1.本实用新型涉及焦炉煤气净化技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气深度净化的预处理系统。


背景技术：

2.焦炉煤气是炼焦过程中得到的重要副产品，近些年对焦炉煤气的组成成分的研究已经相当成熟。焦炉煤气属于中热值然气，氢气含量50％～60％，甲烷22％～24％，其中包含巨大的利用价值。在生产焦炭的同时会产生大量焦炉煤气，如果按照生产1吨焦炭产生430立方米的焦炉煤气计算，我国全年焦炉煤气发生量基本维持在1800亿立方米，其中45
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50％左右的焦炉煤气返回焦炉，剩余的焦炉煤气相当于国家“西气东输”设计年输气量的2倍以上。因此，如何回收利用好焦炉煤气对实现资源的循环利用和经济的可持续发展具有重要意义。在焦炉煤气综合利用之前焦炉煤气的净化就成了重中之重。
3.在焦炉煤气综合利用生产化学品时，对脱硫、脱萘等杂质的精度不够，不能保证后续系统的安
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稳
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常
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满
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优运行，主要表现在以下三个方面：
4.(1)焦炉气含硫、氨超标影响后续净化及合成的正常运行。
5.一般焦炉煤气只是作为燃料气来使用时，要求h2s低于500mg/nm3，氨含量低于100mg/nm3，但实际运行中酸气和氨时有超标现象，影响后系统稳定运行。随着焦化规模扩大，产业集聚化，焦炉煤气成为重要的化工原料气来使用，焦炉煤气用途的改变，就造成了原设计指标远不能满足现使用指标要求。
6.(2)焦炉煤气中含焦油和萘严重影响压缩机正常运行，主要原因是焦炉煤气夹带焦油、萘含量高，压缩时气温升高焦油气化结焦；以及萘冷凝结晶，造成压缩机萘堵，使压缩机无法正常运行，甚至被迫停修，有时仅开1
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2天就要停车抢修，使生产十分被动，往往都是1开2备或1开3备的局面。
7.(3)由于粗脱硫不正常造成精脱硫的脱硫剂提前失效，影响生产操作，主要是硫穿透，被迫提前更换脱硫剂，由此发生的脱硫剂更换频繁，运行费用增加。


技术实现要素：

8.为解决焦炉煤气综合利用之前其中的杂质会影响后系统稳定运行、会造成压缩机堵塞以及会造成精脱硫的脱硫剂提前失效而增加运行费用的技术问题，本实用新型提供一种焦炉煤气深度净化的预处理系统。
9.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
10.一种焦炉煤气深度净化的预处理系统，其包括预洗塔、四相分离器、循环泵和换热器，所述预洗塔为超重力旋转装置，四相分离器为卧式三堰型气
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液
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液
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液分离器，其中：预洗塔的气相进口与洗脱苯后的焦炉煤气管道连接，预洗塔的液相出口与四相分离器的进料口连接，四相分离器的中间相流体出口与循环泵的进液口连接，循环泵的出液口与换热器的进液口连接，换热器的出液口与预洗塔的液相进口连接。
11.可选地，所述预洗塔包括传动装置、转轴和预洗壳体，传动装置与转轴一端连接，转轴另一端连接有转子，转子设于预洗壳体内腔的中下部，预洗壳体的顶部中间连接有气体出口，预洗壳体的底部连接有液相出口，预洗壳体的一侧底部连接有气相进口，预洗壳体的另一侧中上部连接有液相进口，液相进口连接有l形液体管道，l形液体管道的竖直管延伸至转子中部，l形液体管道的竖直管上安装有若干个液相喷嘴，预洗壳体内腔的顶部设有除沫器，除沫器底部与转子顶部之间安装有分隔板，转子顶部中间与分隔板之间通过第一密封垫密封，转子底部中间两侧与转轴之间分别通过第二密封垫和第三密封垫密封，转子内部填充有填料层。
