褐煤蜡提取工艺

文档序号:744692 发布日期:2021-04-23 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 褐煤蜡提取工艺 (Extraction process of montan wax ) 是由 苌亮 张中华 张翠清 李晓峰 芦海云 于 2020-03-18 设计创作,主要内容包括:本发明提出了一种褐煤蜡提取工艺,它包括以下萃取、褐煤脱溶、褐煤冷却、萃取液换热、结晶与精制、褐煤进入萃取器后与萃取剂接触发生萃取等步骤获得褐煤蜡,通过利用脱溶机出口热褐煤加热萃取液,减少热褐煤冷却过程的冷却水耗量,同时也减少了加热萃取液的热能消耗量;并且,利用脱溶机脱除的萃取剂蒸气加热循环萃取剂,减少了加热循环萃取剂所需的蒸汽量和冷却萃取剂蒸气所需的冷却水耗量,从而降低了提取褐煤蜡时所需的能耗,降低了生成成本。并且通过提供一种新型的平转式的萃取器,使萃取时褐煤完全浸渍在萃取剂内,相比喷淋萃的接触方式,接触面积更大,接触更均匀,萃取传质更充分,并且可以有效实现固液分离,降低后续处理的负荷。(The invention provides a lignite wax extraction process, which comprises the following steps of extraction, lignite desolventizing, lignite cooling, heat exchange of extraction liquid, crystallization and refining, extraction of lignite after entering an extractor and contact with an extractant, and the like, so that lignite wax is obtained, the extraction liquid is heated by utilizing hot lignite at the outlet of the desolventizing machine, the cooling water consumption in the cooling process of the hot lignite is reduced, and meanwhile, the heat energy consumption of the heated extraction liquid is also reduced; and the extraction agent steam removed by the desolventizer is used for heating the circulating extraction agent, so that the steam quantity required for heating the circulating extraction agent and the cooling water consumption required for cooling the extraction agent steam are reduced, the energy consumption required for extracting the montan wax is reduced, and the generation cost is reduced. And through providing a neotype flat rotation formula extractor, make during the extraction brown coal totally soak in the extractant, compare the contact mode of spraying and extracting, area of contact is bigger, and the contact is more even, and the extraction mass transfer is more abundant to can effectively realize solid-liquid separation, reduce the load of follow-up processing.)

褐煤蜡提取工艺

技术领域

本发明涉及褐煤蜡提取技术领域,尤其涉及一种褐煤蜡提取工艺。

背景技术

目前褐煤蜡提取工艺中,为了获得无蜡褐煤,需要对提取后的褐煤进行脱溶,脱溶后的热褐煤在冷却过程的冷却水耗量大,并且萃取液加热也需要消耗大量的热能,因此现有的褐煤蜡提取工艺能耗大,成本高。

发明内容

针对上述现有技术中的不足,本发明的目的在于提供一种褐煤蜡提取工艺,可有效解决现有褐煤蜡提取工艺能耗大,成本高的问题。

本发明提供的一种褐煤蜡提取工艺,包括以下步骤:

萃取:褐煤进入萃取器后与萃取剂接触发生萃取;

褐煤脱溶:萃取后的褐煤送至脱溶机,在140~160℃进行脱溶;脱除的萃取剂送至循环萃取剂换热器用于加热循环萃取剂;

褐煤冷却:脱溶后的褐煤依次送至回转换热器换热和褐煤冷却器换热进行冷却降温,得到脱蜡褐煤;

萃取液换热:来自所述萃取器的萃取液经过旋液分离器和微孔过滤器除去煤粉后送至所述回转换热器换热与褐煤进行换热,换热后的萃取液发生部分气化,其中的液相组分送至结晶器,气相组分送至萃取剂冷凝器;

结晶与精制:所述液相组分在结晶器内析出结晶蜡后送至结晶蜡过滤器分离出粗蜡产品和滤液,粗蜡产品送至蒸蜡罐加热蒸出萃取剂后,得到褐煤蜡产品,所述蒸蜡罐中蒸出的萃取剂送至所述萃取剂冷凝器;

来自所述脱溶机的萃取剂送至所述循环萃取剂换热器加热循环萃取剂后送至所述萃取剂冷凝器;

