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CN113069864B - 一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺 - Google Patents

一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺 Download PDF

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Abstract

一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺，包括仓体、收集总管、推流式折板截尘箱、吸收液池、上旋脊除液管，仓体将干熄焦传送带、刮板机、机尾料仓、排焦箱全部封闭在一个整体仓体中，仓体底部设置轴流风机，轴流风机通过管道将所述仓体内的出焦气引出至收集总管，收集总管连接推流式折板截尘箱，推流式折板截尘箱的废气出口连接吸收液池底部的曝气盘，吸收液池上端出口连接上旋脊除液管底部入口；推流式折板截尘箱中的折板之间填充焦油干渣；吸收液池中装载VOCS吸收剂。本发明针对焦化、冶金、煤炭工业焦油及各类熄焦废气处置方式进行优化整合，在保证净化效果的同时，回收焦粉及循环气体，兼备投资小、占地小，运行简单等优点。

Description

一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺
技术领域
本发明属于废气治理领域，应用于炼焦、冶金、煤炭工业的干熄焦出焦处理；尤其涉及一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺。
背景技术
干熄焦以惰性气体作为循环气体，在干熄炉中与炽热焦炭换热，将焦炭的温度从1000℃冷却到250℃以下，达到熄焦的目的。干熄焦过程中大部分废气经除尘脱硫系统有组织排放，还有部分无组织排放废气随出焦过程从排焦箱底部、排焦溜槽、皮带转运等排焦点污染源(出焦气)放散到环境，这部分废气的主要成分是煤气、蒸汽及大量焦粉(50g/m3)，由于氮封作用，所以硫氧化物浓度较低(＜100mg/m3)。
在专利号CN108654362A中提供一种焦化废气净化系统，其中涉及干熄焦系统废气处理。该方案将干熄焦废气通入氨水罐净化，目的是将煤气等有机气体分离，净化后尾气作为补充氮气。此方案流程简洁，装置简单，但也未对焦粉资源收集利用。经过氨水池净化的尾气一定会携带少量氨气，导致氨水减少，补充气杂质较多。论文《干熄焦烟气治理技术研究》、专利号CN210434240U、CN212440752U对干熄焦废气治理提供相近的处理思路，将烟气污染控制技术与干熄焦废气处理过程结合。成熟烟气除尘脱硫脱硝工艺确实可对干熄焦废气有良好的治理效果，但投资、占地、运行难度等问题也导致无法广泛应用。
分析现有技术，可整理缺点为：处理工艺针对性较弱，多是将烟气污染控制技术生硬搬运至干熄焦废气处理，未对废气中资源有效回收，导出、净化、利用工艺不完整，净化效果不达标等。
发明内容
本发明提供了一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺，针对焦化、冶金、煤炭工业焦油及各类熄焦废气处置方式进行优化整合，在保证净化效果的同时，回收焦粉及循环气体，兼备投资小、占地小，运行简单等优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种适用于干熄焦出焦气的处理系统，包括仓体、收集总管、推流式折板截尘箱、吸收液池、上旋脊除液管，所述仓体将干熄焦传送带、刮板机、机尾料仓、排焦箱全部封闭在一个整体仓体中，所述仓体底部设置轴流风机，轴流风机通过管道将所述仓体内的出焦气引出至收集总管，所述收集总管连接推流式折板截尘箱，所述推流式折板截尘箱的废气出口连接吸收液池底部的曝气盘，所述吸收液池上端出口连接上旋脊除液管底部入口；推流式折板截尘箱中的折板之间填充焦油干渣；吸收液池中装载VOCS吸收剂。
所述推流式折板截尘箱内有交错设置的折板，推流式折板截尘箱的入口一侧设有雾化喷头，所述雾化喷头向推流式折板截尘箱内喷入VOCS吸收剂雾化液。
所述焦油干渣堆积密度0.35-0.80t/m3，焦油干渣粒径10-50mm。
