝器，其余同实施例1的焦油冷凝系统。

(3)焦油冷凝方法

一种采用上述焦油冷凝系统的焦油冷凝方法，其余同实施例1的焦油冷凝方法。

技术效果：实施例2中的焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法，在运行过程中未发生堵塞，且实施例2中的焦油冷凝系统及焦油冷凝方法分离得到高馏程、中馏程和低馏程焦油，同时副产得到的高压、中压和低压过热蒸汽。

效果数据：

实施例3

(1)焦油冷凝器

如图1所示的焦油冷凝器，列管束20的顶部与预处理室101的底面的距离为100d，压差控制器70作用于设于进水管上的流量执行机构80以调节进入蒸发室103中锅炉水的流量并维持压差为1.5p，其余同实施例1的焦油冷凝器。

(2)焦油冷凝系统

如图2所示的焦油冷凝系统，焦油冷凝系统包括串联设置的3个上述的焦油冷凝器，其余同实施例1的焦油冷凝系统。

(3)焦油冷凝方法

一种采用上述焦油冷凝系统的焦油冷凝方法，其余同实施例1的焦油冷凝方法。

技术效果：实施例3中的焦油冷凝器、焦油冷凝系统及焦油冷凝方法，在运行过程中未发生堵塞，且实施例3中的焦油冷凝系统及焦油冷凝方法分离得到高馏程、中馏程和低馏程焦油，同时副产得到的高压、中压和低压过热蒸汽。

效果数据：

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。