所述萃取剂冷凝器内的萃取剂冷却为液相后送至分水罐,分离出的水分送至水处理单元,分离出的萃取剂送至所述循环萃取剂换热器加热升温后返回所述萃取器循环使用。

优选地,所述过滤分离器分离出的滤液送至溶剂蒸发器,加热到155~165℃蒸出部分萃取剂,蒸出的萃取剂送至所述萃取剂冷凝器,剩余的液相组分则送至树脂浓缩罐,加热至160~175℃蒸出树脂中的萃取剂得到树脂产品。

优选地,所述分水罐中分离出的萃取剂加入新鲜萃取剂后,送至所述循环萃取剂换热器加热至80~90℃再送至所述萃取器循环使用。

上述方案通过利用脱溶机出口热褐煤加热萃取液,减少热褐煤冷却过程的冷却水耗量,同时也减少了加热萃取液的热能消耗量;并且,利用脱溶机脱除的萃取剂蒸气加热循环萃取剂,减少了加热循环萃取剂所需的蒸汽量和冷却萃取剂蒸气所需的冷却水耗量,从而降低了提取褐煤蜡时所需的能耗,降低了生成成本。

为了提高褐煤蜡萃取率和进一步降低能耗,本发明还对上述褐煤蜡提取工艺中涉及的萃取器进行了改进,提供了一种新型的萃取器,所述萃取器包括:

一腔室;

转动床体,其设置在所述腔室内,所述转动床体包括上床体和下床体,所述下床体为圆柱形结构,所述上床体为圆台形结构,所述上床体的底面与所述下床体的顶面连接,且所述上床体的底面面积大于所述上床体的顶面面积,所述转动床体上设置有轴孔,所述上床体、所述下床体以及所述轴孔三者同轴设置,所述转动床体的外沿设置有环形的溢流堰;

转动轴,其为管状结构,所述转动轴的第一端设置在所述轴孔内,所述转动轴的第二端延伸至所述腔室之外并与驱动装置连接,所述转动轴在驱动装置的驱动下带动所述转动床体在所述腔室内水平转动;

导向板,其设置在所述腔室的顶部,所述导向板构造为在所述转动床体转动时将所述转动床体上的褐煤推动至所述轴孔处;

进料口,其设置在所述腔室的顶部,所述进料口用于向所述腔室注入待萃取的褐煤并使所述褐煤落在所述溢流堰内侧;

萃取剂进口,用于向所述腔室注入萃取剂;以及

萃取剂出口,用于排出所述腔室内的萃取剂;

所述褐煤在导向板的推动下从开设在所述第一端的上管口进入所述转动轴的管道内,再从开设在所述第二端的下管口排出到所述腔室之外。

优选地,以所述轴孔为中心,将从所述溢流堰至所述轴孔之间的转动床体划分为n个布料圆环,每个所述布料圆环上方均设置有至少一块所述导向板,n为大于2的整数。

优选地,在水平方向上,所述导向板远离所述轴孔的一端位于其所在的布料圆环的外圆环所在的垂线上,所述导向板靠近所述轴孔的一端位于其所在的布料圆环的内圆环所在的垂线上。

优选地,所述导向板与所述转动床体之间的距离大于或等于4倍所述褐煤的最大粒度直径。

优选地,所述萃取器还包括翻料器,所述翻料器设置在所述腔室的顶部,所述翻料器用于翻动所述转动床体上的所述褐煤。

优选地,所述翻料器包括支撑框架和多个条形板,所述支撑框架的一端与固定在导向板上,另一端固定在所述腔室的内侧壁上,所述条形板的一端固定在所述支撑框架上,所述条形板的另一端向所述转动床体所在的一侧延伸并用于翻动所述转动床体上的所述褐煤,多个所述条形板沿所述转动床体的径向分布。

优选地,所述翻料器与所述转动床体之间的距离大于或等于4倍所述褐煤的最大粒度直径。

优选地,所述上床体的圆锥面的母线与所述上床体的底面的夹角小于或等于所述褐煤的安息角。

优选地,所述转动轴第一端的端部延伸至所述转动床体上方以使所述上管口的水平高度高于所述上床体的顶面的水平高度。

优选地,所述萃取器还包括加热装置,所述加热装置用于调节腔室内的萃取温度。

优选地,在萃取过程中,所述萃取剂的液面高度低于所述第一端的上管口的高度,所述待萃取的褐煤落在所述转动床体上时被所述萃取剂完全浸泡。

优选地,在萃取过程中,所述萃取剂与所述褐煤的质量比为1.5:1~2.5:1,萃取温度为80~90℃,萃取压力为-0.1kPaG,所述褐煤在所述萃取器内的停留时间为0.5~1.5h。