所述VOCS吸收剂是由下述重量份数的原料制备而成：0.1-0.5份苯甲酸钠、1.0-1.5份冷甲醇、1.0-1.5份丁二醇、0.01-0.5份二乙基羟胺、0.01-0.5份聚山梨酯-80、1-10份增溶剂、20-30份液体石蜡、50-80份洗油；所述增溶剂为聚乙二醇甲醚、三乙醇胺、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、乙醇中的一种或几种。
所述VOCS吸收剂的制备方法如下：
1)在烧杯中加入乙醇，并用自带搅拌功能的水浴锅加热至30-60℃，加入苯甲酸钠，边搅拌边继续加入乙醇，直到苯甲酸钠完全溶解，记为溶液A；
2)将冷甲醇、丁二醇、二乙基羟胺与液体石蜡充分搅拌后，以0.1-3g/min的速度边搅拌边加入溶液A，得到溶液B，溶液B粘度为2000-3000cP；
3)将溶液B搅拌加热至60-70℃后加入洗油，在继续搅拌过程中加入聚山梨酯-80及增溶剂，待混合液粘度至10-50cP后，吸收剂制备完成。
一种适用于干熄焦出焦气的处理工艺，该工艺是采用适用于干熄焦出焦气的处理系统，工艺过程如下：
1)利用轴流风机将仓体内的焦气送入收集总管；
2)收集总管中的焦气进入推流式折板截尘箱，气体流入推流式折板截尘箱的同时喷出VOCS吸收剂雾化液，使焦气中的焦粉与折板间的焦油干渣粘连，去除焦气中的固态粉尘；
3)除尘后的尾气进入吸收液池进行鼓泡吸收深度净化，去除有机废气和残留粉尘；
4)净化后的气体由吸收液池顶部出口进入上旋脊除液管去除气体带出的液态VOCS吸收剂；
5)当推流式折板截尘箱的气体流速降至5-10m/s后取出折板间的焦粉与焦油干渣的混合物，进行固液两相分离。
所述混合物的固液两相分离方法是：取VOCS吸收剂与混合物充分搅拌稀释，在粘度降低至10-50cP以下时放入离心机分离固液，VOCS吸收剂回收至吸收液池。
上述步骤1)中的轴流风机采用变频控制，与仓体顶部压力连锁，保持仓体顶部压力0-10Pa的微正压。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明运用选择性吸收吸附净化体系，逐级处理废气，净化功效理想。净化效率达98％以上，设备占地面积小，耐腐蚀，便于维修，不产生二次污染；
2)本发明的推流式折板截尘箱大幅提升废气与截尘材料接触面积。采用焦油干渣为截尘材料，即对焦化厂常见废弃资源循环利用，又具备良好截尘效果。离心分离吸收液可回收至吸收液池继续循环，焦粉、干渣等固体可重新返回配煤阶段，充当燃料、碳棒原料等；
3)VOCs吸收剂饱和容量大，在一定周期内可循环使用，并且饱和吸收剂可直接掺加在焦油中，不影响焦油深加工，不产生废液；
4)本发明对干熄焦出焦气废气处理效果良好，同样适用于相近废气。通过调节顺序，可使各单元设备适应不同种类尾气处理，能源消耗少、成本低、污染小，满足排放要求，降低净化设备的投资、运行费用。
附图说明
图1为本发明系统的工艺简图。
图中：1-仓体，2-轴流风机，3-收集总管，4-折板，5-推流式折板截尘箱，6-止回阀，7-曝气盘，8-吸收液池，9-VOCS吸收剂，10-上旋脊除液管，11-雾化喷头。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明方案做进一步详细描述，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一种适用于干熄焦出焦气的处理系统，包括仓体1、收集总管3、推流式折板截尘箱5、吸收液池9、上旋脊除液管10，所述仓体1将干熄焦传送带、刮板机、机尾料仓、排焦箱全部封闭在一个整体仓体中，所述仓体1底部设置轴流风机2，轴流风机2通过管道将所述仓体1内的出焦气引出至收集总管3，所述收集总管3连接推流式折板截尘箱5，所述推流式折板截尘箱5的废气出口连接吸收液池8底部的曝气盘7，所述吸收液池8上端出口连接上旋脊除液管10底部入口；推流式折板截尘箱5中的折板4之间填充焦油干渣；吸收液池8中装载VOCS吸收剂9。上旋脊除液管10的内壁上设有螺旋突脊。
所述推流式折板截尘箱5内有交错设置的折板4，推流式折板截尘箱5的入口一侧设有雾化喷头11，所述雾化喷头11向推流式折板截尘箱5内喷入VOCS吸收剂雾化液。折板4间距为500-2000mm。
所述焦油干渣堆积密度0.35-0.80t/m3，焦油干渣粒径10-50mm。
