本發(fā)明屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種低溫冷凝焦油收集裝置。

背景技術(shù)：

煤燃燒產(chǎn)生大量污染有毒物質(zhì)，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。煤氣化技術(shù)可以將煤通過熱化學過程轉(zhuǎn)化成高品位的氣體燃料，是一種潔凈煤技術(shù)。生物質(zhì)作為一種資源豐富、來源廣泛的清潔可再生能源載體在能源消費結(jié)構(gòu)中的比重日益增加，生物質(zhì)氣化同樣可以得到高品質(zhì)的氣體燃料，被視為一種非常有前景的熱化學轉(zhuǎn)化技術(shù)。煤氣化和生物質(zhì)氣化的氣體產(chǎn)品可以用作發(fā)電，也可作為重要的化工原料。然而，無論是煤氣化還是生物質(zhì)氣化都不可避免的會產(chǎn)生部分焦油，這些焦油在高溫時夾雜于氣態(tài)產(chǎn)物中會降低煤或生物質(zhì)中碳的轉(zhuǎn)化率，從而降低氣體的產(chǎn)率和品質(zhì)。為了提高煤氣化或生物質(zhì)氣化碳轉(zhuǎn)化率和氣體品質(zhì)，必須對焦油的性質(zhì)和生成機理進行深入研究，關(guān)鍵在于將焦油從氣體中分離并收集。

目前，在煤氣化或生物質(zhì)氣化研究中所用到的焦油收集方式主要包括冷凝法、溶劑吸收法和固相吸附法。這些方法各有不足：1)冷凝法是研究中使用較多的方法，通常使用水、冰水混合物或液氮作為冷凝介質(zhì)。水的溫度一般為室溫，冰水混合物的溫度一般接近零度，這兩種冷凝介質(zhì)對于露點低于零度的焦油成分冷凝效果較差；液氮的溫度極低，幾乎可以將所有焦油進行冷凝，然而液氮的溫度(-196℃)低于絕大多數(shù)氣體產(chǎn)物的沸點，將焦油冷凝的同時也將大部分氣體產(chǎn)物冷凝下來，造成氣體的損失且不利于對氣體進行收集和分析；2)溶液吸收法也是常用的焦油收集方法，由于焦油的成分多為有機物，這種方法通常采用丙酮、二氯甲烷、甲醇、甲苯等有機溶劑作為焦油吸收溶劑，同時利用冰水混合物、冰鹽水等冷凝介質(zhì)加強焦油的吸收效果，但是焦油成分極為復雜，不同的成分在有機溶劑的中溶解性不同，使得有機溶劑對焦油中不同成分表現(xiàn)出選擇性吸收，從而難以確保焦油有效吸收；另一方面，所使用的有機溶劑具有揮發(fā)性，在吸收過程中發(fā)生損失造成焦油收集效果差；而且溶液吸收法通常使用較多吸收瓶，后期將焦油從有機溶劑中分離收集較為繁瑣；3)冷凝法或溶液吸收法通常是將吸收器置于裝有冷凝介質(zhì)的容器內(nèi)，這些容器一般隔熱效果差，吸收焦油過程中冷凝介質(zhì)溫度升高，會導致焦油吸收效率降低；另一方面，冷凝介質(zhì)在容器內(nèi)處于靜止狀態(tài)，與含焦油氣體之間換熱效果較差；4)固相吸附法的焦油吸附效果關(guān)鍵在于吸附劑的吸附性能，常用的固相吸附劑為活性焦、分子篩等比表面積較大的吸附劑，雖然其焦油吸附效果較好，但需要采用熱脫附回收焦油，操作過程復雜且焦油回收率難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種低溫冷凝焦油收集裝置，該收集裝置能持續(xù)高效地將焦油進行冷凝與收集，便于焦油測試分析與利用，裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種低溫冷凝焦油收集裝置，其特征在于，包括焦油冷凝管、載冷劑保溫罐、增壓泵、載冷劑回收罐和焦油收集瓶，其中，

所述焦油冷凝管包括用于通入載冷劑的U型外管和設置在所述U型外管內(nèi)的、用于通入含焦油氣體的U型內(nèi)管，所述U型內(nèi)管的兩個端部均封閉并且在這兩個端部分別設置有進氣支管和出氣支管，所述進氣支管和出氣支管分別穿過所述U型外管的側(cè)壁并通過所述U型外管的側(cè)壁支撐，所述U型外管的兩個端部均封閉并且在這兩個端部分別設置有載冷劑進口支管和載冷劑出口支管，所述載冷劑進口支管通過第一管道與所述載冷劑保溫罐連接并且所述第一管道伸入所述載冷劑保溫罐內(nèi)，而且所述第一管道上設置所述增壓泵，所述載冷劑出口支管通過第二管道連接所述載冷劑回收罐；

所述U型內(nèi)管的底部設置有焦油排出支管，所述焦油排出支管穿過所述U型外管的底部后與所述焦油收集瓶的瓶口連接。

優(yōu)選地，所述載冷劑保溫罐上設置有用于測量其內(nèi)載冷劑溫度的熱電偶。

優(yōu)選地，所述增壓泵采用磁力耦合外嚙合泵。

優(yōu)選地，所述載冷劑保溫罐為內(nèi)外雙殼層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層和外層均由聚四氟乙烯制成，內(nèi)層和外層之間的間隙填充聚氨酯泡沫。