与现有的萃取器相比,本发明提供的萃取器,自进料后,褐煤完全浸渍在萃取剂内,相比在褐煤上喷淋萃取剂的接触方式,与萃取剂的接触面积更大,接触更均匀,萃取传质更充分。通过设置溢流板,防止褐煤滑落至萃取器液相内,有效降低萃取剂内固体含量,降低后续萃取剂过滤工序处理负荷。萃取器内萃取剂液面低于床体转动轴第一端的出料口,褐煤进入转动轴上管口之前会离开萃取剂液面进入沥干段,携带的萃取剂回流至萃取剂层,褐煤在床体转动完成固体排料的同时,实现固液分离,减少褐煤进入下一工序所携带的萃取剂量,降低后续处理的能耗。萃取器床体转动轴采用集合转动功能与排料功能一体的形式,实现了转动床体的转动功能和固体排料功能。萃取器结构简单,内构件物料导向板和翻料器固定在萃取器内,只有床体转动,占地面积小,固定投资小。

采用平转式自排料萃取器的工艺,对比拖链式萃取工艺,没有拖链连接处的咬合作用对褐煤的破碎粉化,以及煤粉从拖链间隙漏至萃取剂中,萃取过程中褐煤破碎粉化的程度大大降低,从而降低萃取剂煤粉过滤单元负荷,减小煤粉过滤单元反冲洗频率及设备堵塞风险,确保装置长期有效运行。本发明可实现萃取液出萃取器后煤粉携带量<1%,褐煤蜡提取率>80%,提取率高于传统拖链式萃取工艺提取率(传统拖链式萃取工艺提取率为75%),工艺过程能耗较传统拖链式萃取工艺降低15%,降低了生产成本。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代,只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:

图1为本发明一实施例中提供的褐煤蜡提取工艺流程图;

图2为本发明一实施例中提供的萃取器的结构示意图;

图3为本发明一实施例中提供的转动床体的结构示意图;

图4为图2中萃取器俯视方向的结构示意图;

图5为本发明一实施例中提供的导向板与翻料器的布置示意图;

图6为图5中I处的放大图。

附图标记说明:

M1、萃取器;M2、脱溶机;M3、回转换热器;M4、褐煤冷却器;M5、旋液分离器;M6、微孔过滤器;M7、溶剂气液分离器;M8、结晶器;M9、结晶蜡过滤器;M10、蒸蜡罐;M11、溶剂蒸发器;M12、树脂浓缩罐;M13、萃取剂冷凝器;M14、分水罐;M15、循环萃取剂换热器;

1a、壳体的侧面;1b、壳体的顶盖;1c、壳体的底面;

2、腔室;

3、转动床体;31、上床体;32、下床体;33、轴孔;34、第一布料圆环;35、第二布料圆环;36、第三布料圆环;311、上床体的圆锥面;

4、转动轴;41、第一端;42、第二端;411、上管口;421、下管口;

5、导向板;51、第一导向板;52、第二导向板;53、第三导向板;

6、翻料器;61、条形板;62、支撑框架;621、上支撑杆;622、下支撑杆;

7、溢流堰;

8、换热夹套;81、蒸汽入口;82、蒸汽出口;83、排凝液口;

9、驱动装置;

10、床体支撑;

11、轴封装置;

12、下端萃取剂管口;13、上端萃取剂管口;14、进料口;15、萃取剂排净口;16、排渣口;17、排气口;

A、上床体的圆锥面的母线与上床体的底面的夹角;

B、条形板与支撑框架的夹角。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本发明中的具体实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。

如图1所示,褐煤蜡提取工艺步骤为:

褐煤进入萃取器M1与萃取剂接触发生萃取,萃取剂用量与褐煤量比例(质量比)为1.5:1~2.5:1。萃取器M1内保持温度为80~90℃,褐煤在萃取器M1内停留时间为0.5~1.5h,萃取压力为-0.1kPaG。为了提高褐煤蜡提取率,褐煤经干燥后含水量为15~20%,粒度范围为3~20mm。

萃取后的褐煤从萃取器M1排出后进入脱溶机M2,脱溶机M2由蒸汽加热至140~160℃,目的是将萃取后的褐煤中携带的萃取剂蒸发回收。脱除的萃取剂送至循环萃取剂换热器M15用于加热循环萃取剂;脱溶后的褐煤送至回转换热器M3换热用于加热过滤后的萃取液,褐煤出脱溶机M2的温度为130~150℃。