12.可选地，所述四相分离器包括分离壳体，分离壳体内腔从左至右分为入口段ⅰ、沉降分离段ⅱ和采集段ⅲ；所述入口段ⅰ设置有气液分离器、挡板和镇静板，进料口设于分离壳体外部并与分离壳体顶部连接，气液分离器安装于进料口下面，镇静板底端与分离壳体底部连接，挡板顶端与分离壳体顶部连接并位于气液分离器和镇静板之间；所述沉降分离段ⅱ安装有聚结器；所述采集段ⅲ设置有重相流体溢流堰、重相流体收集槽、轻相流体收集槽和中间相流体溢流堰，重相流体溢流堰设置于聚结器一侧并与分离壳体底部连接，重相流体收集槽顶端与分离壳体底部连接并位于聚结器与重相流体溢流堰之间，重相流体收集槽侧壁的顶部和底部各安装有一个第一液位计，重相流体收集槽底部连接有重相流体出口，重相流体收集槽上方的分离壳体顶部和底部各安装有一个第二液位计，轻相流体收集槽设置于重相流体溢流堰一侧，轻相流体收集槽的前墙为轻相流体溢流堰，轻相流体溢流堰的高度低于轻相流体收集槽的后墙的高度，轻相流体收集槽内的顶部和底部各设有一个第三液位计，轻相流体收集槽底部连接有轻相流体出口，轻相流体出口位于分离壳体外部，轻相流体收集槽上方设置有除雾器，气相出口设于分离壳体外面并与除雾器连接，中间相流体溢流堰设置于轻相流体收集槽一侧并与分离壳体底部连接，中间相流体溢流堰与分离壳体尾部的空间形成中间相流体收集槽，中间相流体溢流堰一侧的顶部和底部各设有一个第四液位计，中间相流体溢流堰一侧的分离壳体底部连接有中间相流体出口。
13.可选地，所述入口段ⅰ、沉降分离段ⅱ和采集段ⅲ的长度比例为1：3.2
‑
4.2：2。
14.可选地，所述镇静板顶端与位于分离壳体顶部的第二液位计处于同一水平面；所述挡板底端高于镇静板顶端400
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500mm，挡板底端低于气液分离器底端不小于200mm。
15.可选地，所述聚结器的高度与轻相流体溢流堰的高度相同，所述重相流体溢流堰的高度高出轻相流体收集槽底端200
‑
500mm，轻相流体溢流堰高度为四相分离器直径的1/2
‑
3/4，轻相流体收集槽的后墙高度高出除雾器底端200mm，中间相流体溢流堰的高度比轻相流体溢流堰的高度低20
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100mm。
16.本实用新型的有益效果是：
17.通过设置预洗塔、四相分离器、循环泵和换热器，并设置预洗塔为超重力旋转装置，使得洗脱苯后的焦炉煤气可以在预洗塔内通过超重力旋转技术进行进行杂质的脱除，通过该系统及方法可以深度脱除脱苯后的焦炉气内的尘、苯、焦油、萘、氨和硫等有害物质，解决了焦炉煤气中的硫、氨超标会影响后系统的稳定运行的问题，，能够提高系统运行的稳定性；还解决了焦炉煤气中的焦油、萘会造成压缩系统堵塞的问题，避免在后续工段可能造成的堵塞异常；还解决了传统工艺中粗脱硫不正常会造成精脱硫的脱硫剂提前失效而增加运行费用的问题，满足了焦炉煤气增压输送以及后续的深度净化需求，达到了生产化学品
合成系统净化需要的目的。本实用新型具有投资少，设备体积和占地面积小，脱除焦炉煤气中焦油尘、萘等杂质效率高、能耗低、洗涤效率高等优点。
附图说明
18.图1是本实用新型的系统组成示意图。
19.图2是图1中预洗塔的结构示意图。
20.图3是图1中四相分离器的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细描述。
22.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种焦炉煤气深度净化的预处理系统，其包括预洗塔1、四相分离器2、循环泵3和换热器4，所述预洗塔1为超重力旋转装置，四相分离器2为卧式三堰型气
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液
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液
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液分离器，其中：预洗塔1的气相进口103与洗脱苯后的焦炉煤气管道连接，预洗塔1的液相出口102与四相分离器2的进料口201连接，四相分离器2的中间相流体出口205与循环泵3的进液口连接，循环泵3的出液口与换热器4的进液口连接，换热器4的出液口与预洗塔1的液相进口109连接。
23.本实用新型的系统应用在焦炉煤气深度净化(脱硫)前，即在焦炉煤气初冷、电捕焦油、预冷、脱硫、中间冷却、除氨、终冷和洗脱苯后进行预处理，以脱除洗脱苯后的焦炉煤气中所含的尘、苯、焦油、萘、氨以及各种形态硫等杂质，以满足焦炉煤气增压输送以及后续的深度净化，达到生产化学品合成系统净化的需要。
24.可选地，如图2所示，所述预洗塔1包括传动装置101、转轴115和预洗壳体108，传动装置101与转轴115一端连接，转轴115另一端连接有转子104，转子104设于预洗壳体108内腔的中下部，预洗壳体108的顶部中间连接有气体出口107，预洗壳体108的底部连接有液相出口102，预洗壳体108的一侧底部连接有气相进口103，预洗壳体108的另一侧中上部连接有液相进口109，液相进口109连接有l形液体管道，l形液体管道的竖直管延伸至转子104中部，l形液体管道的竖直管上安装有若干个液相喷嘴111，预洗壳体108内腔的顶部设有除沫器106，除沫器106底部与转子104顶部之间安装有分隔板105，转子104顶部中间与分隔板105之间通过第一密封垫110密封，转子104底部中间两侧与转轴115之间分别通过第二密封垫112和第三密封垫113密封，转子104内部填充有填料层114。
