CN101760220A

CN101760220A - 煤炭液化残渣的连续焦化方法和设备

Info

Publication number: CN101760220A
Application number: CN201010004709A
Authority: CN
Inventors: 吴克; 陈翀; 吴春来; 高晋生; 张治林; 沙颖逊; 顾菁
Original assignee: ZHAOQING CITY SHUNXIN COAL CHEMICAL INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHAOQING CITY SHUNXIN COAL CHEMICAL INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2010-06-30

Abstract

本发明公开了一种煤炭液化残渣的连续焦化方法。该方法是使热态的煤炭液化残渣连续进入一真空的、高温的焦化炉中，并翻滚通过该焦化炉，从而收集从该焦化炉分离出的油气和焦炭；其中，焦化炉的相对真空度不大于-50KPa，温度不少于450℃。还公开了一种连续焦化设备。该设备包括一焦化炉，所述焦化炉具有进料口、气相出口和焦炭出口；焦化炉外壁设有加热及保温层，及其内设有搅混推进装置；所述进料口通过管线与原料输入装置连接；所述气相出口和焦炭出口分别通过管线与一真空发生装置连接。本发明具有工艺流程简单、操作方便、易于放大和提高焦化油产率等优点，可以直接作为煤炭液化工艺的后续处理工序，从而提高整个煤炭液化工艺的效益。

Description

煤炭液化残渣的连续焦化方法和设备

技术领域

本发明涉及一种煤炭液化残渣的连续焦化方法和设备。

背景技术

随着地球石油资源的日益短缺，煤炭作为另一种地球蕴藏量丰富的能源资源，亦日益受到人们的重视。采用煤炭液化工艺能将煤炭转化成液态燃料、化工原料和产品，能有效舒缓石油危机。而煤炭液化过程中产生的液化残渣是一种高炭、高灰的副产物，其一般含有40～50％固体物质，主要是未转化的煤、煤中矿物质、催化剂等，另含有约20％的重质油，其余为沥青烯和前沥青烯。煤炭液化产生的液化残渣的量很大，约占原料煤炭的20～40％，因此，如何高效利用该些煤炭液化残渣对提高煤炭液化工艺的经济性和环境保护有着重要的意义。

目前，煤炭液化残渣的利用途径主要有气化、燃烧和焦化等传统方式。根据煤炭液化残渣的组成和性质，将煤炭液化残渣进行焦化是一条优选的加工途径，即先对煤炭液化残渣通过干馏进一步转化成可蒸馏油、气体和焦炭，产生的重质油可以用作循环溶剂配煤浆，产生的气体可用作燃料气或用于制氢，焦炭则可用于气化炉气化或废热炉燃烧，提高了产品的附加值。

当前，关于煤炭液化残渣直接焦化的研究较少，没有可供借鉴的、较为成熟的技术经验。20世纪80年代，德国的Pyrosol煤直接液化工艺利用旋转焦化炉将减压残渣连续加氢焦化，但属于低温焦化，油产率较低。美国Exxon公司采用灵活焦化法干馏液化残渣，灵活焦化就是利用自身产生的焦粉作为热载体的流化床焦化工艺，其焦化油产率为5％～10％(对原料煤)，但其工艺复杂，投资高，目前在石油渣油加工中有一定的应用。国内煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院利用40kg炼焦试验装置初步探讨了用室式炼焦炉进行液化残渣直接炼焦的可能性，但这套装置是高温间歇操作，油收率不高。

发明内容

本发明的第一个目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种工艺流程简单、操作方便、焦化时间较短、能连续运作的煤炭液化残渣的连续焦化方法。

本发明的第二个目的在于提供一种实现上述方法的煤炭液化残渣的连续焦化设备。

为达到第一个目的，本发明采用如下技术方案：

煤炭液化残渣的连续焦化方法，是使热态的煤炭液化残渣连续进入一真空的、高温的焦化炉中，并翻滚通过该焦化炉，从而收集从该焦化炉分离出的油气和焦炭；其中，焦化炉的相对真空度不大于-50Kpa，温度不少于450℃。

作为优选，上述煤炭液化残渣进入焦化炉前应处于其软化温度范围内，即煤炭液化残渣的温度为120℃～180℃。

作为优选，上所述焦化炉内的相对真空度为-98KPa～-50Kpa。

作为优选，上述焦化炉内的温度为450℃～500℃。

作为优选，上述煤炭液化残渣通过焦化炉的时间(即焦化时间)为10～30分钟。

为达到第二个目的，本发明采用如下技术方案：

煤炭液化残渣的连续焦化设备，包括一焦化炉，所述焦化炉具有进料口、气相出口和焦炭出口；焦化炉外壁设有加热及保温层，及其内设有搅混推进装置；所述进料口通过管线与原料输入装置连接；所述气相出口和焦炭出口分别通过管线与一真空发生装置连接。