萃取液排出萃取器M1,其温度为80~90℃,然后进入旋液分离器M5以分离出萃取液中携带的粒度较大的煤粉,再进入微孔过滤器M6过滤,目的是除去萃取液中较细的煤粉。经两级过滤后,萃取液中煤粉含量小于0.1%。

过滤后的萃取液温度为80~90℃萃取液与脱溶机M2出口的褐煤在回转换热器M3换热内进行换热,萃取液温度升至115~125℃,热褐煤温度降至100~130℃;从回转换热器M3换热中排出的褐煤再进入褐煤冷却器M4,经过冷却水冷却降温至60℃送出装置,得到脱蜡褐煤。

萃取液从回转换热器M3排出后送至溶剂气液分离器M7,经热褐煤换热后的萃取液发生部分气化,气相为大部分萃取剂气化成的蒸气,被送至萃取剂冷凝器M13;液相组分为萃取剂、萃取出来的褐煤蜡和树脂,送至结晶器M8。

结晶器M8内温度控制在15~25℃,在结晶器M8内蜡组分结晶析出,再经结晶蜡过滤器M9分离出粗蜡产品和滤液。粗蜡产品送至蒸蜡罐M10,经140~160℃加热蒸出粗蜡液中的萃取剂得到褐煤蜡产品。

结晶蜡过滤器M9分离出的滤液含萃取剂和褐煤中萃取出的树脂。滤液送至溶剂蒸发器M11,滤液加热到155~165℃蒸出部分萃取剂,蒸出的萃取剂送至所述萃取剂冷凝器M13,剩余的液相组分则送至树脂浓缩罐M12,加热至160~175℃蒸出树脂中的萃取剂得到树脂产品。

来自所述脱溶机M2的萃取剂送至所述循环萃取剂换热器M15加热循环萃取剂后送至所述萃取剂冷凝器M13。

各个环节产生的萃取剂蒸气被送至萃取剂冷凝器M13后,冷却至30~50℃变为液相,送至分水罐M14分离出萃取剂中的水分,分离出的水分送至水处理单元,分离出的萃取剂加入新鲜萃取剂,形成循环萃取剂,然后经过循环萃取剂换热器M15加热升温至80~90℃后送至萃取器M1循环使用。

由于现有的褐煤蜡萃取过程中应用的萃取器为拖链式萃取器,拖链式萃取器采用多级萃取剂喷淋的方式,拖链上的煤层与喷淋下来的萃取剂进行接触,萃取剂流过煤层后进入萃取剂收集箱内。萃取过程,煤与萃取剂的萃取时间仅为萃取剂流过煤层的时间,并无煤在萃取剂中的浸渍过程,所以每级煤与萃取剂的接触时间短、萃取效率低。如果要提高萃取效率,只能采取增加萃取级数的方法,从而造成萃取器结构复杂,整个处理装置占地面积增大。此外,拖链上的煤层在拖链移动过程中,拖链连接处的挤压作用下会造成部分煤块破碎粉化,煤层从上层拖链落至下层拖链时也会造成部分煤块破碎粉化。煤层在喷淋萃取剂的冲刷作用下,粉碎的煤粉会通过拖链间隙进入萃取剂内,萃取剂中煤粉含量的增加会导致后续萃取液煤粉分离工艺复杂化,同时造成生产工艺能耗增大。

针对上述现萃取器的不足,本发明提供一种新型的萃取器,可有效解决现有拖链式萃取器存在的萃取级数多、结构复杂、萃取后萃取剂煤粉含量高、能耗偏高的问题。

如图2所示,本实施例中提供的是一种平转式的萃取器,萃取器具有腔室2、设置在腔室2内的转动床体3、转动轴4、导向板5以及与腔室2连通的进料口14、下端萃取剂管口12以及上端萃取剂管口13;其中转动轴4为管状结构,转动轴4不仅用于带动转动床体3转动,其还是萃取后的褐煤排出腔室2的通道。

腔室2由萃取器的壳体围合而成,壳体的侧面1a为圆筒体,优选筒体高直径比小于1。壳体的顶盖1b为圆形平板状结构(在其他实施方式中也可以是圆锥结构),壳体的底面1c为圆锥面,便于排出萃取器内残料。运行过程中萃取器壳体静止不动。

