一种焦炉煤气分离净化装置的制作方法

1.本实用新型涉及中高压焦炉煤气净化技术领域，具体涉及一种高精度的焦炉煤气分离净化装置。

背景技术：

2.焦炉煤气是在炼焦过程中，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦过程中的副产品。焦炉煤气主要成分为氢气、甲烷和一氧化碳。焦炉煤气可作为加热燃料、轧钢用燃气，或用于发电、生产纯氢等。
3.在全球能源紧缺，公众对生活环境质量要求的提高，以及国家走可持续、高质量发展道路政策贯彻实施的背景下，需要不断提高和发掘对煤炭和原油等传统不可再生能源的利用率及生产具有高附加值的化工产品。随着我国工业化技术水平不断提高，近年来，煤化工、冶金、电力行业逐渐加快了对焦炉煤气综合利用的步伐，焦炉煤气制甲醇、制乙二醇和制lng等项目不断落地实施投产。
4.焦炉煤气组成十分复杂，除常规低沸点气体组分外，还含有高沸点的大分子物质，如苯、萘、焦油、尘等。提高焦炉煤气的综合资源化水平利用，关键在于对炼焦过程所产生的粗煤气除杂净化处理。在焦炉煤气净化低压应用工段，中国专利文献zl 202022724383.0公开了“一种焦炉煤气洗萘除尘装置”，zl 201621272929.0公开了“一种焦炉煤气的脱除焦油尘系统”，上述实用新型专利采用喷淋水洗、特殊板组除雾器、纤维床除雾器及水洗系统的组合和集成，实现了对焦炉煤气中焦油和尘的高效分离净化去除，同时焦炉煤气中的硫/氨/苯/萘等杂质也得到了一定程度的协同净化处理。
5.在焦炉煤气中高压工段，譬如(1)焦炉煤气经过螺杆压缩机之后，为了保证焦炉气往复压缩机安全稳定运行，在焦炉气进入压缩机之前；(2)为了保证甲醇合成气压缩机组安全稳定运行，在新鲜气进入压缩机之前；以及(3)转化炉出口转化气经换热降温冷却后等过程，均需设置兼有分离和精过滤作用的分离净化装置。

