一种煤直接液化残渣的冷却系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及煤加工领域，公开了一种煤直接液化残渣的冷却系统和方法，该系统中包括：第一冷却单元，所述第一冷却单元用于将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却，所述第一冷却通过将减压残渣引入至机械活塞夹套式冷却器中以与其中的冷却介质间接接触而进行；第二冷却单元，所述第二冷却单元用于将经所述第一冷却后的减压残渣进行第二冷却，所述第二冷却通过将经所述第一冷却后的减压残渣引入至气体冷却器中以与其中的冷却介质直接或间接接触而进行。通过采用本发明专利技术前述的煤直接液化残渣的冷却系统和冷却方法，能够大量减少冷却水等公用工程的消耗，具有显著的节能节水效果。而且，本发明专利技术的方法能够避免工业废水的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种煤直接液化残渣的冷却系统和方法
本专利技术涉及煤加工领域，具体地，涉及一种煤直接液化残渣的冷却系统和一种煤直接液化残渣的冷却方法。
技术介绍
在煤炭直接液化工程中，煤炭在直接液化反应器中加氢后大部分生成馏分分布较宽的液体油、少量气体和水等，其它馏分较重的油和所有固体物料包括原料油煤浆中的催化剂、煤中的灰分(无机矿物质)、未反应的煤炭等经减压蒸馏进行固液分离，包括溶剂组分和馏程较重的油从减压塔侧线和塔顶馏出外，更重一些的重质油和沥青类物质(主要是沥青烯和前沥青烯)与所有固体物质从减压塔底排出，这一部分物质(俗称煤液化残渣)经冷却、固化后作为煤液化的主要副产品；煤液化残渣的产率约占原料煤进料的30wt％左右。煤炭直接液化厂直接液化单元的工艺装置从功能上可以分为三个系统：煤浆制备系统、液化反应系统、油品分离及液化残渣成型系统(煤炭直接液化工艺与工程，吴秀章、舒歌平、李克建、谢舜敏，2015，科学出版社，689-710)。煤炭直接液化残渣成型系统是将由煤液化装置单元来的约323℃、1.2MPa的液态油渣以约82t/h通过管道进入14台油渣成型机。这14台油渣成型机采用单钢带冷却，正常工况下，液态油渣通过机头加料装置均匀落在钢带表面；钢带背面喷洒循环水，间接冷却油渣。在钢带运行过程中，直接液化残渣温度逐渐降低并跨越软化点固化为3-5mm厚度的片状固体，经过装置尾部的破碎装置将其破碎为不规则片状，通过裤衩管落入皮带输送机，皮带输送机共两台，一开一备。从以上工艺流程中可以看出，目前的直接液化装置液化残渣成型系统通过在钢带下表面喷洒冷却水对直接液化残渣进行降温，而直接液化残渣自煤液化装置单元来时温度约为323℃，其所蕴含的余热为中高温位余热，均被冷却水带走；同时，由于直接液化装置液化残渣处理量约为82t/h，进料温度高，冷却水被高温液化残渣加热后蒸发散失到大气中，造成工厂冷却水水资源的大量浪费；另外，在液化残渣被冷却水间接接触冷却的过程中，冷却水不可避免地与液化残渣直接接触，造成冷却水被液化残渣中有机物污染，工厂后续的污水处理系统处理量增加，进一步造成能量的浪费和经济效益的降低。直接液化残渣在利用过程中的一个主要问题是：其在一定温度段下的高黏度表现使输运设备常常堵塞，影响连续运行。NakagamaT等[NakagamaT，SugiyamaI，SakawaM.Fluidityofcoalliquefactionresidue[J].JournalofJapanInstitutionofEnergy，1993，72(10):977.]认为，液化残渣内灰分含量与碳含量对其黏性有比较显著的影响。陈明波等[陈明波，王彬，赵奇，等.煤直接液化残渣焦化特性研究[J].洁净煤技术，2005，11(1):29-33]在神华煤液化残渣中配入40重量％原煤之后，混合物黏结系数仍在70以上。任英杰等[任英杰，魏安岭，张德祥，等.煤加氢液化残渣的流变特性研究[J].