转动床体3设置在腔室2内,如图3所示,转动床体3包括上床体31和下床体32,上床体31的底面与下床体32的顶面连接,下床体32为圆柱形结构,上床体31为圆台形结构,且上床体31的底面面积大于上床体31的顶面面积,萃取过程中,待萃取的褐煤分布在上床体的圆锥面311上。为防止处理过程中转动床体3上的褐煤向下滑落,上床体的圆锥面的母线与上床体的底面的夹角A小于或等于褐煤的安息角。转动床体3上设置有一圈具有一定高度的溢流堰7,该溢流堰7环绕上床体31,其作用是防止转动床体3上的褐煤从转动床体3的边沿滑落进入萃取剂内,减少萃取后萃取剂内褐煤的含量,降低后续萃取剂过滤工序处理负荷。优选将溢流堰7布置在转动床体3的最外沿布,这样可提高转动床体3的利用率。转动床体3的上还设置有贯穿圆形转盘和圆台形顶部的轴孔33,并且圆形转盘、圆台形顶部以及轴孔33三者同轴设置,即轴孔33设置在转动床体3的中心轴上。

转动轴4为具有一定壁厚的管状结构,如转动轴4可为壁厚50mm的管道,转动轴4具有第一端41第二端42,转动轴4的第一端41设置在轴孔33内,并与转动床体3连接;转动轴4的第二端42延伸至腔室2之外并与驱动装置9连接,转动轴4在驱动装置9的驱动下带动转动床体3在腔室2内水平转动;转动轴4与驱动装置9之间的传动方式可以齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动或其它方式。转动轴4与壳体的连接处有轴封装置11,用于密封转动轴4与壳体之间的间隙以防止萃取器内萃取剂由壳体与转动轴4间隙泄漏。为防止床体转动过程中发生倾斜,在转动床体3的圆形转盘底部与转动轴4之间设置床体支撑10,以加强转动床体3与转动轴4的固定连接。

转动轴4还是萃取后的褐煤排出腔室2的通道,开设在转动轴4的第一端41的管口为上管口411,开设在转动轴4第二端42的管口为下管口421,萃取后的褐煤从开设在第一端41的上管口411进入转动轴4的管道内,并从开设在第二端42的下管口421排出到腔室2之外。转动轴4第一端41的端部既可以延伸至转动床体3上方,也可以将第一端41的端部设置在转动床体3的轴孔33内。当转动轴4第一端41的端部延伸至转动床体3上方时,上管口411的水平高度高于上床体31顶面的水平高度,这样萃取时萃取器内萃取剂的液面可以高于上床体31的顶面并低于转动轴4第一端41的上管口411,这样既可以使承载褐煤的上床体的圆锥面311得到充分利用,提高转动床体3的有效利用面积率;也可以使褐煤排出萃取器前能进入一个沥干段,携带的萃取剂回流至萃取剂层,实现固液分离,减少褐煤中的萃取剂含量,降低后续处理的能耗,本实施例中转动轴4采用的是上述设置。当转动轴4第一端41的端部设置在轴孔33内,上管口411的水平高度低于上床体31顶面的水平高度,要使褐煤排出萃取器前能进入一个沥干段,需要萃取时萃取器内萃取剂的液面低于上床体31的顶面,使承载褐煤的上床体的圆锥面311不能得到充分利用,转动床体3的有效利用面积相对降低。

腔室2的顶部固定有若干导向板5,在转动床体3转动时,萃取器以及导向板5为静止状态,褐煤随转动床体3转到导向板5处时,导向板5可以改变褐煤的在转动床体3上的位置,将褐煤从转动床体3的外沿向轴孔33推动,褐煤在轴孔33附近逐渐堆积,当堆积高度到达转动轴4的上管口411后,褐煤在导向板5的推动下,从上管口411进入转动轴4内的管道,然后由转动轴4的下管口421排出。

导向板5为具有弧度的板状结构或平面板状结构,本实施例中,优选导向板5为具有一定弧度的钢板。导向板5的顶端与壳体的顶盖1b固定,导向板5的底端向下延伸至转动床体3的上方并与转动床体3之间留有间隙,优选地,导向板5与转动床体3之间的距离大于或等于4倍褐煤的最大粒度直径,以防止褐煤在导向板5下端与转动床体3之间发生架桥而造成卡料现象。