優(yōu)選地，載冷劑使用乙二醇或丙二醇水溶液。

優(yōu)選地，所述焦油收集瓶為磨砂瓶口，所述焦油排出支管與所述焦油收集瓶連接的部分進行磨砂處理。

優(yōu)選地，所述U型內(nèi)管在靠近所述第二管道的那個端部設置所述進氣支管。

優(yōu)選地，所述載冷劑回收罐為內(nèi)外雙殼層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層和外層均由聚四氟乙烯制成，內(nèi)層和外層之間的間隙填充聚氨酯泡沫。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

1)低溫的載冷劑能將焦油各成分進行冷凝，而且不會導致氣體產(chǎn)品冷凝，從而達到高效的焦油收集和氣體分離效果；

2)載冷劑保溫罐采用了導熱系數(shù)低保溫效果極佳的聚氨酯泡沫，大大降低了保溫管中載冷劑的散熱，使載冷劑長時間保持相對穩(wěn)定的低溫狀態(tài)，并通過增壓泵持續(xù)供給，與含焦油氣體進行逆流換熱，強化了換熱，提升了焦油冷凝效果；

3)焦油收集裝置中沒有采用有機溶劑或固相吸附劑，裝置冷凝部分U型管結(jié)構(gòu)相對簡單，焦油回收易于操作，回收率高，便于焦油收集和分析研究。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

參照圖1，一種低溫冷凝焦油收集裝置，其特征在于，包括焦油冷凝管、載冷劑保溫罐10、增壓泵9、載冷劑回收罐11和焦油收集瓶8，其中，

所述焦油冷凝管包括用于通入載冷劑的U型外管2和設置在所述U型外管2內(nèi)的、用于通入含焦油氣體的U型內(nèi)管1，所述U型內(nèi)管1的兩個端部均封閉并且在這兩個端部分別設置有進氣支管3和出氣支管4，所述進氣支管3和出氣支管4分別穿過所述U型外管2的側(cè)壁并通過所述U型外管2的側(cè)壁支撐，所述U型外管2的兩個端部均封閉并且在這兩個端部分別設置有載冷劑進口支管6和載冷劑出口支管7，所述載冷劑進口支管6通過第一管道與所述載冷劑保溫罐10連接并且所述第一管道伸入所述載冷劑保溫罐10內(nèi)，而且所述第一管道上設置所述增壓泵9，所述載冷劑出口支管7通過第二管道14連接所述載冷劑回收罐11；第一管道包括載冷劑進口管13和載冷劑出口管12，所述增壓泵9設置在載冷劑進口管13和載冷劑出口管12之間，載冷劑出口管12與載冷劑進口支管6連接；

所述U型內(nèi)管1的底部設置有焦油排出支管5，所述焦油排出支管5穿過所述U型外管2的底部后與所述焦油收集瓶8的瓶口連接。

進一步，所述載冷劑保溫罐10上設置有用于測量其內(nèi)載冷劑溫度的熱電偶。

進一步，所述增壓泵9采用磁力耦合外嚙合泵。

進一步，所述載冷劑保溫罐10為內(nèi)外雙殼層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層和外層均由聚四氟乙烯制成，內(nèi)層和外層之間的間隙填充聚氨酯泡沫。

進一步，載冷劑使用乙二醇或丙二醇水溶液。

進一步，所述焦油收集瓶8為磨砂瓶口，所述焦油排出支管5與所述焦油收集瓶8連接的部分進行磨砂處理。

進一步，所述U型內(nèi)管1在靠近所述第二管道14的那個端部設置所述進氣支管3，這樣U型內(nèi)管1中氣體和U型外管2中載冷劑的換熱方式為逆流換熱。

進一步，所述載冷劑回收罐11為內(nèi)外雙殼層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層和外層均由聚四氟乙烯制成，內(nèi)層和外層之間的間隙填充聚氨酯泡沫，以降低后續(xù)循環(huán)利用的能耗。

U型內(nèi)管1和U型外管2優(yōu)選為套層整體結(jié)構(gòu)不可拆分，并通過磨砂口與焦油收集瓶8進行裝配。載冷劑在冰柜中降溫至一定低溫后倒入載冷劑保溫罐10中。為了實時監(jiān)測載冷劑的溫度，在載冷劑保溫罐10上安裝低溫熱電偶，當載冷劑溫度升高一定程度或載冷劑消耗過多時需要及時補充低溫載冷劑。載冷劑然后通過增壓泵9流經(jīng)載冷劑進口管13和出口管12，從載冷劑進口6進入U型外管2，氣化產(chǎn)生的含焦油高溫氣體從氣體進口3進入U性內(nèi)管1，從而使U型內(nèi)管中氣體和U型外管中載冷劑進行逆流換熱，達到強化焦油冷凝效果。經(jīng)焦油冷凝后的氣體從氣體出口4流出，經(jīng)換熱后的載冷劑經(jīng)載冷劑排出管14進入載冷劑回收罐11進行后期循環(huán)利用。冷凝后的焦油經(jīng)焦油排出口5進入與之用磨砂口裝配的焦油收集瓶8，部分焦油殘存的U型內(nèi)管1內(nèi)壁，用少許有機溶劑沖洗即可將所有焦油轉(zhuǎn)移至焦油收集瓶8，這樣即可對焦油進行后續(xù)分析研究。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。