为使缩短煤炭液化残渣通过焦化炉的时间及减少其在通过焦化炉的过程中粘附于炉内壁及搅混推进装置的粘附量，上述搅混推进装置采用差速双螺旋杆输送装置。

作为优选，上述气相出口与真空发生装置之间的管线上设有一油气分离装置。该油气分离装置能将焦化过程中产生的油气分离成重质油和气体。该重质油可用作煤直接液化工艺中的循环溶剂配煤浆；该气体可用于制氢。

作为优选，上述焦炭出口处连接一焦炭缓存罐，所述真空发生装置通过压力平衡管与该焦炭缓存罐连接。

进一步，上述焦炭缓存罐与真空发生装置之间的压力平衡管上接入一氮气储存罐。

作为优选，上述气相出口处设有刮刀机构。该刮刀机构能有效防止气相出口结焦现象的发生。

为防止液化残渣在进料时被油气带出焦化炉，焦化炉内对应进料口的位置设有挡板。

本发明通过采用上述技术方案，具有工艺流程简单、操作方便、易于放大和提高焦化油产率等优点，可以直接作为煤炭液化工艺的后续处理工序，从而提高整个煤炭液化工艺的效益。本发明亦适用于煤焦油、渣油等油煤浆的焦化和固液分离。

附图说明

图1是本发明所述连续焦化设备的结构示意图。

图2是图1的A-A向剖视结构示意图。

图中：

1-焦化炉；11-进料口；12-气相出口；13-焦炭出口；14-炉壁；15-加热及保温层；16-挡板；21-双螺旋输送杆；22-动力机构；31-原料罐；32-进料泵；33-进料管线；41-油气分离装置；42-气体出料管线；43-刮刀机构；51-出料阀；52-焦炭缓存罐；53-氮气储存罐；54-压力平衡管；6-真空泵；7-熄焦池。

现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

具体实施方式

本发明所述的煤炭液化残渣的连续焦化方法，是使热态的煤炭液化残渣连续进入一真空的、高温的焦化炉中，并翻滚通过该焦化炉，从而收集从该焦化炉分离出的油气和焦炭；其中，焦化炉的相对真空度不大于-50Kpa，温度不少于450℃。煤炭液化残渣进入焦化炉前的温度为120℃～180℃。

如图1所示，实现上述方法的连续焦化设备包括一卧式的焦化炉1，该焦化炉1的炉壁14外设置加热及保温层15。焦化炉1内还设有搅混推进装置，该搅混推进装置由差速双螺旋输送杆21和动力机构22组成。

焦化炉1的一端侧设有进料口11，该进料口11通过进料管线33、进料泵32和原料罐31连接。焦化炉1内对应进料口11的位置还设有挡板16。

焦化炉11的顶部设有气相出口12。该气相出口12通过气体出料管线42与一真空泵6连接。在气相出口12和真空泵6之间的气体出料管线上接有一油气分离装置41。此外，在气相出口12处还设有刮刀机构43。

焦化炉11的另一端侧底部设有焦炭出口13。焦炭出口13处设有出料阀51并通过压力平衡管54与另一真空泵6连接。在出料阀51和真空泵6之间的管线上设有一焦炭缓存罐52，焦炭缓存罐52与真空泵6之间的管线上还接入一氮气储存罐53。而焦炭缓存罐52的出料口设有出料阀51并通过管线接入一熄焦池7。

实施例1

本实施例需要处理的原料为煤炭液化热熔催化工艺中的减压蒸馏塔塔底的液化残渣，该液化残渣中固体重量含量约35％，沥青烯约20％，油约45％。

首先，启动两个真空泵6，对整个焦化设备进行连续抽真空，并保持整个焦化设备的相对真空度为-98KPa；对焦化炉进行加热，并保持炉内温度为500℃(相当于常压温度为680℃)。

待整个焦化设备达到稳定状态后，启动原料罐31的阀门并启动进料泵32，以8kg/小时的速度使液化残渣进入焦化炉1，在动力机构22的驱动下双螺旋输送杆21以12r/分钟的转速使液化残渣沿螺旋输送杆自焦化炉的一端侧翻滚移动向焦化炉1的另一端侧，移动过程中进行减压受热焦化。

减压受热焦化过程中产生的油气自气相出口12离开焦化炉并通过气体出料管线进入油气分离装置41，自油气分离装置41出来的重质油约5.36Kg/小时，可用作循环溶剂配制煤浆；自油气分离装置41出来的气体约0.24Kg/小时，可用于制氢。