以轴孔33为中心,从溢流堰7至轴孔33之间的转动床体3的圆锥面划分为n(n>2)个布料圆环,每个布料圆环上方至少设置有一块导向板5,该导向板5横跨布料圆环的外圆环和内圆环,甚至延伸到外圆环之外和/或内圆环之内。如图4、图5所示,以轴孔33为中心,从溢流堰7至轴孔33之间的转动床体3划分为3个布料圆环,每个布料圆环上方均设置有一块导向板5。在水平方向上,将导向板5远离轴孔33的一端称为远端,将导向板5靠近轴孔33的一端称为近端,导向板5的远端位于其所在的布料圆环的外圆环所在的垂线上,导向板5的近端位于其所在的布料圆环的内圆环所在的垂线上,这样设置可避免转动床体3上出现褐煤稀薄或空白的区域,有利于提高转动床体3的有效率利用面积。导向板5的两个表面中,将面向转动轴4的表面称为导向板5的内侧表面,将背向转动轴4的表面称为导向板5的外侧表面,在布置导向板5时,应该使多个导向板5的内侧表面均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向,从而使得所有导向板5均可将所在布料圆环上的褐煤向转动轴4方向推动。

由于转动床体3和导向板5的独特结构设计,内置导向板5可以改变褐煤在床体上的分布位置,随着床体转动,由于导向板5的作用,褐煤逐渐向床体中轴线位置的轴孔33靠近,直至褐煤进入转动轴4第一端41(即转动轴4的顶端)的上管口411,经由转动轴4内的管道从下管口421排出萃取器。整个萃取过程,只需要转动床体3转动,褐煤即从转动床体3的上床体的圆锥面311的下沿输送至床体最高处,最后排出萃取器,整个排料过程不需要额外排料动力机构,简化了设备的结构,降低了能耗。

腔室2的顶部还设置有用于翻动转动床体3上的褐煤的翻料器6,翻料器6沿转动床体3的径向延伸,翻料器6可设置有一个或多个,如图5所示当翻料器6设置有多个时,多个翻料器6以转动轴4为中心呈扇形分布,翻料器6布置的区域为导向板5之外的区域。翻料器6可以固定在壳体的顶盖1b上,或者如图2所示,翻料器6靠近床体转动轴4的一端固定在位于最内侧的第三导向板53上,翻料器6远离床体转动轴4的一端固定在萃取器外壳的侧面上。翻料器6由支撑框架62和固定在支撑框架62上的多个条形板61组成,多个条形板61沿转动床体3的径向分布;支撑框架包括上支撑杆621和下支撑杆622,条形板61的一端固定在上支撑杆621和下支撑杆622上,如图6所示,条形板与支撑框架的夹角B为50°至65°。条形板61的另一端向转动床体3所在的一侧延伸并用于翻动转动床体3上的褐煤,翻料器6与转动床体3之间的距离大于或等于4倍褐煤的最大粒度直径,以防止褐煤在翻料器6下端与转动床体3之间发生架桥而造成卡料现象。转动床体3转动时,萃取器的壳体以及翻料器6为静止状态,翻料器6翻动转动床体3上的褐煤,使固相的褐煤与液相的萃取剂接触更均匀,从而增强萃取传质效果,提高萃取效率。

如图5、图6所示,条形板61的两个表面中,将面向转动轴4的表面称为条形板61的内侧表面,将背向转动轴4的表面称为条形板61的外侧表面,在布置条形板61时,应该使多个条形板61的内侧表面均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。由于床体物料与水平面有一定角度,如果翻料器向轴孔反方向、即溢流堰方向翻料,翻料后的物料可能有一定初速度,使得物料沿着床体坡度向下滚落,最后滚落至床体溢流堰处,无法实现物料顺利排料。所以翻料器向轴孔方向翻料,即沿着床体坡度向上翻料,防止物料向床体溢流堰方向滚落,保证物料正常排料。为了使翻料器6在转动床体3转动时向轴孔33方向翻动褐煤,此时,翻料器6的条形板61的内侧表面与导向板5的内侧表面的朝向应相同,即均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