燃料化学学报，2007，35(3):262-267]开展了液化残渣流变性实验，认为直接液化残渣属于剪切变稀的非牛顿假塑性流体，非牛顿指数n是随温度升高而减小的，也就是说，高温下直接液化残渣的性质接近牛顿流体。在低温度段下，直接液化残渣的表观黏度对温度非常敏感，随温度上升下降很快，升温过程中没有出现黏度峰，主要影响因素是固体含量。CN102399564A公开了一种处理煤直接液化残渣的系统和方法，该现有技术的方法充分利用了旋流分离器结构紧凑、简单、投资成本低、操作方便、可靠性高的优点，将旋流分离作为压滤和精密过滤的前处理，大大提高了过滤器的分离和操作性能，实现了液化残渣中液化油、沥青类物质和固相残渣的分离，便于后续对该资源的充分利用。CN104845652A公开了一种煤直接液化残渣的处理方法，该方法采用萃取溶剂对煤直接液化残渣进行萃取，得到萃取混合物；对萃取混合物采用三级固液分离，分别得到一级沥青、二级沥青和三级沥青。三种沥青产品因具有不同的物性而能够在不同的场合被应用。这既能够避免因分别提出非馏出液化油和沥青类物质带来的成本高、分离不充分问题，还能够提供应用需求制备出特定的沥青产品。从而能够在降低生产成本的前提下显著提高煤液化残渣中的沥青附加收益值，使煤液化残渣得到综合充分的回收利用。CN105087058A公开了一种煤液化残渣的分离方法及分离系统，涉及煤化工残渣处理领域，解决了可连续化操作问题，方法包括以下步骤：将煤液化残渣与萃取溶剂进行混合，形成萃取混合物；第一过滤过程，向第一过滤器中通入所述萃取混合物，得到滤液和滤饼；第二过滤过程，向第二过滤器中通入所述萃取混合物，得到滤液和滤饼；第一除滤饼过程，清除第一过滤器中的滤饼；第二除滤饼过程，清除第二过滤器中的滤饼；将所述滤液进行蒸馏，得到重质油与沥青质的混合物以及回收萃取剂；所述第一过滤过程结束时，所述第二过滤过程开始；所述第二过滤过程结束时，所述第一过滤过程开始。上述现有技术均为液化残渣的处理系统或者方法，针对如何回收液化残渣余热方面尚未有人研究，因此，有必要提供一种可为液化残渣的余热回收提供更多的节能和经济效益的方法或系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可为液化残渣的余热回收提供更多的节能和经济效益的方法。更具体地，本专利技术的目的是克服现有技术的方法无法解决如何在将由减压塔底排出的残渣冷却成型过程中降低能耗的问题的缺陷，提供一种能够大量回收高温的残渣冷却过程中释放的热量，并且显著地降低冷却水的消耗量，以及避免产生污染废水的煤直接液化残渣的冷却系统和方法。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种煤直接液化残渣的冷却系统，该系统中包括：第一冷却单元，该第一冷却单元包括机械活塞夹套式冷却器，所述第一冷却单元用于将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却，所述第一冷却通过将减压残渣引入至第一冷却单元中的机械活塞夹套式冷却器中以与其中的冷却介质间接接触而进行；以及第二冷却单元，该第二冷却单元包括气体冷却器，所述第二冷却单元用于将经所述第一冷却后的减压残渣进行第二冷却，所述第二冷却通过将经所述第一冷却后的减压残渣引入至第二冷却单元中的气体冷却器中以与其中的冷却介质直接或间接接触而进行。第二方面，本专利技术提供一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣引入至包括机械活塞夹套式冷却器的第一冷却单元中进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与所述第一冷却单元中的机械活塞夹套式冷却器中的冷却介质间接接触而进行，所述第一温度低于所述减压残渣的固化温度且高于110℃；(2)将经所述第一冷却后的减压残渣引入至含有气体冷却器的第二冷却单元中进行第二冷却至第二温度，所述第二冷却通过将经所述第一冷却后的减压残渣与所述第二冷却单元中的气体冷却器中的冷却介质间接接触而进行，所述第二温度为80℃以下。