25.可选地，如图3所示，所述四相分离器2包括分离壳体218，分离壳体218内腔从左至右分为入口段ⅰ、沉降分离段ⅱ和采集段ⅲ；所述入口段ⅰ设置有气液分离器206、挡板207和镇静板208，进料口201设于分离壳体218外部并与分离壳体218顶部连接，气液分离器206安装于进料口201下面，镇静板208底端与分离壳体218底部连接，挡板207顶端与分离壳体218顶部连接并位于气液分离器206和镇静板208之间；所述沉降分离段ⅱ安装有聚结器209；所述采集段ⅲ设置有重相流体溢流堰217、重相流体收集槽219、轻相流体收集槽220和中间相流体溢流堰216，重相流体溢流堰217设置于聚结器209一侧并与分离壳体218底部连接，重相流体收集槽219顶端与分离壳体218底部连接并位于聚结器209与重相流体溢流堰217之间，重相流体收集槽219侧壁的顶部和底部各安装有一个第一液位计213，重相流体收集槽219底部连接有重相流体出口203，重相流体收集槽219上方的分离壳体218顶部和底部各安
装有一个第二液位计212，轻相流体收集槽220设置于重相流体溢流堰217一侧，轻相流体收集槽220的前墙为轻相流体溢流堰214，轻相流体溢流堰214的高度低于轻相流体收集槽220的后墙215的高度，轻相流体收集槽220内的顶部和底部各设有一个第三液位计210，轻相流体收集槽220底部连接有轻相流体出口204，轻相流体出口204位于分离壳体218外部，轻相流体收集槽220上方设置有除雾器222，气相出口202设于分离壳体218外面并与除雾器222连接，中间相流体溢流堰216设置于轻相流体收集槽220一侧并与分离壳体218底部连接，中间相流体溢流堰216与分离壳体218尾部的空间形成中间相流体收集槽221，中间相流体溢流堰216一侧的顶部和底部各设有一个第四液位计211，中间相流体溢流堰216一侧的分离壳体218底部连接有中间相流体出口205。
26.其中，气液分离器206和镇静板208是入口段ⅰ的常规部件，其中气液分离器206的主要功能是实现气
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液预分离，实际应用中可有多种形式，其作用是把液体在填料顶部或某一高度上进行均匀的初始分布或再分布，用来提高传质、传热的有效表面，改善相间接触，从而提高塔的分离效率。镇静板208的主要作用是减缓入口段ⅰ液相区的两相波动，也兼有液
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液
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液预分离的功能，但主要是抑制波动为沉降分离段ⅱ提供稳定的操作条件。聚结器209主要是通过促进轻相(比如油滴)在板面的聚结来提高分离效率，同时也具有抑制沉降分离段ⅱ液相区波动的功能。
27.可选地，所述入口段ⅰ、沉降分离段ⅱ和采集段ⅲ的长度比例为1：3.2
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4.2：2。
28.可选地，所述镇静板208顶端与位于分离壳体218顶部的第二液位计212处于同一水平面；所述挡板207底端高于镇静板208顶端400
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500mm，挡板207底端低于气液分离器206底端不小于200mm。
29.可选地，所述聚结器209的高度与轻相流体溢流堰214的高度(h1)相同，所述重相流体溢流堰217的高度高出轻相流体收集槽220底端200
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500mm，轻相流体溢流堰214高度为四相分离器直径的1/2
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3/4，轻相流体收集槽220的后墙215高度(h2)高出除雾器222底端200mm，中间相流体溢流堰216的高度(h3)比轻相流体溢流堰214的高度低20
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100mm。
30.通过在采集段ⅲ设置了重相流体溢流堰217、轻相流体溢流堰214和中间相流体溢流堰216三块溢流堰板和重相流体收集槽219、轻相流体收集槽220和中间相流体收集槽221三个液相收集槽，因此四相分离器2采集段ⅲ的长度大于普通分离器，但也因为如此设置，使得操作过程中的液