进料口14设置在腔室2的顶部(如设置在壳体的顶盖1b上),进料口14用于向腔室2注入待萃取的褐煤,并使褐煤落在溢流堰7内侧的转动床体3的圆锥面上。

如图2、图4所示,萃取器上还设置有位于壳体侧面下部的下端萃取剂管口12和位于壳体侧面上部的上端萃取剂管口13。萃取剂进入萃取器的方式有多种方式,例如:(a)下端萃取剂管口12作为萃取剂进口,上端萃取剂管口13作为萃取剂出口,萃取剂从下端萃取剂管口12进入腔室2,从上端萃取剂管口13排出到腔室2之外;(b)上端萃取剂管口13作为萃取剂进口,下端萃取剂管口12作为萃取剂出口,萃取剂从上端萃取剂管口13进入腔室2,从下端萃取剂管口12排出到腔室2之外。在操作过程中,萃取器内萃取剂液面要低于转动轴4第一端41端部的上管口411,以防止萃取剂流入转动轴4的管道内,从而实现在萃取器内褐煤与萃取剂分离后排出萃取器。

腔室2的底部设置有萃取剂排净口15和排渣口16,萃取器腔室2内的萃取剂可由萃取剂排净口15排放干净,萃取器腔室2底部聚集的煤粉可由排渣口16排放,以清理萃取器。

腔室2的顶部还设置有排气口17,萃取器内部萃取剂蒸气从排气口17排出,去后续工序。

萃取器的壳体外设置有加热装置(夹套式加热或盘管式加热),以维持萃取器内部合适的萃取温度。萃取过程萃取器可以调节夹套或盘管换热介质的温度及流量,达到合适的萃取温度。本实施例中,加热装置为换热夹套8,夹套采用蒸汽加热,蒸汽由蒸汽入口81进入夹套,由蒸汽出口82排出夹套,夹套内不凝液从排凝液口83排出。

以从褐煤中萃取褐煤蜡为例,待萃取固体是粒度为3~50mm的褐煤,褐煤安息角40°,将上床体的圆锥面的母线与上床体的底面的夹角A设计度为20°,防止褐煤在床层上向下滑落。萃取剂由下端萃取剂管口12进入萃取器,褐煤萃取后的含蜡萃取剂从上端萃取剂管口13排出萃取器,运行过程萃取剂液面保持低于转动轴4顶端的上管口411。在驱动机构驱动下,转动轴4带动转动床体3水平转动,转动床体3的转动方向由导向板5的安装方向确定。图4、图5所示,当导向板5的内侧表面均朝向顺时针方向时,转动床体3向呈逆时针方向转动,以使导向板5能将褐煤从转动床体3的外沿向转动床体3中轴线处的轴孔33推动。褐煤从萃取器顶部的进料口14进入溢流堰7内侧的转动床体3上,然后随着转动床体3转动,转至最外侧的第一导向板51所在位置后,经第一导向板51导向,煤层位置发生变化,煤层由转动床体3的最外侧的第一布料圆环34被刮至相邻的第二布料圆环35内;第二布料圆环35内的煤层煤层随着转动床体3转动至第二导向板52位置,经第二导向板52导向,被刮至最内侧的第三布料圆环36内;第三布料圆环36内的煤层随着床体转动至最内侧的第三导向板53位置,经第三导向板53导向,煤层从第三布料圆环36的外环处逐渐被刮至转动床体3圆心的轴孔33处,在导向板5的推动下,煤层在中心处逐渐堆积当堆积高度,到达转动轴4的上管口411后,从上管口411进入转动轴4内的管道,然后由转动轴4的下管口421排出,最终排出萃取器,得到经萃取脱蜡处理后的褐煤。

褐煤在萃取器内的位移轨迹为从转动床体3溢流堰7侧送至转动床体3圆心处的转动轴4上管口411,从转动床体3的圆台形顶部的圆锥面的最低处送至圆锥面的顶部最高处,褐煤在导向板5的作用下从下到上移动最后排出萃取器。

褐煤自进料口14落在转动床体3后就与萃取器内的萃取剂接触发生萃取,在转动过程中翻料器6会对煤层进行翻动,类似搅拌作用,固液两相接触面发生变化,进而加强萃取效果。在萃取过程中,使萃取器内萃取剂的液面高度始终低于转动轴4第一端41的上管口411的高度,煤层进入转动轴4顶端的上管口411之前会被抬升至萃取剂液面之上,此时煤层附着的萃取剂在重力作用下回流至萃取器液相中,煤层进入一个沥干段,可有效减少煤层排出萃取器时萃取剂携带量。褐煤与萃取剂的萃取时间由转动床体3控制,转动速度快则萃取时间短,转动速度慢则萃取时间长。萃取后的萃取剂从上端萃取剂管口13排出萃取器。萃取剂用量与褐煤量比例(质量比)为1.5:1~2.5:1萃取器内保持温度为80~90℃,褐煤在萃取器内停留时间为0.5~1.5h,萃取压力为-0.1kPaG。

