用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统与操作方法,分离系统包括如下各组件，各组件间根据废液流动路径通过若干管道连接：a)至少三个带有液位监测机构的储液罐；b)设于各管道的阀门；c)水泵；d)至少一个可更换滤芯的过滤器；e)聚结分离器；f)设于各管道的流量监测机构；g)设于各管道的若干取样口；h)蓄水池。本实用新型专利技术可以加快废液流的油水分离速率和效率，同时实现整个工艺过程自动化控制。分离的液相组分纯度更高，分离工艺分成本更低。通过本实用新型专利技术更有效的废液流分离系统和方法，最终残留的不可分离残渣体积大幅度减小，极大的降低了项目结束后的残渣环保处理的总量和成本，提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种用于煤炭地下气化工艺(ISC)的设备系统。具体来说，涉及一种用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统。
技术介绍
煤炭地下气化(ISC)是一种通过对地下煤层的可控燃烧(不完全燃烧)和气化反应，把煤直接转化为气体产品的工艺过程。产品气通常被称为合成气，可以作为燃料生产、化工生产、发电等下游工艺的原料。该工艺过程集合了建井完井、地下采煤和煤气化工艺技术，具有安全性好、投资小、效益高、污染少等优点。通过地面钻井直通煤层，给氧化剂注入和产品气输出提供了有效通道。一个用于氧化剂注入的钻井称为“注入井”，另外一个用于生产产品气的钻井称为“产品井”。定向水平钻井和垂直钻井都可作为注入井或产品井。当煤层中有注入井、产品井和水平通道将二者连接起来时，此构造被称为一个煤炭地下气化(ISC)单元或井对。ISC单元包括燃烧区，气化区和热解区。通过煤炭地下气化生成的产品气(粗合成气)通常含有合成气(CO,CO2,H2,CH4等)以及其他杂质成分(固体颗粒，水，煤焦油，H2S,NH4,COS等)。粗合成气由经产品井输送至地面，再通过地面管线输送到下游装置进行处理和应用。煤炭地下气化生产的产品气在进入下游应用前，需要对其进行一系列的处理除杂过程。产品气地面处理工艺中必不可少的一项是将产品气冷凝、清洗并分离出产品气流中夹带的液体杂质(煤焦油等)和少量固体杂质(煤灰等)，所述分离出来的杂质统称为废液流。该废液流主要包含废水(工艺水)和煤焦油(煤热解反应的液体副产品)。废水的含油浓度严重影响下游污水处理工艺中活性污泥、生物膜、生物细菌等的正常代谢过程并缩短其有效生物质的寿命，进而影响污水处理的性能和效率。于此同时，煤焦油中的含水量也不宜过高，直接影响副产品煤焦油的质量及其利用范围。目前对于含油污水分离采用的常规处理工艺为重力除油、混凝除油和浮选法等。根据已有专利文献，目前面临的主要问题包括：(a)常规重力除油较难破坏煤炭地下气化废液里的油水界面膜，尤其针对含有较多含氧官能团(亲水基)的轻质煤焦油，其除油效率不佳，危害下游污水处理工艺。(b)采用破乳剂可适当提高其油水分离效率，然而实际应用时废水中仍残留高度分散的油滴(轻质碳氢化合物)。同时，采用破乳剂成本较高，而且给废水引入其他化学品，增加了下游污水处理工艺的难度。(c)采用浮选法虽然分离效果不错，但存在投资大，占地面积大，能耗多等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本技术提供了用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统，所述分离系统包括如下各组件，各组件间根据废液流动路径通过若干管道连接：a)至少三个带有液位监测机构的储液罐：至少一个储液罐用于废液流的降温和预分离，至少一个储液罐用于储存和排放废水，至少一个储液罐用于储存和排放煤焦油，储液罐上部分别设有一个入口和一个出口，入口处直达储液罐中下部，出口处采用溢流出口用于排放煤焦油，储液罐下部设有一个出口，用于排放废水，储液罐底部设有一个出口，用于排放固体杂质，储液罐顶部装有排气口，用于排放废液流中残留的气体以及冷凝后产生的气体，液位监测机构用于确定储液罐内不同相之间的界面；b)设于各管道的阀门，根据油水分离系统所需的不同功能，用于隔离和/或选择流动路径；c)水泵，用于将储液罐内的废水传输到过滤器进行分离；d)至少一个可更换滤芯的过滤器，用于去除废水中的煤灰及其他固体颗粒杂质；e)聚结分离器，用于分离废水中高度分散的油滴；f)设于各管道的流量监测机构，用于观测和控制废液流；g)设于各管道的若干取样口，用于废水和煤焦油采样分析；h)蓄水池，用于收集分离后的废水，并作为下游废水处理和/或循环利用的缓冲容器。另一方面，本技术处理煤炭地下气化所产生的废液流油水分离的方法，所述方法包括：a)产品气除杂过程后产生的废液流进入第一个储液罐进行降温和预分离为煤焦油、乳胶液、废水和固体杂质；通过液位计和/或导波雷达液位变送器(GWR)控制各个出口的阀门；煤焦油通过储液罐上部的出口溢流进入第三个储液罐。