一种超重力法处理含焦油尘煤锁气的装置及工艺

摘要

本发明属处理含焦油尘煤锁气的技术领域，为解决目前传统塔极易堵塞填料，除尘阻力高，对细小颗粒物无法实现除尘等问题，提供了一种超重力法处理含焦油尘煤锁气的装置及工艺。煤锁气和吸收液在超重力旋转填料床中进行接触反应，焦油尘吸附在吸收液中排出，实现了对其的捕获和回收。突破了填料易堵塞、去除率低的劣势，实现了高效快速与液体混合，提供了一个快速反应的环境。采用本发明所述方法，可以使操作气液比降低，反应设备减小，大大减小工艺水的通入量，填料实现自清洗，使反应时间和设备体积大大减小，处理效果提高、运行成本降低，使之能在小型设备中进行反应。节省能源，使资源二次利用，具有环保意义。

权利要求

1.一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置，包括设有气体进出口和液体进出口的超重力旋转填料床（1），其特征在于：超重力旋转填料床（1）的气体进口（1.1）连接煤锁气气源（2），超重力旋转填料床的气体出口（1.2）连接除雾器（3）和气液分离器（4），超重力旋转填料床的进液口（1.3）通过液泵（5）连接吸收液源（6），超重力旋转填料床的出液口（1.4）通过U型液封装置（7）连接水处理装置（8）；超重力旋转填料床（1）的气体进口和气体出口处还设有采样分析系统（9）；所述超重力旋转填料床（1）内部设有填料层（1.5），气体进口（1.1）向内安设导流板（10），超重力旋转填料床（1）出液口（1.4）的旁侧壳体上设有引流管（11），超重力旋转填料床（1）底部中心处设有轴封装置（1.6），轴封装置（1.6）底部安设电机（1.7），电机周围设有冷却水装置（12）。

2.根据权利要求1所述的一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置，其特征在于：所述导流板长度为填料直径的三分之一，宽度为气体进口直径的三分之一，采用304不锈钢或耐腐蚀PVC塑料制成。

3.利用权利要求1或2所述的一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，煤锁气和吸收液在超重力旋转填料床中进行接触反应，焦油尘吸附在吸收液中排出，其特征在于：具体包括如下步骤：将煤锁气与吸收液通入超重力旋转填料床（1）中，煤锁气和吸收液穿过高速旋转的填料层（1.5），气液两相在填料层接触反应，完成除尘净化作用，反应后的气体从气体出口（1.2）通过除雾器和气液分离器排出；反应后的液相从出液口（1.4）排出，经过U型液封装置（7）后进入到水处理装置（8）。

4.根据权利要求3所述的利用所述一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，其特征在于：所述的煤锁气含焦油尘的浓度为100-1000mg/m3，气体温度为0-60℃；通入超重力旋转填料床的气体压力为10-150kPa。

5.根据权利要求3所述的利用所述一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，其特征在于：所述超重力旋转填料的转速为700-1000r/min；超重力旋转填料床中的气液比为1000-5000。

6.根据权利要求3所述的利用所述一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，其特征在于：所述煤锁气的焦油含量≥100mg/m3时，超重力旋转填料床内部的填料为金属丝网填料；所述煤锁气中焦油含量<100 mg/m3时，超重力旋转填料床内部的填料为鲍尔环填料。

7.根据权利要求3所述的利用所述一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，其特征在于：所述超重力旋转填料床为错流超重力旋转填料床或逆流超重力旋转填料床。

8.根据权利要求3所述的利用所述一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，其特征在于：所述吸收液为工业排放的工艺水。

说明书

一种超重力法处理含焦油尘煤锁气的装置及工艺

技术领域

[0001] 本发明属于处理含焦油尘煤锁气的技术领域，具体涉及到一种超重力法处理含焦油尘煤锁气的装置及工艺。

背景技术

[0002] 煤锁气是在工业生产加煤过程中，当煤锁处于减压状态时，所释放的一种气体。由于其中的焦油尘含量可达100-1000mg/m3，造成对后续工艺段的堵塞和无法运行。煤锁气在产生过程中，压力较高，导致在排放口中气流不稳定。常规方法是通过对煤锁气点天灯处理，直接排放。这样会造成对环境的污染，粉尘含量也得不到进一步处理，在环保要求日益严格的今天，其传统方法已经不能有效的处理煤锁气的含焦油尘问题。