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液界面得到较好的控制，从而保证分离过程的稳定进行，从而减小或避免了工况波动对沉降分离段ⅱ过程的影响。本实用新型实施例中四相分离器2的液
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液界面的控制源于两个方面：一是三块溢流堰板和三个液相收集槽结构使液
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液界面同时受到轻相/中间相和重相流体静压的控制，因而比较稳定；二是轻相流体收集槽220和中间相流体收集槽221为操作过程中上、下游(进、出口)流量的波动提供了缓冲空间，从而减小或避免了工况波动对沉降段分离过程的影响。通过设置镇静板208及聚结器209等部件，确保较低的横向流速使得液相区流体有足够的停留时间实现液
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液
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液沉降分离，同时有利于分散相的沉降或浮升，还减少液相区的波动，缩短分离时间，减小设备尺寸。
31.本实用新型之所有采用图3所示的四相分离器2，是综合考虑实际分离工况下沉降分离段ⅱ末端的压力分布的影响因素包括：轻相流体溢流堰214高度和三堰板的高差、溢流堰顶的液层厚度和溢流堰顶的液层流速和轻相收集槽220底部的流动阻力而作出的。
32.上述焦炉煤气深度净化的预处理系统的焦炉煤气深度净化的预处理方法，包括如
下步骤：
33.s1，将洗脱苯后的焦炉煤气与煤气洗涤剂分别通过预洗塔1的气相进口103和液相进口109引入预洗塔1。
34.洗脱苯后的焦炉煤气中包括尘、苯、焦油、萘、氨以及各种形态硫等杂质。其中，焦油尘含量5～15mg/m3，萘含量10～200mg/m3，氨含量15～100mg/m3，硫含量小于500mg/m3。
35.s2，在预洗塔1内，煤气洗涤剂经液相喷嘴111均匀分布后进入填料层114，在传动装置101、转轴115和转子104作用下，煤气洗涤剂被分裂成液体微元(液膜、液丝和液滴)并与洗脱苯后的焦炉煤气逆流接触来脱除洗脱苯后的焦炉煤气中的杂质。
36.由于预洗塔1为超重力旋转装置，使得本实用新型实施例是利用超重力旋转技术来进行杂质的脱除的，重力旋转技术的切割粒径达到10
‑8m的数量级，煤气洗涤剂经过填料层114后的粒径几乎达到分级级别，再在超重力旋转装置中聚集后与杂质一并脱出。利用超重力旋转技术，可以强化洗涤效果，降低洗涤的粒径切割尺寸，同时通过液相喷雾和超重力作用下，液滴分布更加均匀，与焦炉煤气中杂质接触面更大，从而提升洗脱效果。超重力旋转装置具有良好的粒子捕集效果、气相压降小，旋转填料不易堵塞等特点，以此来达到深度脱除洗脱苯后的焦炉煤气内的尘、苯、焦油、萘和氨等有害物质，满足焦炉煤气增压输送以及后续的深度净化，达到生产化学品合成系统净化需要的目的。
37.实践证明，经过该种方式处理后，对灰尘的捕集效率达到99％以上，能够完全除去3μm以上的颗粒；对萘的脱除率80％以上；对焦油和尘的脱除率60％以上，对有机硫脱的除率达到85％以上；对氨的脱除率达到50％以上；对苯的脱除率达到50％以上。
38.s3，脱除杂质后的焦炉煤气经过除沫器106除沫后得到预处理后的焦炉煤气，脱除杂质后的煤气洗涤剂被甩至预洗壳体108内壁并由液相出口102流入四相分离器2。
39.脱除杂质后的煤气洗涤剂富含焦油尘、萘、氨等杂质。
40.s4，四相分离器2对脱除杂质后的煤气洗涤剂进行气液分离，分离得到的中间相作为煤气洗涤剂经循环泵3加压和换热器4换热至15～20℃后作为煤气洗涤剂循环使用，分离得到的轻相和重相作为产品送入管区，分离得到的气相集中收集后处理。
41.可选地，所述预洗塔1的操作条件为：操作温度15～20℃、操作压力3～6kpa、填料比表面积500～4000m2/m3，填料旋转频率30～60hz，气液比1000～6000。
42.可选地，所述填料层114的孔隙率80％～99％；填料层114的填料采用大波纹丝网填料和小波纹丝网填料。在靠近转轴115处设置长度占预洗壳体108半径5％～10％长度的小波纹填料，优选为5％～8％。大波纹丝网填料的平均孔径为5～10mm，优选为4～8mm；小波纹丝网填料的平均孔径为1～5mm，优选为2～4mm。这种填料方式有利于液相洗涤液的均匀雾化，提高对杂质的捕集效果，大波纹填料可以减小气液相阻力，提高填料的抗堵塞能力。
43.可选地，所述煤气洗涤剂为脱盐水、甲醇、乙醇、粗苯、洗油、焦油中的一种、两种或两种以上的组合。
44.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。