所述VOCS吸收剂是由下述重量份数的原料制备而成：0.1-0.5份苯甲酸钠、1.0-1.5份冷甲醇、1.0-1.5份丁二醇、0.01-0.5份二乙基羟胺、0.01-0.5份聚山梨酯-80、1-10份增溶剂、20-30份液体石蜡、50-80份洗油；所述增溶剂为聚乙二醇甲醚、三乙醇胺、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、乙醇中的一种或几种。
所述VOCS吸收剂的制备方法如下：
1)在烧杯中加入乙醇，并用自带搅拌功能的水浴锅加热至30-60℃，加入苯甲酸钠，边搅拌边继续加入乙醇，直到苯甲酸钠完全溶解，记为溶液A；
2)将冷甲醇、丁二醇、二乙基羟胺与液体石蜡充分搅拌后，以0.1-3g/min的速度边搅拌边加入溶液A，得到溶液B，溶液B粘度为2000-3000cP；
3)将溶液B搅拌加热至60-70℃后加入洗油，在继续搅拌过程中加入聚山梨酯-80及增溶剂，待混合液粘度至10-50cP后，VOCS吸收剂制备完成。
一种适用于干熄焦出焦气的处理工艺，该工艺是采用适用于干熄焦出焦气的处理系统，工艺过程如下：
1)利用轴流风机2将仓体1内的焦气送入收集总管3；
2)收集总管3中的焦气进入推流式折板截尘箱5，气体流入推流式折板截尘箱5的同时喷出VOCS吸收剂雾化液，使焦气中的焦粉与折板4间的焦油干渣粘连，去除焦气中的固态粉尘；
3)除尘后的尾气进入吸收液池8进行鼓泡吸收深度净化，去除有机废气和残留粉尘；
4)净化后的气体由吸收液池顶部出口进入上旋脊除液管10去除气体带出的液态VOCS吸收剂；
5)当推流式折板截尘箱5的气体流速降至5-10m/s后取出折板4间的焦粉与焦油干渣的混合物，进行固液两相分离。
所述混合物的固液两相分离方法是：混合物的主要成分为焦粉、干渣、VOCS吸收液，取VOCS吸收剂与混合物充分搅拌稀释，在粘度降低至10-50cP以下时放入离心机分离固液，VOCS吸收剂回收至吸收液池8。焦粉、干渣等固体可重新返回配煤阶段，充当燃料、制碳棒等。
上述步骤1)中的轴流风机2采用变频控制，与仓体1顶部压力连锁，保持仓体1顶部压力0-10Pa的微正压。以保证不影响炉内的压力。
实施例1：
一种适用于干熄焦出焦气的处理工艺，具体实施如下：
将传送带，刮板机、机尾料仓、排焦箱全部封闭为一个整体仓体1中。在仓体1底部四周设置轴流风机2，由风机将废气送入废气收集总管3。废气收集总管3与推流式折板截尘箱5连接，推流式折板截尘箱5内设多层折板4，折板间距为1000mm，折板4上满填充焦油干渣，气体流入推流式折板截尘箱5的同时喷出VOCS吸收剂雾化液，使焦粉与干渣粘连。当气体流速降至8m/s后取出混合物，分离固液两相。除尘后的尾气进入吸收液池8进行鼓泡吸收深度净化，去除有机废气和残留粉尘。
引流器及轴流风机采用变频控制，与仓体1顶部压力连锁，保持仓体1顶部压力0-10Pa的微正压，以保证不影响炉内的压力。
焦油干渣堆积密度0.45t/m3，干渣粒径50mm，堆密度480kg/m3；
混合物的主要成分为焦粉、干渣、VOCS吸收液。取适量VOCS吸收液与混合物充分搅拌稀释，在粘度降低至10cP以下时放入离心机分离固液。VOCS吸收液可回收至吸收池8，焦粉、干渣等固体可重新返回配煤阶段，充当燃料、碳棒原料等；
吸收液池8为鼓泡式吸收，其中废气由池体下部逆止曝气盘7进入，净化后顶部排出。
VOCS吸收剂为一种适用于焦化厂VOCs处置的高效环保吸收剂，其每100g组成配比为苯甲酸钠0.1g、1.0g冷甲醇、1.0g丁二醇、0.02g二乙基羟胺、0.3g聚山梨酯-80、8g增溶剂、20g液体石蜡，其余为洗油。所述增溶剂为聚乙二醇甲醚、三乙醇胺、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、乙醇中的一种或几种；
高效环保VOCS吸收剂制备过程如下：
1)在烧杯中加入适量乙醇，并用自带搅拌功能的水浴锅加热至45℃，温度稳定后加入苯甲酸钠，搅拌，在搅拌加热过程中不断加入乙醇，保证苯甲酸钠溶解即可。记为溶液A。
2)将冷甲醇、丁二醇、二乙基羟胺与液体石蜡充分搅拌后，以0.5g/min的速度边搅拌边加入溶液A，得到溶液B。此时溶液B粘度达到2670cP。
3)将溶液B搅拌加热至60℃后加入洗油，在继续搅拌过程中加入适量聚山梨酯-80及增溶剂。待混合液粘度将至15cP后，VOCS吸收剂制备完成。
本发明的一种适用于干熄焦出焦气的处理系统及工艺，以吸收-吸附、惯性碰撞、捕集原理为指导，能够对炼焦、冶金、煤炭工业的干熄焦出焦气进行高效处理。工艺简洁合理，处理效率高，投资、运营成本低，耗能及处理效果优于直接焚烧法等常见技术；操作难度较低，易于实现自动化控制。

