一种减少焦油粘附的方法及其应用技术

本发明专利技术属于焦油收集领域，并具体公开了一种减少焦油粘附的方法及其应用。该方法具体为：当烟气温度为300℃以下时，在管道外侧涂覆纳米有机复合疏油涂层；当烟气温度为300℃～400℃时，在管道外侧涂覆金属氧化物疏油涂层；当烟气温度为400℃～450℃时，在管道外侧涂覆SiO2疏油涂层；当烟气温度为450℃以上时，在管道外侧涂覆NiCr合金疏油涂层。本发明专利技术考虑到焦油不同组分露点温度、黏度以及酸腐蚀性存在较大差异，进而根据烟气温度不同选择不同类别的涂层进行防护，以此实现多功能多环境应用。以此实现多功能多环境应用。以此实现多功能多环境应用。

【技术实现步骤摘要】
一种减少焦油粘附的方法及其应用


[0001]本专利技术属于焦油收集领域，更具体地，涉及一种减少焦油粘附的方法及其应用。

技术介绍

[0002]热解是固体燃料利用较为理想的技术，固体燃料(包括煤、生物质、污泥及固体废弃物)在无氧/缺氧条件下热解时，会生成固、液、气三态产物。其中冷凝器是固体燃料热解工艺中收集液相产物的关键设备，其中管壳式冷凝器应用最为广泛。液相产物，如焦油，在冷凝器中迅速冷却，会部分附着在冷凝器换热管外壁上，结合灰和炭颗粒形成焦油渣等堵塞物，严重影响热交换效率且焦油渣进入后部工序会导致管道堵塞和设备停机。因此，必须采取措施来解决冷凝器的焦油粘附问题。
[0003]目前，涂层防护技术被认为是减少焦油粘附的有效手段，其中疏油涂层由于其特殊浸润特性而具有良好的疏油性能，对油污起到防护作用，在生活及工业中具有广阔的应用前景，可应用于冷凝器换热管管壁来缓解冷凝器的焦油粘附问题，减少其清洗频率。但是现有的疏油涂层，一般应用于200℃以下低温或常温环境中，并且主要用于组分简单的石油或润滑油等的防护，大多不具备防酸防腐蚀性。而焦油冷凝环境高温区温度高达500℃，且焦油组分极其复杂，具备较强腐蚀性，故现有疏油涂层很难应用于焦油冷凝环境防护。因此，开发可在焦油冷凝环境中使用的耐高温耐腐蚀的疏油涂层是主要研究方向。
[0004]在焦油冷凝收集领域，CN2017104673220中公开了一种高附着力耐磨耐温超双疏自清洁表面涂层及其制备方法，该方法制备的涂层仅可在200℃以下保持较强疏油性能，无法应用于焦油冷凝的高温环境，且仅测试了单一有机物下的疏油性能，无法得知复杂组分下以及腐蚀组分下的疏油性能。CN2020114719345中公开了一种动态疏油的硅氧烷自富集环氧涂料及其制备方法和应用，该种涂料由包括聚硅氧烷、环氧树脂、3
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氨丙基三乙氧基硅烷和有机溶剂的原料制备得到，在100℃下具有较好热稳定性，可耐酸碱腐蚀，但也无法应用于焦油冷凝的高温环境。CN2019103279673中公开了一种耐溶剂耐腐蚀的超疏水、疏油自清洁涂层及其制备方法，亦仅耐酸碱腐蚀不耐高温，无法应用于焦油冷凝的高温环境。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本专利技术提供了一种用于减少焦油粘附的方法及其应用，其中通过根据焦油特性对管道外侧的涂层进行选择，能够有效减少焦油粘附。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种减少焦油粘附的方法，该方法具体为：当烟气温度为300℃以下时，在管道外侧涂覆纳米有机复合疏油涂层；当烟气温度为300℃～400℃时，在管道外侧涂覆金属氧化物疏油涂层；当烟气温度为400℃～450℃时，在管道外侧涂覆SiO2疏油涂层；当烟气温度为450℃以上时，在管道外侧涂覆NiCr合金疏油涂层。
[0007]作为进一步优选的，所述纳米有机复合疏油涂层的配方为：以环氧树脂为基体，掺
杂2.5wt％～5wt％的碳纳米管、2.5wt％～5wt％的聚丙烯酰胺以及1wt％～10wt％的聚苯胺，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。
[0008]作为进一步优选的，所述金属氧化物疏油涂层的配方为：45wt％～55wt％纳米WO3掺杂3.5wt％的碳纳米管、5wt％～10wt％的ZnO、7.5wt％～12.5wt％的TiO2、6.5wt％～14wt％的CuO以及15wt％～30wt％的SiO2，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。
[0009]作为进一步优选的，所述SiO2疏油涂层的配方为：55wt％～65wt％的纳米SiO2掺杂聚苯硫醚，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。
[0010]作为进一步优选的，所述NiCr合金疏油涂层的配方为：45wt％～85wt％的Ni和8wt％～45wt％的Cr掺杂0.01wt％～8wt％的Mo、4wt％～10wt％的Fe以及2wt％～5wt％的Si，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。
[0011]按照本专利技术的另一方面，提供了一种上述减少焦油粘附的方法在焦油冷凝器中的应用。