设备运行过程中会有少量煤粉进入萃取器底部,可由排渣口16定期排放。当萃取器停止运行时,可由萃取器内的萃取剂可由萃取剂排净口15排放干净,由排渣口16清理萃取器内底部聚集的煤粉。

本发明的萃取器,自进料后,褐煤完全浸渍在萃取剂内,相比在褐煤上喷淋萃取剂的接触方式,与萃取剂的接触面积更大,接触更均匀,萃取传质更充分。萃取器结构简单,内构件物料导向板5和翻料器6固定在萃取器内,只有床体转动,固定投资小。萃取器床体转动轴4采用集合转动功能与排料功能一体的形式,要求管道达到一定壁厚以及耐磨内衬以满足转动强度、刚度要求的前提下,实现了转动床体3的转动功能和固体排料功能。

本萃取器可多台串联使用,达到更高萃取效率。

实施例一:

褐煤经干燥后含水量为15%,粒度范围为3~20mm。褐煤进入萃取器M1与萃取剂接触发生萃取,萃取剂用量与褐煤量比例(质量比)为2:1。萃取器M1内保持温度为85℃,褐煤在萃取器M1内停留时间为1h,萃取压力为-0.1kPaG。

为了提高褐煤蜡提取率,

萃取后的褐煤从萃取器M1排出后进入脱溶机M2,脱溶机M2由蒸汽加热至150℃,目的是将萃取后的褐煤中携带的萃取剂蒸发回收。脱除的萃取剂送至循环萃取剂换热器M15用于加热循环萃取剂;脱溶后的褐煤送至回转换热器M3换热用于加热循环萃取剂,褐煤出脱溶机M2的温度为150℃。

萃取液排出萃取器M1,其温度为85℃,然后进入旋液分离器M5以分离出萃取液中携带的粒度较大的煤粉,再进入微孔过滤器M6过滤,目的是除去萃取液中较细的煤粉。经两级过滤后,萃取液中煤粉含量小于0.1%。

过滤后的萃取液温度为85℃萃取液与脱溶机M2出口的褐煤在回转换热器M3换热内进行换热,萃取液温度升至115℃,热褐煤温度降至105℃;从回转换热器M3换热中排出的褐煤再进入褐煤冷却器M4,经过冷却水冷却降温至60℃送出装置,得到脱蜡褐煤。

萃取液从回转换热器M3排出后送至溶剂气液分离器M7,经热褐煤换热后的萃取液发生部分气化,气相为大部分萃取剂气化成的蒸气,被送至萃取剂冷凝器M13;液相组分为萃取剂、萃取出来的褐煤蜡和树脂,送至结晶器M8。

结晶器M8内温度控制在25℃,在结晶器M8内蜡组分结晶析出,再经结晶蜡过滤器M9分离出粗蜡产品和滤液。粗蜡产品送至蒸蜡罐M10,经140℃加热蒸出粗蜡液中的萃取剂得到褐煤蜡产品。

结晶蜡过滤器M9分离出的滤液含萃取剂和褐煤中萃取出的树脂。滤液送至溶剂蒸发器M11,滤液加热到155℃蒸出部分萃取剂,蒸出的萃取剂送至所述萃取剂冷凝器M13,剩余的液相组分则送至树脂浓缩罐M12,加热至160℃蒸出树脂中的萃取剂得到树脂产品。

来自所述脱溶机M2的萃取剂送至所述循环萃取剂换热器M15加热循环萃取剂后送至所述萃取剂冷凝器M13。

各个环节产生的萃取剂蒸气被送至萃取剂冷凝器M13后,冷却至40℃变为液相,送至分水罐M14分离出萃取剂中的水分,分离出的水分送至水处理单元,分离出的萃取剂加入新鲜萃取剂,形成循环萃取剂,然后经过循环萃取剂换热器M15加热升温至85℃后送至萃取器M1循环使用。

该实施例中,萃取液排出萃取器M1后煤粉携带量<1%,褐煤蜡提取率>80%。

最后应说明的是:以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施方式及实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施方式或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实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

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