当油水乳胶层接近煤焦油出口处，关闭煤焦油出口阀门；废水通过储液罐下部的废水出口由水泵输送到过滤器和聚结分离器；固体杂质沉积于储液罐底部，并通过底部排泄口定期收集；b)经过预分离的废水进入到过滤器去除残留固体杂质后，再进入到聚结分离器进一步分离废水中分散的微小煤焦油液滴；聚结后的煤焦油通过玻璃观测口和/或电导率探头直接进入到第三个储液罐；废水直接进入到第二个储液罐，过滤器内沉积的固体杂质通过底部排泄口定期收集；c)第二个储液罐主要用于存储经过分离后的废水；通过液位计和/或导波雷达液位变送器(GWR)控制各个出口的阀门；在该储液罐上部仍设有一个溢流出口(常闭)，用于输送经该储液罐进行二次分离后的煤焦油到第三个储液罐；当该储液罐内煤焦油液位达到预设位置时，开启煤焦油出口阀门；当油水乳胶层接近煤焦油出口处，关闭煤焦油出口阀门；二次分离后的废水通过该储液罐下部的废水出口排放到蓄水池，作为下游废水处理和/或循环利用的进料来源；通过该废水出口管线上的玻璃观测口和/或电导率探头控制废水的排放；一旦发现废水分离不完全，停止排放至蓄水池，同时开启回流通路至水泵、过滤器和聚结分离器进行循环分离；在该储液罐底部仍设有一个排泄口用于定期收集固体杂质或设备维护；d)第三个储液罐主要用于存储经过分离后的煤焦油；通过液位计和/或导波雷达液位变送器(GWR)控制各个出口的阀门；分离后的煤焦油通过储液罐上部的溢流出口排放进行销售或煤焦油深加工处理；当油水乳胶层接近煤焦油出口处，关闭煤焦油出口阀门；分离后的废水通过该储液罐下部的废水出口(常闭)排放；当该储液罐内废水液位达到预设位置时，开启废水出口阀门；当油水乳胶层接近废水出口处，关闭废水出口阀门；该废水出口与第二储液罐废水出口共享管线至蓄水池或循环分离工艺，在该储液罐底部仍设有一个排泄口用于定期收集固体杂质或设备维护。根据废液流量以及分离效果可分别增加每一步所需的不同储液罐数目或体积，以延长废液流在储液罐内的滞留时间，增强分离效果。如果下游应用对煤焦油产品的含水量要求较高，可以在第三个煤焦油储液罐出口处安装过滤器和聚结分离器用于分离煤焦油中高度分散的水滴，以满足下游应用要求。为了使本技术更简单易懂，便于实际操作，一个或多个首选的具体实施方式将参照附图，仅以举例的形式进行描述。附图说明图1是储液罐剖面示意图。图2是废液流油水分离系统示意图图中：1.废液入口；2.废水出口；3.煤焦油出口；4.废气出口；5.残渣排泄口；6.储液罐；7.液位计；8.玻璃观测口；9.阀门；10.排气口；11.水泵；12.过滤器；13.聚结分离器；14.取样口；15.蓄水池；16.下游应用管线；17.煤焦油层；18.油水乳胶层；19.废水层。具体实施方式本技术涉及到一种用于煤炭地下气化工艺(ISC)的设备系统和操作方法。具体来说，本技术公开了一种用于煤炭地下气化工艺(ISC)废液流油水分离系统与操作方法。该系统具体描述包括可在不同供应商处购买的标准部件，以及特定设计和制造的部件。本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统，其特征在于：所述分离系统包括如下各组件，各组件间根据废液流动路径通过若干管道连接：a)至少三个带有液位监测机构的储液罐：至少一个储液罐用于废液流的降温和预分离，至少一个储液罐用于储存和排放废水，至少一个储液罐用于储存和排放煤焦油，储液罐上部分别设有一个入口和一个出口，入口处直达储液罐中下部，出口处采用溢流出口用于排放煤焦油，储液罐下部设有一个出口，用于排放废水，储液罐底部设有一个出口，用于排放固体杂质，储液罐顶部装有排气口，用于排放废液流中残留的气体以及冷凝后产生的气体，液位监测机构用于确定储液罐内不同相之间的界面；b)设于各管道的阀门，根据油水分离系统所需的不同功能，用于隔离和/或选择流动路径；c)水泵，用于将储液罐内的废水传输到过滤器进行分离；d)至少一个可更换滤芯的过滤器，用于去除废水中的煤灰及其他固体颗粒杂质；e)聚结分离器，用于分离废水中高度分散的油滴；f)设于各管道的流量监测机构，用于观测和控制废液流；g)设于各管道的若干取样口，用于废水和煤焦油采样分析；h)蓄水池，用于收集分离后的废水，并作为下游废水处理和/或循环利用的缓冲容器。

【技术特征摘要】
1.用于煤炭地下气化工艺的废液流油水分离系统，其特征在于：所述分离系统包括如下各组件，各组件间根据废液流动路径通过若干管道连接：a)至少三个带有液位监测机构的储液罐：至少一个储液罐用于废液流的降温和预分离，至少一个储液罐用于储存和排放废水，至少一个储液罐用于储存和排放煤焦油，储液罐上部分别设有一个入口和一个出口，入口处直达储液罐中下部，出口处采用溢流出口用于排放煤焦油，储液罐下部设有一个出口，用于排放废水，储液罐底部设有一个出口，用于排放固体杂质，储液罐顶部装有排气口，用于排放废液流中残留的气体以及冷凝后产生的气体，液位监测机构用于确定储液罐内不同相之间的界面；b)设于各管道的阀门，根据油水分离系统所需的不同功能，用于隔离和/或选择流动路径；c)水泵，用于将储液罐内的废水传输到过滤器进行分离；d)至少一个可更换滤芯的过滤器，用于去除废水中的煤灰及其他固体颗粒杂质；e)聚结分离器，用于分离废水中高度分散的油滴；f)设于各管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵振华，卡斯珀·扬·亨德利克·伯格，汪原理，
申请(专利权)人：中为上海能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31