[0003] 目前常见净化煤锁气的方法有水膜处理法和布袋除尘法。水膜处理法是一种靠强大离心力作用把含焦油尘的气体甩向水膜壁，被侧壁向下流的水冲走，进而除去焦油尘。当对于粉尘微小的颗粒，其惯性小，不能进行有效去除。其主要是针对粒径大于10μm的颗粒进行净化，不适用于细微颗粒的除尘。布袋除尘是利用纤维编制的袋式过滤元件捕集含尘气体中的固体颗粒物。布袋除尘结构比较简单，运行也比较稳定，但对高温烟气时，其承受温度能力有限制，所以要对烟气进行降温处理，另外，布袋除尘阻力较大，一般压力损失可达1000-1500Pa。其主要处理对象是粒径为5-10μm的颗粒物。传统净化方法只针对粒径大、浓度高的焦油尘进行处理，对于微米级的焦油尘无法实现超低脱除。此外，煤锁气中焦油尘的浓度、粒径大小涵盖比较广，有悬浮的亚微米及颗粒，也有可沉降的毫米级粉尘，所以需要寻求一种适合范围广，处理效果好的除尘方法迫在眉睫。

发明内容

[0004] 本发明为了目前传统塔极易堵塞填料，除尘阻力高，对细小颗粒物无法实现除尘等问题，提供了一种超重力法处理含焦油尘煤锁气的装置及工艺。

[0005] 本发明采用如下技术方案实现的：一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置，包括设有气体进出口和液体进出口的超重力旋转填料床，超重力旋转填料床的气体进口连接煤锁气气源，超重力旋转填料床的气体出口连接除雾器和气液分离器，超重力旋转填料床的进液口通过液泵连接吸收液源，超重力旋转填料床的出液口通过U型液封装置连接水处理装置；超重力旋转填料床的气体进口和气体出口处还设有采样分析系统。

[0006] 所述超重力旋转填料床内部设有填料层，气体进口向内安设导流板，超重力旋转填料床出液口的旁侧壳体上设有引流管，超重力旋转填料床底部中心处设有轴封装置，轴封装置底部安设电机，电机周围设有冷却水装置。所述导流板长度为填料直径的三分之一，宽度为气体进口直径的三分之一，采用304不锈钢或耐腐蚀PVC塑料制成。

[0007] 利用一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，煤锁气和吸收液在超重力旋转填料床中进行接触反应，焦油尘吸附在吸收液中排出，具体包括如下步骤：将煤锁气与吸收液通入超重力旋转填料床中，煤锁气和吸收液穿过高速旋转的填料层，气液两相在填料层接触反应，完成除尘净化作用，反应后的气体从气体出口通过除雾器和气液分离器排出；反应后的液相从出液口排出，经过U型液封装置后进入到水处理装置。

[0008] 所述的煤锁气含焦油尘的浓度为100-1000mg/m3，气体温度为0-60℃；通入超重力旋转填料床的气体压力为10-150kPa。所述超重力旋转填料的转速为700-1000r/min；超重力旋转填料床中的气液比为1000-5000。所述煤锁气的焦油含量≥100mg/m3时，超重力旋转填料床内部的填料为金属丝网填料；所述煤锁气中焦油含量<100mg/m3时，超重力旋转填料床内部的填料为鲍尔环填料。所述超重力旋转填料床为错流超重力旋转填料床或逆流超重力旋转填料床。所述吸收液为工业排放的工艺水，如造气循环水、冷却循环水和管道冲洗水等。

[0009] 采样分析系统采用环保局认可的自动烟尘气测试仪进行采气分析，实行等速、恒流采样，可以自动跟踪烟气流速，其操作简单、适应性强、跟踪精密度高。通过测定滤筒捕集的烟尘重量及抽取的气体体积，计算除尘率。采集数据时，应在设备运行稳定一段时间后开始采样，通过设定采样流速和时间后，方可进行操作。

[0010] U型液封装置是出于安全角度考虑的，防止液体倒吸，流回到反应设备中，造成反应设备的淹床，对气体进口的装置造成损害。此外，对于有毒气源，通过U型液封装置，起到水封作用。

[0011] 本发明利用超重力装置处理煤锁气的焦油尘，让煤锁气与工艺水在超重力旋转填料床中进行吸收反应，煤锁气中的焦油尘与工艺水接触后，在超重力的作用下，工艺水在填料的空隙中快速凝并和分散，为粉尘的浸润造成了有利条件，从而实现对煤锁气中焦油尘的捕获。

[0012] 超重力旋转填料床的气体进口底部设导流板，缓冲气体，减小气体压力，导流板下端压力小，气体进入旋转填料床后，首先向下流动，减轻了气体对填料的冲击，延长了填料的使用寿命，同时也避免了填料堵塞。超重力旋转填料床液体出口旁侧设有引流管，避免了底部液量及时排不出去，造成对填料的淹没，同时防止液体倒流；利用超重力旋转填料床所处理完的粉尘颗粒浓度为10mg/m3以下，实现了超低排放。煤锁气中焦油尘含量浓度为100-1000mg/m3，粉尘颗粒粒径不一，煤锁气的气源一般为工业段的生产源。

