[发明专利]一种固体颗粒分离、冷却一体化装置及其处理方法

说明书

本发明提供了一种固体颗粒分离、冷却一体化装置及其处理方法，所述装置自上而下包括分离段和冷却段，所述分离段设有气固分离器，所述冷却段设有换热管，所述装置下部设有流化气入口。所述方法包括：经气固分离得到的固体颗粒在流化状态下直接进行冷却，得到冷却后固体颗粒。本发明所述装置可以将分离后处于流化态的固体颗粒直接进行冷却，减少了固体颗粒失流化后再流化的操作，有效换热面积大，冷却效果好；所述装置结构简单，冷却段可调节性强，操作简便，成本较低，适用范围广。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，涉及一种固体颗粒分离、冷却一体化装置及其处理方法，尤其涉及一种粉焦分离、冷却一体化装置及其处理方法。

背景技术

随着能源短缺和环境污染问题的日趋严峻，发展高效利用化工原料的技术成为人们的共识。煤炭是一种重要的化工原料，实现煤炭资源的合理转化、有效利用是目前的研究焦点之一。其中，粉焦冷却是粉煤热解工艺中的关键性环节，需要将粉焦与热解油气分离后冷却，以便后续的包装、输送与利用。

目前，设计采用的粉焦冷却方式主要有两种，流态化冷却和柱塞流板片式换热冷却。流态化冷却是借鉴催化裂化外取热器的结构形式，采用的粉焦外冷却装置，其结构示意图如图1所示，外冷却器中流化气A从底部进入，流化粉焦颗粒，流化气上行粉焦下行，到达顶部成为流化气B，流化气B的流量相对较大，气体中含有细粉焦，温度相对较高，其理想去处是进入沉降器气提段下部，问题是该气体可能会携带部分粉焦进入沉降器，而且设计过程中沉降器与外冷却器之间的压力平衡需要严格核算，而在实际运行过程中所需的流化气流量是需要根据换热情况进行调节的，这就给设计工作带来困难，无法准确计算。若该流化气采用自身循环方式则需要增加高温过滤器、气体冷却器、循环风机等一套气体循环系统，同时还需要设置该气体循环的压力控制系统以保证冷却器与沉降器之间的压力平衡，实现起来较为困难。同时，采用外冷却器时，粉焦在转移过程中易失流化，还需要在外冷却器内再次流化，使得有效换热面积减小，成本提高。

CN 103113905 A公开了煤粉复合干馏装置及方法，所述装置中热载体立管的一端与提升管反应器连接、另一端与烧炭器连接，烧炭器中的一部分高温半焦由热载体立管输入至提升管反应器中，反应后分离还可返回烧炭器，另一部分高温半焦经排料立管进入半焦冷却器中冷却后排入半焦储罐，同时半焦还可以在烧炭器和取热器间循环，但该装置并未涉及半焦具体的冷却过程以及流化气的使用，同时结构较为复杂。

另外，柱塞流板片式冷却器的换热板采用激光焊接后液压成型，在粉体冷却上有其独特之处，多层换热板的错层布置实现物料与换热板之间的表面更新，可以很好地解决粉体的换热问题。但应用于粉焦冷却时存在一些问题：设备不能承受压力，需要新设计压力壳与其匹配；粉体柱塞流在改变结构形式后如何保障换热效果仍需要研究。由于板片结构的特点，其冷却介质必须是液态水，且需要防止水的汽化以避免损坏板片，在运行过程中如果出现粉焦流量控制异常时也可能导致对板片的伤害。同时，粉焦中可能存在少量的焦油和水蒸汽在低温下析出的风险，粉焦下行过程中速度极低(约为0.01m/s)，无法实现板片的自清洁，因此存在无法长周期运行的风险。

综上所述，粉焦冷却装置的设计需要满足能够使得粉焦一直处于流化状态，且装置结构简单，易于调控，成本较低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种固体颗粒分离、冷却一体化装置及其处理方法，所述装置可以将固体颗粒分离出来后直接在流化状态下进行冷却，避免固体颗粒失流化后再流化的过程，增加了有效换热面积，简化装置，降低了装置及操作成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种固体颗粒分离、冷却一体化装置，所述装置自上而下包括分离段和冷却段，所述分离段设有气固分离器，所述冷却段设有换热管，所述装置下部设有流化气入口。