[0012]作为进一步优选的，所述冷凝组件包括一号缸、二号缸、冷凝管路、输气管路和焦油回收器，所述一号缸和二号缸的内部分别设置有换热管，所述换热管的外壁根据烟气温度涂覆有相应的疏油涂层，并且两组换热管分别与所述冷凝管路连接，以交替通入冷凝介质；所述输气管路分别与所述一号缸和二号缸连接，并且其出口与所述焦油回收器连接，以向所述一号缸和二号缸交替通入烟气并在所述冷凝介质的作用下进行焦油冷凝，然后在焦油回收器中进行收集；所述清洗组件包括蒸汽发生器和蒸汽管路，所述蒸汽发生器通过蒸汽管路与所述一号缸和二号缸连接，以利用蒸汽交替清洗所述一号缸和二号缸。
[0013]作为进一步优选的，所述清洗组件还包括套设在一号缸和二号缸外侧的气夹套，每个所述气夹套均包括蒸汽管道接口、内层管、外层管、排气口和泄气阀，其中所述蒸汽管道接口与蒸汽管路连接，以将蒸汽送入所述内层管与外层管之间的空腔中，然后通过所述内层管上的开口送入一号缸或二号缸的内部，以利用蒸汽对所述换热管的外壁进行清洗；所述排气口套设在所述蒸汽管道接口的外侧，并与所述蒸汽管路连接，同时所述内层管的开口设置有泄气阀，待清洗结束后通过泄气阀将蒸汽通过排气口排出。
[0014]作为进一步优选的，当所述焦油为轻质焦油时，蒸汽温度为105℃～150℃，蒸汽压力为0.5MPa～1.2MPa，清洗时间为15min～35min；当所述焦油为重质焦油时，蒸汽温度为120℃～180℃，蒸汽压力为0.6MPa～1.5MPa，清洗时间为25min～50min。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0016]1.本专利技术提供了一种减少焦油粘附的方法，考虑到焦油不同组分露点温度、黏度以及酸腐蚀性存在较大差异，根据烟气温度不同选择不同类别的涂层进行防护，当烟气温度较低时，焦油粘附组分黏度较高且粘附严重，酸腐蚀性相对较弱，适合采用疏油性较强的纳米有机复合疏油涂层以及金属氧化物疏油涂层；当烟气温度较高时，焦油粘附组分黏度相对较小但酸腐蚀性较高且飞灰较多，因而适合采用去灰容易的SiO2疏油涂层或耐腐蚀能力较强的NiCr合金基疏油涂层，进而实现多功能多环境应用；
[0017]2.尤其是，本专利技术根据焦油特性对涂层配方进行改进，其中通过对纳米有机复合涂层的配方进行改进，在环氧树脂基体上混入碳纳米管，构建了更为复杂的微纳结构，能够
强化涂层导热性能及寿命；通过对金属氧化物涂层的配方进行改进，采用纳米结构TiO2强化疏油效果，并利用纳米ZnO和碳纳米管构建更为复杂的微纳结构，使得涂层疏油性能进一步得到强化，具有耐酸耐焦油腐蚀性；通过对SiO2涂层的配方进行改进，在纳米SiO2中掺杂了聚苯硫醚，能够使得焦油中的含氧组分更难粘附，进而增强涂层疏油性能；通过对NiCr合金的配方进行改进，通过掺杂纳米金属及Si，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少焦油粘附的方法，其特征在于，该方法具体为：当烟气温度为300℃以下时，在管道外侧涂覆纳米有机复合疏油涂层；当烟气温度为300℃～400℃时，在管道外侧涂覆金属氧化物疏油涂层；当烟气温度为400℃～450℃时，在管道外侧涂覆SiO2疏油涂层；当烟气温度为450℃以上时，在管道外侧涂覆NiCr合金疏油涂层。2.如权利要求1所述的减少焦油粘附的方法，其特征在于，所述纳米有机复合疏油涂层的配方为：以环氧树脂为基体，掺杂2.5wt％～5wt％的碳纳米管、2.5wt％～5wt％的聚丙烯酰胺以及1wt％～10wt％的聚苯胺，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。3.如权利要求1所述的减少焦油粘附的方法，其特征在于，所述金属氧化物疏油涂层的配方为：45wt％～55wt％纳米WO3掺杂3wt％～5wt％的碳纳米管、5wt％～10wt％的ZnO、7.5wt％～12.5wt％的TiO2、6.5wt％～14wt％的CuO以及15wt％～30wt％的SiO2，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。4.如权利要求1所述的减少焦油粘附的方法，其特征在于，所述SiO2疏油涂层的配方为：55wt％～65wt％的纳米SiO2掺杂聚苯硫醚，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。5.如权利要求1～4任一项所述的减少焦油粘附的方法，其特征在于，所述NiCr合金疏油涂层的配方为：45wt％～85wt％的Ni和8wt％～45wt％的Cr掺杂0.01wt％～8wt％的Mo、4wt％～10wt％的Fe以及2wt％～5wt％的Si，并采用聚四氟乙烯－六氟丙烯共聚物进行表面修饰。6.如权利要求1～5任一项所述减少焦油粘附的方法在焦油冷凝器中的应用。7.如权利要求6所述的焦油冷凝器，其特征在于，所述焦油冷凝器包括冷凝组件和清洗组件，其中所述冷凝组件包括一号缸(16)、二号缸(21)、冷凝管路(9)、输气管路(3)和焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，吴扬威，易琳琳，姚洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：