技术实现要素：

6.基于上述，本实用新型旨在提供一种兼有分离和精过滤作用的焦炉煤气分离净化装置。
7.具体的，本实用新型提供的技术方案如下：
8.一种焦炉煤气分离净化装置，包括：
9.壳体，所述壳体的下侧设置气体入口，顶部设置气体出口，底部还设置液体出口；所述壳体内部设置有沿进气方向由下及上依次在壳体内部布置的惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器；
10.再生机构，所述再生机构用于分别对所述惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器进行再生清洗。
11.所述惯性除雾器包括内环部及外环部，所述内环部位于外环部的中心，所述内环
部与外环部之间间隔分布多组叶片，且所述的多组叶片以内环部为中心呈分散辐射状布置，所述外环部可拆卸的固定在壳体的内壁上。
12.进一步的，任一组叶片的倾角为30～60
°
。
13.进一步的，叶片的数量为16-24组。
14.进一步的，所述惯性除雾器的材质为s30408、s31603、改性聚丙烯或聚偏氟乙烯中的任意一种。
15.优选的，所述丝网除雾器包括至少2层支撑架及固定于相邻支撑架之间的丝网，所述支撑架可拆卸的安装在壳体内壁上。
16.进一步的，控制所述丝网除雾器的孔隙率为95～98％。
17.进一步的，所述丝网与支撑架形成为饼状，其厚度为100～300mm。
18.进一步的，所述丝网除雾器的材质为s30408、s31603、改性聚丙烯、改性聚四氟乙烯中的任意一种或任意两种混编。
19.优选的，所述纤维床除雾器包括具有多个管孔的管板及位于管板下侧穿设固定在管孔上的柱状滤芯，所述管板可拆卸的安装在壳体内壁上。
20.进一步的，所述柱状滤芯的内径为50～80mm、外径为100～200mm、长度为500～1500mm。
21.进一步的，所述纤维床除雾器的材质为金属纤维或者改性聚四氟乙烯。
22.优选的，所述再生机构包括分别连接蒸汽源的惯性除雾器吹洗单元、丝网除雾器吹洗单元、纤维床除雾器吹洗单元；所述惯性除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第一蒸汽进气管道，所述第一蒸汽进气管道连通至所述惯性除雾器附近；所述丝网除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第二蒸汽进气管道，所述第二蒸汽进气管道连通至所述丝网除雾器附近；所述纤维床除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第三蒸汽进气管道，所述第三蒸汽进气管道连通至所述纤维床除雾器附近。
23.进一步的，所述第一蒸汽进气管道连接于所述惯性除雾器的下侧，用于使水蒸汽沿进气方向以正向流对惯性除雾器进行吹洗；
24.所述第二蒸汽进气管道连接于所述丝网除雾器的上侧，用于使水蒸汽相对进气方向以逆向流对丝网除雾器进行吹洗；
25.所述第三蒸汽进气管道连接于所述纤维床除雾器的上侧，用于使水蒸汽相对进气方向以逆向流对纤维床除雾器进行吹洗。
26.进一步的，控制再生机构的操作压力区间为0.6～2.5mpa，操作温度区间为120～160℃。
27.本实用新型的有益效果体现在：
28.(1)本实用新型结合惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器的次序过滤，具有多效能、分离精度高的特点，可广泛应用于石油石化、煤化工、环保等行业生产过程中的气-固-液，气-液，气-固两相及多相组分的净化分离。同时，对惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器设置有效的再生机构，使本装置处理效率和使用寿命得到更进一步的提升。
29.(2)本实用新型采用的各除雾器均采用模块化的结构，不仅集成程度高，而且可根据处理气量、分离指标灵活配置。
30.(3)本实用新型的各除雾器具有易清洗、材料耐腐蚀和耐高温的优势。
31.(4)本实用新型装置具有操作压降低(＜20kpa)，占地面积小，核心内件使用寿命长，运行成本低及免维护等特点。
附图说明
32.图1是本实用新型焦炉煤气分离净化装置的结构示意图。
33.图2a、2b分别是本实用新型中惯性除雾器的主视图、俯视图。
34.图3a、3b分别是本实用新型中丝网除雾器的主视图、俯视图。
35.图4a、4b分别是本实用新型中纤维床除雾器的主视图、俯视图。
36.图中标记符号的含义为：
37.1-壳体；2-惯性除雾器，20-内环部，21-叶片，22-外环部；3-丝网除雾器，30-支撑架，31-丝网；4-纤维床除雾器，40-管板，41-柱状滤芯；5-再生机构，51-第一蒸汽进气管道，52-第二蒸汽进气管道，53-第三蒸汽进气管道。
具体实施方式
38.下面将结合具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
39.需说明的是，为了图示的清楚，图2-4中的正视图和俯视图的尺寸并未保持1:1的对应关系，不应当构成对本实用新型的限制。
40.根据本实用新型提供的一种实施例，如图1所示，为一种高精度气体分离净化装置，包括壳体1，所述壳体1的下侧设置气体入口，顶部设置气体出口，底部还设置液体出口；所述壳体1内部设置有沿进气方向由下及上依次在壳体内部布置的惯性除雾器2、丝网除雾器3、纤维床除雾器4；还包括再生机构5，所述再生机构5用于分别对惯性除雾器2、丝网除雾器3、纤维床除雾器4进行再生清洗。
