1.本实用新型属于煤化工应用领域，具体涉及用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置及荒煤气处理系统。
背景技术：
2.目前，实现低阶煤热解工业化生产的主要炉型为内热式直立热解炉，内热式直立热解炉在处理煤料过程中会产生荒煤气，其荒煤气含有很多有用的成分，具体组分如下表1-1所示：
3.表1-1内热式直立热解炉干馏煤气的组分
[0004][0005]
然而，由于内热式直立炭化炉鼓入的助燃剂为空气，导致煤气中氮气含量增高，约占整个荒煤气体积的50％(参见上表1-1)，导致这种低热值荒煤气利用价值不高，通常作为发电、金属镁冶炼等行业的燃料使用。
技术实现要素：
[0006]
本实用新型目的在于提供用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置及荒煤气处理系统，以克服上述技术缺陷。
[0007]
为解决上述技术问题，本实用新型提供了用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置，包括：
[0008]
壳体，一端部形成有用于引入荒煤气的流入口，另一端部形成有用于导出氮气的流出口，且在其壳身形成有混合气收集口；
[0009]
中空纤维膜束，沿着长度方向插入壳体的内腔。
[0010]
为了保证连接处的密封性能，壳体为两端具有封盖的一体式中空筒状结构，流入口开设于其中一个封盖处，流出口开设于另一个封盖处。
[0011]
考虑到拆装方便性，壳体为两端开口的中空筒状结构，两端开口均密封盖合有封头，流入口开设于其中一个封头处，流出口开设于另一个封头处。
[0012]
流入口密封接通有输气管道，在输气管道上安装有调节阀和流量计。
[0013]
壳体的壳身上开设有人孔，便于检修。
[0014]
本实用新型还提供了荒煤气处理系统，包含有用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置。
[0015]
用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置内的流入口通过管线接通于煤气净化装置的出口，用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置内的混合气收集口通过管线接通于煤气制氢装置。
[0016]
本实用新型的有益效果如下：
[0017]
荒煤气进入中空纤维膜束内，除氮气之外的荒煤气组分(h2、ch4、co、co2、c
mhn
)通过纤维束的微孔扩散，经混合气收集口引至后续工段使用，而留在中空纤维膜束内的氮气可收集再利用，实现高效分离低值荒煤气中的氮气，解决了内燃内热式直立炭化炉所生产的气有效组分含量和热值低的难题，提高了荒煤气的品质。
[0018]
为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
[0019]
图1是用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置的结构图。
[0020]
图2是荒煤气处理系统的流程图。
[0021]
附图标记说明：
[0022]
100.壳体；110.流入口；120.流出口；130.混合气收集口；140.人孔；
[0023]
200.中空纤维膜束。
具体实施方式
[0024]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0025]
需说明的是，在本实用新型中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置的上、下、左、右。
[0026]
现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0027]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0028]
本实施方式涉及用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置，参阅图1，包括：
[0029]
壳体100，一端部形成有用于引入荒煤气的流入口110，另一端部形成有用于导出氮气的流出口120，且在其壳身形成有(高值)混合气收集口130，图1中示出了两个；
[0030]
中空纤维膜束200，沿着长度方向插入壳体100的内腔。
[0031]
装置的工作原理如下：
[0032]
荒煤气通过流入口110进入壳体100的内部，当荒煤气输入到中空纤维膜束200内后，氮气停留在束管内最终沿流出口120至下游，而除氮气之外的荒煤气组分(h2、ch4、co、co2、c
mhn
)通过纤维束的微孔扩散，最终经混合气收集口130引至后续工段使用。
[0033]
在上述过程中，中空纤维膜束200的作用是分离低值荒煤气中的氮气，因此选择中空纤维膜200的表面孔径为0.01-0.2μm，优选其外径为0.3-0.5mm、壁厚为0.01-0.3mm。
[0034]
准确地说，壳体100内安装的是是纤维膜组件，或者说由纤维束和膜组件、密封件
组成，纤维束通过环氧树脂或者其他可靠的树脂材料胶固结并密封在两端封头上。
[0035]
中空纤维膜束200可以采用市售的微孔聚酰亚胺膜中空纤维膜，或者诸如苯乙烯类聚合物膜等适宜的膜材料，可选择50-2000束中空纤维，孔隙率为30-80％，膜表面积/工作体积(a/v)为50-517m-1