优选情况下，所述第一冷却单元中进一步包括螺旋套管式换热器，该螺旋套管式换热器设置在所述机械活塞夹套式冷却器的上游，使得来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣在进入所述第一冷却单元后先进入螺旋套管式换热器中进行冷却A以冷却至210℃以上，然后再进入所述机械活塞夹套式冷却器中进行冷却B以冷却至所述第一温度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤直接液化残渣的冷却系统，其特征在于，该系统中包括：第一冷却单元，该第一冷却单元包括机械活塞夹套式冷却器，所述第一冷却单元用于将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却，所述第一冷却通过将减压残渣引入至第一冷却单元中的机械活塞夹套式冷却器中以与其中的冷却介质间接接触而进行；以及第二冷却单元，该第二冷却单元包括气体冷却器，所述第二冷却单元用于将经所述第一冷却后的减压残渣进行第二冷却，所述第二冷却通过将经所述第一冷却后的减压残渣引入至第二冷却单元中的气体冷却器中以与其中的冷却介质直接或间接接触而进行。

【技术特征摘要】
1.一种煤直接液化残渣的冷却系统，其特征在于，该系统中包括：第一冷却单元，该第一冷却单元包括机械活塞夹套式冷却器，所述第一冷却单元用于将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣进行第一冷却，所述第一冷却通过将减压残渣引入至第一冷却单元中的机械活塞夹套式冷却器中以与其中的冷却介质间接接触而进行；以及第二冷却单元，该第二冷却单元包括气体冷却器，所述第二冷却单元用于将经所述第一冷却后的减压残渣进行第二冷却，所述第二冷却通过将经所述第一冷却后的减压残渣引入至第二冷却单元中的气体冷却器中以与其中的冷却介质直接或间接接触而进行。2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述第一冷却单元中进一步包括螺旋套管式换热器，该螺旋套管式换热器设置在所述机械活塞夹套式冷却器的上游，使得来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣先进入螺旋套管式换热器中进行冷却A，然后再进入所述机械活塞夹套式冷却器中进行冷却B。3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，所述第一冷却单元中进一步包括第一管线，所述螺旋套管式换热器通过所述第一管线与所述机械活塞夹套式冷却器连通，使得由所述机械活塞夹套式冷却器中进行的冷却B后产生的升温介质通过该第一管线进入所述螺旋套管式换热器中以作为冷却A中的冷却介质。4.根据权利要求2或3所述的冷却系统，其中，所述第一冷却单元中进一步包括第二管线，所述螺旋套管式换热器通过所述第二管线与所述机械活塞夹套式冷却器连通，使得由所述螺旋套管式换热器中进行的冷却A后产生的升温介质经换热后通过该第二管线进入所述机械活塞夹套式冷却器中以作为冷却B过程中的冷却介质。5.一种煤直接液化残渣的冷却方法，该方法包括：(1)将来自煤直接液化的减压塔底的减压残渣引入至包括机械活塞夹套式冷却器的第一冷却单元中进行第一冷却至第一温度，所述第一冷却通过将减压残渣与所述第一冷却单元中的机械活塞夹套式冷却器中的冷却介质间接接触而进行，所述第一温度低于所述减压残渣的固化温度且高于110℃；(2)将经所述第一冷却后的减压残渣引入至含有气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国涛，巴黎明，李初福，郜丽娟，张朝环，张峰，孙永伟，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11