约10分钟(即焦化时间)，液化残渣移动到焦化炉1的另一端侧，焦化结束，焦炭自焦炭出口13进入焦炭缓存罐52。当焦炭缓存罐52内的焦炭储存到一定量时，在不停止进料的情况下，先关闭焦炭出口13的出料阀51和另一真空泵6，然后打开氮气储存罐53的阀门向焦炭缓存罐52通入氮气，打开焦炭缓存罐出料口处的出料阀51使焦炭快速排入熄焦池中降温；排料完成后及时关闭焦炭缓存罐出料口处的出料阀51，并打开焦炭出口13的出料阀51和启动另一真空泵6。排入焦炭缓存罐中的焦炭约2.40Kg/小时。

需停止连续焦化设备时，应先停止进料和停止加热；待不再有油气产生时，停止真空泵；待焦化炉降到室温时，停止双螺旋输送杆，并排净缓存罐内的焦炭。

此外，为了防止焦化过程中焦粉被油气带出焦化炉，应增加焦化炉的高度以保证焦粉有足够的时间沉降。

实施例2

本实施例的原料为煤炭液化热溶催化法的减压蒸馏塔塔底的液化残渣，该液化残渣中固体约35％，沥青烯约20％，约油45％。

以8kg/小时的进料速度进入回转焦化炉中，双螺旋输送杆的转速为6r/分钟，大约20分钟后出料，即焦化时间为20分钟。在减压加热焦化过程中，保持整个焦化设备的相对真空度为-98KPa，控制焦化炉炉内温度为450℃(相当于常压温度为610℃)，最后获得重质油4.16kg/h，焦炭3.68kg/h，气体0.16kg/h。

实施例3

本实施例的原料为煤炭液化热溶催化法的减压蒸馏塔塔底的液化残渣，液化残渣中固体约35％，沥青烯约20％，油约45％，以8kg/小时的进料速度进入回转焦化炉中，双螺旋输送杆的转速为4r/分钟，大约30分钟后出料，即焦化时间为30分钟。在减压加热焦化过程中，保持整个焦化设备的相对真空度为-50KPa，控制焦化炉炉内温度为500℃(相当于常压温度为535℃)，最后获得重质油2.16kg/h，焦炭5.8kg/h，气体0.04kg/h。

实施例4

本实施例的原料为煤炭液化热溶催化法的减压蒸馏塔塔底的液化残渣，液化残渣中固体约35％，沥青烯约20％，油约45％，以8kg/小时的进料速度进入回转焦化炉，双螺旋输送杆的转速为4r/分钟，大约30分钟后出料，即焦化时间为30分钟。在减压加热焦化过程中，保持整个焦化设备的相对真空度为-50KPa，控制焦化炉炉内温度为450℃(相当于常压温度为480℃)，最后获得重质油1.84kg/h，焦炭6.136kg/h，气体0.024kg/h。

Claims

1.煤炭液化残渣的连续焦化方法，其特征在于，使热态的煤炭液化残渣连续进入一真空的、高温的焦化炉中，并翻滚通过该焦化炉，从而收集从该焦化炉分离出的油气和焦炭；其中，焦化炉的相对真空度不大于-50Kpa，温度不少于450℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤炭液化残渣进入焦化炉前的温度为120℃～180℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦化炉内的相对真空度为-98KPa～-50Kpa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦化炉内的温度为450℃～500℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤炭液化残渣通过焦化炉的时间为10～30分钟。

6.煤炭液化残渣的连续焦化设备，其特征在于，包括一焦化炉，所述焦化炉具有进料口、气相出口和焦炭出口；焦化炉外壁设有加热及保温层，及其内设有搅混推进装置；所述进料口通过管线与原料输入装置连接；所述气相出口和焦炭出口分别通过管线与一真空发生装置连接。

7.根据权利要求6所述的连续焦化设备，其特征在于，所述搅混推进装置为差速双螺旋杆输送装置。

8.根据权利要求6所述的连续焦化设备，其特征在于，所述气相出口与真空发生装置之间的管线上设有一油气分离装置。

9.根据权利要求6所述的连续焦化设备，其特征在于，所述焦炭出口处连接一焦炭缓存罐，所述真空发生装置通过压力平衡管与该焦炭缓存罐连接。

10.根据权利要求9所述的连续焦化设备，其特征在于，所述焦炭缓存罐与真空发生装置之间的压力平衡管上接入一氮气储存罐。

11.根据权利要求6所述的连续焦化设备，其特征在于，所述气相出口处设有刮刀机构。

12.根据权利要求6所述的连续焦化设备，其特征在于，焦化炉内对应进料口的位置设有挡板。