[0013] 本发明采用煤锁气与工艺水错流或逆流接触，在超重力旋转填料床的稳定、强大的超重力环境下，工艺水在高分散、高湍动、强混合及界面急速更新的情况下，与煤锁气错流或逆流接触，极大地增加了气液两相接触面积，增强了传质过程，极大地提高了除焦油尘效果。实验表明，当操作气液比为1500-3000，转速为700-1000r/min，煤锁气中的除焦油尘效可达到97%以上。

[0014] 由于工业上所排放的工艺水，水源充足，净化程度符合处理含焦油尘煤锁气的要求，也节省能源，使资源二次利用，具有环保意义。采用超重力进行除焦油尘，突破了填料易堵塞、去除率低的劣势，实现了高效快速与液体混合，提供了一个快速反应的环境。采用本发明所述方法，可以使操作气液比降低，反应设备减小，大大减小工艺水的通入量，填料实现自清洗，使反应时间和设备体积大大减小，处理效果提高、运行成本降低，使之能在小型设备中进行反应。

附图说明

[0015] 图1是本发明所述一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置结构示意图；图2是本发明所使用的超重力旋转填料床反应器的结构示意图。

[0016] 图中：1-超重力旋转填料床；1.1-气体进口；1.2-气体出口；1.3-进液口；1.4-出液口；1.5-填料层；1.6-轴封装置；1.7-电机；2-煤锁气气源；3-除雾器；4-气液分离器；5-液泵；6-吸收液源；7- U型液封装置；8-水处理装置；9-采样分析系统；10-导流板；11-引流管；12-冷却水装置。

[0017] 具体实施方式：

[0018] 下面结合附图详细说明本发明。

[0019] 如图1、图2所示，一种超重力法处理含焦油尘煤锁气装置，包括设有气体进出口和液体进出口的超重力旋转填料床1，超重力旋转填料床1的气体进口1.1连接煤锁气气源2，超重力旋转填料床的气体出口1.2连接除雾器3和气液分离器4，超重力旋转填料床的进液口1.3通过液泵5连接吸收液源6，超重力旋转填料床的出液口1.4通过U型液封装置7连接水处理装置8；超重力旋转填料床1的气体进口和气体出口处还设有采样分析系统9。

[0020] 所述超重力旋转填料床1内部设有填料层1.5，气体进口1.1向内安设导流板10，超重力旋转填料床1出液口1.4的旁侧壳体上设有引流管11，超重力旋转填料床1底部中心处设有轴封装置1.6，轴封装置1.6底部安设电机1.7，电机周围设有冷却水装置12。所述导流板长度为填料直径的三分之一，宽度为气体进口直径的三分之一，采用304不锈钢或耐腐蚀PVC塑料制成。对于特定的吸收液（酸碱性溶液），可采用耐腐蚀PVC塑料。

[0021] 利用所述超重力法处理含焦油尘煤锁气的装置处理含焦油尘煤锁气的工艺，煤锁气和吸收液在超重力旋转填料床中进行接触反应，焦油尘吸附在吸收液中排出，具体包括如下步骤：将煤锁气与吸收液通入超重力旋转填料床1中，煤锁气和吸收液穿过高速旋转的填料层1.5，气液两相在填料层接触反应，完成除尘净化作用，反应后的气体从气体出口1.2通过除雾器和气液分离器排出；反应后的液相从出液口1.4排出，经过U型液封装置7后进入到水处理装置8。

[0022] 所述的煤锁气含焦油尘的浓度为100-1000mg/m3，气体温度为0-60℃；通入超重力旋转填料床的气体压力为10-150kPa。所述超重力旋转填料的转速为700-1000r/min；超重力旋转填料床中的气液比为1000-5000。所述煤锁气的焦油含量≥100g/m3时，超重力旋转填料床内部的填料为金属丝网填料；所述煤锁气中焦油含量<100 g/m3时，超重力旋转填料床内部的填料为鲍尔环填料。所述超重力旋转填料床为错流超重力旋转填料床或逆流超重力旋转填料床。所述吸收液为工业排放的工艺水。

[0023] 采样分析系统采用环保局认可的自动烟尘气测试仪进行采气分析，实行等速、恒流采样，可以自动跟踪烟气流速，其操作简单、适应性强、跟踪精密度高。通过测定滤筒捕集的烟尘重量及抽取的气体体积，计算除尘率。采集数据时，应在设备运行稳定一段时间后开始采样，通过设定采样流速和时间后，方可进行操作。