41.本实用新型的结构设置至少具有如下技术效果：焦炉煤气自壳体1下侧的气体入口进入壳体1内，由下向上流动，首先通过惯性除雾器2依靠气体旋流的惯性作用实现气-固-液，气-液，气-固两相及多相的净化分离，对气体组分中的雾滴及尘颗粒的分离效率达到60％以上；经惯性除雾器2初步处理的工艺气体可通过集液器进入丝网除雾器3，分散在气体中的细小雾粒被丝网捕捉、凝聚成大颗粒雾滴，雾滴在重力作用下从气体中分离；先后经过惯性除雾器2以及丝网除雾器3处理，此后焦炉煤气再依次序进入纤维床除雾器4进行高精度分离，实现1微米以上的分散相雾滴及尘颗粒去除率大于99％。最后，经分离净化处理的焦炉煤气从气体出口排出进入下游生产工序；而除雾器分离所得的液态杂质从壳体1底部的液体出口排出收集。
42.作为一优选的实施方式，结合图2a、2b所示，所述惯性除雾器2包括内环部20及外环部22，所述内环部20位于外环部22的中心，内环部20与外环部22之间间隔分布多组叶片21，且所述的多组叶片21以内环部20为中心呈分散辐射状布置，外环部22可拆卸的固定在壳体1的内壁。从而，本实施方式的结构能够促进惯性除雾器依靠气体旋流的惯性作用，有效实现气-固-液，气-液，气-固两相及多相的净化分离，提高对气体组分中的雾滴及尘颗粒的分离效率。
43.进一步的，任一组叶片21的倾角为30～60
°
。更优的，叶片的数量为16-24组，所述惯性除雾器2的直径为750～1860mm、高度为200-400mm；内环部20的直径为100-300mm、高度为50-80mm。该特定的惯性除雾器2可作为模块化结构，具体的设置规格可根据需要进行调整，便于集成安装和更换适配。
44.更具体的，所述惯性除雾器的材质为s30408、s31603、改性聚丙烯或聚偏氟乙烯中的任意一种。该材质均为本领域的已知材料，使其易清洗、具有材料耐腐蚀和耐高温性能。
45.作为优选的另一实施方式，结合图3a、3b所示，所述丝网除雾器3包括至少2层支撑架30及固定于相邻支撑架30之间的丝网31，所述支撑架30可拆卸的安装在壳体1内壁上，控制丝网除雾器3的孔隙率为95～98％。
46.进一步的，所述丝网31与支撑架30排布形成为饼状，其厚度为100～300mm。本实施方式的丝网除雾器3可以使分散在气体中的细小雾粒被丝网31充分捕捉、进而凝聚成大颗粒雾滴，雾滴在重力作用下从气体中分离，提高分离效率。
47.具体的，所述丝网除雾器3的材质为s30408、s31603、改性聚丙烯、改性聚四氟乙烯中的任意一种或任意两种混编，使其易清洗、具有材料耐腐蚀和耐高温性能。
48.作为再一优选实施方式，结合图4a、4b所示，所述纤维床除雾器4包括具有多个管孔的管板40及位于管板40下侧穿设固定在管孔上的柱状滤芯41，所述管板40可拆卸的安装在壳体1内壁上，且纤维床除雾器4的分离精度≥0.1um。
49.本实施方式使得由下及上流动的焦炉煤气先经过柱状滤芯41净化分离后再穿过管孔向上继续流动，做深层次的继续处理。在实际应用中，柱状滤芯尺寸优选设为：内径50～80mm、外径100～200mm、长度500～1500mm。
50.优选的，纤维床除雾器4的材质为金属纤维(具体的，金属材质为304或316不锈钢)或者改性聚四氟乙烯。
51.为了减少焦炉煤气中焦油、尘及萘等杂质在除雾器内的逐步累积及其导致的堵塞风险，本实用新型设计了用于清洗除雾器的再生机构5，再生机构5包括分别连接蒸汽源的惯性除雾器吹洗单元、丝网除雾器吹洗单元、纤维床除雾器吹洗单元，通过采用蒸汽对惯性除雾器2、丝网除雾器3和纤维床除雾器4分别吹洗，实现对各级除雾器的冲洗再生，提高各除雾器模块的使用寿命和分离净化效率。
52.作为优选的另一实施方式，所述惯性除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第一蒸汽进气管道51，所述第一蒸汽进气管道51连通至所述惯性除雾器2附近；所述丝网除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第二蒸汽进气管道52，所述第二蒸汽进气管道52连通至所述丝网除雾器3附近；所述纤维床除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第三蒸汽进气管道53，所述第三蒸汽进气管道53连通至所述纤维床除雾器4附近。
53.优选的，所述第一蒸汽进气管道51连接于所述惯性除雾器2下侧，用于使水蒸汽沿进气方向以正向流对惯性除雾器2进行吹洗；
54.所述第二蒸汽进气管道52连接于所述丝网除雾器3的上侧，用于使水蒸汽相对进气方向以逆向流对丝网除雾器3进行吹洗；
55.所述第三蒸汽进气管道53连接于所述纤维床除雾器4的上侧，用于使水蒸汽相对进气方向以逆向流对纤维床除雾器4进行吹洗。
56.本实施方式进一步的通过采用蒸汽对惯性除雾器2正向流吹洗，也即与焦炉煤气
进料流向相同的正向流吹洗；对丝网除雾器3和纤维床除雾器4逆向流吹洗，从而实现对各级除雾器的彻底冲洗，能够最大程度的把污染物冲洗下来，恢复对各除雾器的有效再生。
57.进一步的，控制再生机构5的操作压力区间也即蒸汽进气压力范围为0.6～2.5mpa，操作温度区间也即蒸汽温度范围为120～160℃。
58.如下表1所示，其为某10万吨/年制lng、3万nm3/h氢气项目焦炉煤气组成。
59.表1焦炉煤气组成
60.组分h2coco2ch4n2o2c
mhn
σvol％588.03.822.64.50.52.6100组分硫化氢有机硫水氨焦油+尘苯萘氰化氢mg/nm330250饱和50555300
61.以本实用新型装置进行分离净化试验，具体如下：
62.焦炉煤气进入本实用新型装置的操作温度为40℃；操作压力为0.5mpa(g)；正常流量为65000nm3/h。