。
[0036]
为了防止发生位移，可以将中空纤维膜束200固定在壳体100内。
[0037]
按照本实施方式提供的装置对荒煤气进行分离，分离结果如表1-2所示。
[0038]
表1-2内热式直立热解炉干馏煤气的组分
[0039][0040]
对比表1-2与表1-1，可以看出来，所产高值混合气内氢气含量较高，不需要增加变换装置便可满足煤焦油加氢用氢需求，为荒煤气资源的深加工利用提供了便利。
[0041]
因此，用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置，不仅可以提高荒煤气中的有效气体组分(h2、ch4、co)，增气制氢、lng的产量，还可副产氮气，具有极高的经济效益。
[0042]
壳体100的结构可选择为一体式或分体式，以下将分别说明。
[0043]
一体式结构：
[0044]
壳体100为两端具有封盖的一体式中空筒状结构，流入口110开设于其中一个封盖处，流出口120开设于另一个封盖处，该结构可以减少接缝，确保密封性。
[0045]
分体式结构：
[0046]
壳体100为两端开口的中空筒状结构，两端开口均密封盖合有封头，流入口110开设于其中一个封头处，流出口120开设于另一个封头处，两端封头螺纹旋拧或焊接在壳体100的两端部，螺纹连接时内置垫圈保证良好的气密性，焊接时必须满焊并按要求进行焊缝检测。
[0047]
流入口110密封接通有输气管道，在输气管道上安装有调节阀和流量计，用于控制荒煤气流量，改变注入荒煤气的流量便可控制氮气纯度，调节荒煤气中氮气的分离效率。
[0048]
请参阅图1，为了实现快速收集高值混合气，设置了上下两个(高值)混合气收集口130，(高值)混合气收集口130采用法兰连接，并选用可靠的密封垫密封。
[0049]
图1示意了本装置的立式布置形式，也可根据实际需要采取卧式布置。
[0050]
中空纤维组件可以在装置内多个串联使用，多个串联使用时，需确保纤维束空腔对中连接，纤维组件之间用树脂材料胶固结并密封；同时，当荒煤气气量过大时，可多个装置并联以增强荒煤气的处理量。
[0051]
壳体100的壳身上开设有检修用的人孔140，人孔数量根据现场实际情况确定。
[0052]
本实施方式还提供了荒煤气处理系统，包含有用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置，具体地可参见图2，用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置内的流入口110通过管线接通于煤气净化装置的出口，用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置内的混合气收集口130通过管线接通于煤气制氢装置。
[0053]
请参阅图2，进厂原煤经备煤装置筛选出合格入炉煤，经皮带转运卸入炉顶最上部煤仓，再经加煤上阀卸入中间料仓，中间料仓和辅助煤箱之间安装加煤下阀，通过两道加煤
阀交替开关，将煤装入炭化装置。入炉的块煤被干馏为半焦(兰炭)，从热解炉排焦箱进入集焦仓中，集焦仓底板设浅水层，当推焦机推出的热焦接触到熄焦水时，水变为蒸汽时的快速膨胀力使蒸汽流动通过半焦层，利用蒸汽对料仓内半焦进行熄灭。熄完后半焦(兰炭)由密封的刮板输送机送至炉前焦仓，炉前焦仓设出焦上阀和出焦下阀，通过出焦上阀和出焦下阀交替开关控制半焦(兰炭)的排出并经运焦带式输送机输送至筛分设施，按筛分后的不同粒度等级分别运至相应焦场储存。
[0054]
煤热解过程中产生的荒煤气与进入炭化室的高温废气混合后，荒煤气经上升管、桥管进入集气槽，82℃左右的混合气在桥管和集气槽内经循环氨水喷洒被冷却至72℃左右。混合气体和冷凝液送至净化装置；氨水焦油冷凝液通过设在集气槽底部的管道自流回焦油氨水分离槽内。
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直立炉加热用煤气，是经煤气净化装置净化和冷却后的回炉煤气。空气由离心风机鼓入直立炉内，煤气和空气混合后进入燃烧室燃烧，燃烧产生高温烟气，利用高温烟气的热量将煤料进行热解。
[0056]
净化装置冷却洗涤后的剩余荒煤气(约40℃)送至用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置，高值混合气送至制氢装置提取荒煤气中的氢气，产生的氢气经压缩机输送至煤焦油加氢装置，与由焦油罐区进料泵送至加氢装置区煤焦油反应，生产煤基氢化油；经制氢装置提氢后的混合气(主要成分是ch4)送至lng装置生产lng；用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置分离出的氮气富极后生成工业氮气。
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本实用新型提供的用于提高低阶煤干馏气有效组分的装置，采用膜分离技术分离荒煤气中的氮气，与应用变压吸附技术分离氮气相比，不仅投资少、操作简便、功耗低，且安全、环保，具有较高的氮气选择性，能实现高效分离低值荒煤气中的氮气，解决了内燃内热式直立炭化炉所生产的气有效组分含量和热值低的难题，提高了荒煤气的品质。
[0058]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。