[0024] U型液封装置是出于安全角度考虑的，防止液体倒吸，流回到反应设备中，造成反应设备的淹床，对气体进口的装置造成损害。此外，对于有毒气源，通过U型液封装置，起到水封作用。

[0025] 利用超重力装置处理煤锁气的焦油尘，让煤锁气与工艺水在超重力旋转填料床中进行吸收反应，煤锁气中的焦油尘与工艺水接触后，在超重力的作用下，工艺水在填料的空隙中快速凝并和分散，为粉尘的浸润造成了有利条件，从而实现对煤锁气中焦油尘的捕获。

[0026] 超重力旋转填料床的气体进口底部设导流板，缓冲气体，减小气体压力，导流板下端压力小，气体进入旋转填料床后，首先向下流动，减轻了气体对填料的冲击，延长了填料的使用寿命，同时也避免了填料堵塞。超重力旋转填料床液体出口旁侧设有引流管，避免了底部液量及时排不出去，造成对填料的淹没，同时防止液体倒流。

[0027] 采用煤锁气与工艺水错流或逆流接触，在超重力旋转填料床的稳定、强大的超重力环境下，工艺水在高分散、高湍动、强混合及界面急速更新的情况下，与煤锁气错流或逆流接触，极大地增加了气液两相接触面积，增强了传质过程，极大地提高了除焦油尘效果。

[0028] 实施例1：对新疆广汇新能源有限公司合成氨煤锁气进行超重力法除尘处理。气柜3 3
出来的煤锁气中焦油尘含量为1000mg/m ，气量可达20700Nm/h，气体温度≤40℃，气体压力为34kPa。

[0029] 采用本发明所述超重力法处理含焦油尘煤锁气装置对煤锁气进行除焦油尘实验，实际运行工况中，采用造气循环水为净化介质，液体用量仅为8m3/h，超重力旋转填料床采用错流超重力旋转填料床，转速为800r/min；气液比为5000；填料为金属丝网填料。结果显示，焦油煤尘的去除率可达97%以上。除尘后的气体沿切线进入气液分离器，去除夹带的少量液体后，进入压缩机，避免了压缩机的堵塞，使之能正常运行，实现了年回收煤气2.3亿m3，解决了煤锁气火炬燃烧排放造成的环境污染和资源浪费的行业难题。

[0030] 实施例2：对贵州开磷息烽合成氨一期20万吨/年合成氨压缩机进口水煤气进行了技术改造，该半水煤气中含有少量粉尘、焦油及单质硫等杂物。采用本发明所述超重力法处理含焦油尘煤锁气装置对其进行净化，其气体处理量为20700m3/h，半水煤气的温度为15-45℃，含焦油尘的浓度小于100 mg/m3，其压力为20-45kPa。实验采用一台直径为1600的超重力旋转填料床作为除尘设备。

[0031] 在实验操作过程中，采用冷却循环水为净化介质，半水煤气流量与冷却循环水用量气液比为2500-3000之间，超重力旋转填料床为逆流超重力旋转填料床，填料为鲍尔环填料，转速为700-800r/min。实验表明：除尘率可达到98%，实现了气体的高净化度，净化后的气体中焦油尘含量可达到10mg/m3以下。

[0032] 实施例3：对天脊煤化工集团有限公司的富氨钙粉尘尾气进行净化与回收产品。在生产过程中采用转鼓流化床造粒工艺，排出尾气中含有3000mg/m3的硝酸铵钙产品，可视为粉尘颗粒，气量可达43000Nm3/h，气体压力达150kPa，气体温度为0℃。采用本发明所述超重力法处理含焦油尘煤锁气装置进行净化尾气及回收硝酸铵钙产品，超重力装置直径1.6米，高3.5米，操作工况中，采用管道冲洗水为净化介质，管道冲洗水的水量仅为12t/h，超重力旋转填料床为逆流超重力旋转填料床，填料为金属丝网填料，转速为1000r/min，气液比为1000。结果显示，出口气体中含尘量仅为5mg/m3，除尘效率可达到99%。吸尘后的液体可进入生产工序，回收了产品。

[0033] 实施例4：河南心连心化肥有限公司三分厂回收的吹扫气经燃烧、换热、水膜除尘后，其烟气中含尘量为150mg/m3。采用本发明所述超重力法处理含焦油尘煤锁气装置对其吹扫其进行除尘实验，在处理气量为270-320m3/h，气体压力为10kPa，气体温度为60℃；液量为0.2-0.27m3/h，超重力旋转填料床为错流旋转填料床，填料为金属丝网填料，转速为800r/min的工况下，实验中采用55℃的造气循环水作为净化介质。实验表明，处理后的尾气含尘量可达10mg/m3以下，除尘效率可达到98%，实现了超低排放。