63.焦炉煤气首先进入惯性除雾器2，依靠气体旋流的惯性作用初步分离气体组分中的雾滴及尘颗粒等杂质，分离效率达到60％以上。经初步净化后的焦炉煤气进入丝网除雾器3，分散在气体中的细小雾粒被丝网捕捉、凝聚成大颗粒雾滴，雾滴在重力作用下从气体中分离。先后经过惯性除雾器2以及丝网除雾器3处理，焦炉煤气中直径10微米以上的分散相雾滴可被100％去除，10微米以下的分散相雾滴去除率大于95％。此后焦炉煤气进入纤维床除雾器4进行高精度分离，2.5微米以上的分散相雾滴及尘颗粒去除率大于98％。最后，经分离净化处理的焦炉煤气进入下游生产工序。
64.经本装置处理，装置差压计显示压降为12.6kpa，经早、中、晚三个生产班组对装置出口焦炉煤气采样送检，装置出口中杂质组分含量与去除率见表2所示。
65.表2装置进、出口焦炉煤气杂质含量与去除率
[0066][0067]
由上表中检测和计算的结果可知，通过本装置对焦炉煤气中的焦油+尘的去除率
达到了98.87％，对焦炉煤气中的其他杂质也有一定程度的脱除效果，结果表明，本实用新型装置对高压段工序焦炉煤气中焦油尘的净化具有优良的净化效果。
[0068]
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种焦炉煤气分离净化装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体的下侧设置气体入口，顶部设置气体出口，底部还设置液体出口；所述壳体内部设置有沿进气方向由下及上依次在壳体内部布置的惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器；再生机构，所述再生机构用于分别对所述惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器进行再生清洗。2.根据权利要求1所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述惯性除雾器包括内环部及外环部，所述内环部位于外环部的中心，所述内环部与外环部之间间隔分布多组叶片，且所述的多组叶片以内环部为中心呈分散辐射状布置，所述外环部可拆卸的固定在壳体的内壁上。3.根据权利要求2所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：任一组叶片的倾角为30～60
°
。4.根据权利要求2所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述的叶片设为16-24组。5.根据权利要求1所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述丝网除雾器包括至少2层支撑架及固定于相邻支撑架之间的丝网，所述支撑架可拆卸的安装在壳体内壁上。6.根据权利要求5所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述丝网与支撑架排布形成为饼状，其厚度为100～300mm，孔隙率为95～98％。7.根据权利要求1所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述纤维床除雾器包括具有多个管孔的管板及位于管板下侧穿设固定在管孔上的柱状滤芯，所述管板可拆卸的安装在壳体内壁上。8.根据权利要求7所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述柱状滤芯的内径为50～80mm、外径为100～200mm、长度为500～1500mm。9.根据权利要求1所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述再生机构包括分别连接蒸汽源的惯性除雾器吹洗单元、丝网除雾器吹洗单元、纤维床除雾器吹洗单元；所述惯性除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第一蒸汽进气管道，所述第一蒸汽进气管道连通至所述惯性除雾器附近；所述丝网除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第二蒸汽进气管道，所述第二蒸汽进气管道连通至所述丝网除雾器附近；所述纤维床除雾器吹洗单元包括与蒸汽源连通的第三蒸汽进气管道，所述第三蒸汽进气管道连通至所述纤维床除雾器附近。10.根据权利要求9所述的焦炉煤气分离净化装置，其特征在于：所述第一蒸汽进气管道连接于所述惯性除雾器的下侧，用于使水蒸汽沿进气方向以正向流对惯性除雾器进行吹洗；所述第二蒸汽进气管道连接于所述丝网除雾器的上侧，用于使水蒸汽相对进气方向以逆向流对丝网除雾器进行吹洗；所述第三蒸汽进气管道连接于所述纤维床除雾器的上侧，用于使水蒸汽相对进气方向以逆向流对纤维床除雾器进行吹洗。

技术总结

本实用新型公开了一种兼有分离和精过滤作用的焦炉煤气分离净化装置，包括：壳体，所述壳体的下侧设置气体入口，顶部设置气体出口，底部还设置液体出口；所述壳体内部设置有沿进气方向由下及上依次在壳体内部布置的惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器；再生机构，所述再生机构用于分别对所述惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器进行再生清洗。本实用新型结合惯性除雾器、丝网除雾器、纤维床除雾器的次序过滤，具有多效能、分离精度高的特点，可广泛应用于石油石化、煤化工、环保等行业生产过程中的气-固-液，气-液，气-固两相及多相组分的净化分离。同时，设置有效的再生机构，使本装置处理效率和使用寿命得到更进一步的提升。置处理效率和使用寿命得到更进一步的提升。置处理效率和使用寿命得到更进一步的提升。