Claims (4)

1.一种适用于干熄焦出焦气的处理系统，其特征在于，包括仓体、收集总管、推流式折板截尘箱、吸收液池、上旋脊除液管，所述仓体将干熄焦传送带、刮板机、机尾料仓、排焦箱全部封闭在一个整体仓体中，所述仓体底部设置轴流风机，轴流风机通过管道将所述仓体内的出焦气引出至收集总管，所述收集总管连接推流式折板截尘箱，所述推流式折板截尘箱的废气出口连接吸收液池底部的曝气盘，所述吸收液池上端出口连接上旋脊除液管底部入口；推流式折板截尘箱中的折板之间填充焦油干渣；吸收液池中装载VOCS吸收剂；
所述焦油干渣堆积密度0.35-0.80 t/m3，焦油干渣粒径10-50 mm；
所述VOCS吸收剂是由下述重量份数的原料制备而成：0.1-0.5份苯甲酸钠、1.0-1.5份冷甲醇、1.0-1.5份丁二醇、0.01-0.5份二乙基羟胺、0.01-0.5份聚山梨酯-80、1-10份增溶剂、20-30份液体石蜡、50-80份洗油；所述增溶剂为聚乙二醇甲醚、三乙醇胺、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、乙醇中的一种或几种；
所述推流式折板截尘箱内有交错设置的折板，推流式折板截尘箱的入口一侧设有雾化喷头，所述雾化喷头向推流式折板截尘箱内喷入VOCS吸收剂雾化液；
所述VOCS吸收剂的制备方法如下：
1）在烧杯中加入乙醇，并用自带搅拌功能的水浴锅加热至30-60℃，加入苯甲酸钠，边搅拌边继续加入乙醇，直到苯甲酸钠完全溶解，记为溶液A；
2）将冷甲醇、丁二醇、二乙基羟胺与液体石蜡充分搅拌后，以0.1-3g/min的速度边搅拌边加入溶液A，得到溶液B，溶液B粘度为2000-3000cP；
3）将溶液B搅拌加热至60-70℃后加入洗油，在继续搅拌过程中加入聚山梨酯-80及增溶剂，待混合液粘度至10-50cP后，VOCS吸收剂制备完成。
2.一种适用于干熄焦出焦气的处理工艺，其特征在于，该工艺是采用如权利要求1所述的适用于干熄焦出焦气的处理系统，工艺过程如下：
1）利用轴流风机将仓体内的焦气送入收集总管；
2）收集总管中的焦气进入推流式折板截尘箱，气体流入推流式折板截尘箱的同时喷出VOCS吸收剂雾化液，使焦气中的焦粉与折板间的焦油干渣粘连，去除焦气中的固态粉尘；
3）除尘后的尾气进入吸收液池进行鼓泡吸收深度净化，去除有机废气和残留粉尘；
4）净化后的气体由吸收液池顶部出口进入上旋脊除液管去除气体带出的液态VOCS吸收剂；
5）当推流式折板截尘箱流速降至5-10m/s后取出折板间的焦粉与焦油干渣的混合物，进行固液两相分离。
3.根据权利要求2所述的一种适用于干熄焦出焦气的处理工艺，其特征在于，所述混合物的固液两相分离方法是：取VOCS吸收剂与混合物充分搅拌稀释，在粘度降低至10-50cP以下时放入离心机分离固液，VOCS吸收剂回收至吸收液池。
4.根据权利要求2所述的一种适用于干熄焦出焦气的处理工艺，其特征在于，上述轴流风机采用变频控制，与仓体顶部压力连锁，保持仓体顶部压力≤10Pa的微正压。
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