CN101921627A - 流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方法 - Google Patents

流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方法 Download PDF

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流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方法，将流化床粉煤气化炉的高温循环半焦采用双回路控制，一路进入热解反应器作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉，另一路直接返回流化床粉煤气化炉。本发明在使用流化床粉煤气化技术基础上，以高温循环半焦作为固体热载体将原料煤炉前热解产生热解煤气和焦油，热解产生的半焦再返回流化床粉煤气化炉内进一步燃烧、气化以生产粗煤气，实现气、油联产。克服了传统固体热载体过程热效率低等问题，因而比传统固体热载体工艺更具有优势。

Description

流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方
法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种气油联产装置及方法，具体涉及一种流化床粉煤气化与固体热载 体热解耦合气油联产装置及方法。
背景技术
[0002] 随着国民经济的快速发展，我国石油消费量迅速增长。石油属于国家战略安全物 资，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为了减少对进口石油的依赖，我国正在实施多元 化能源战略。发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中，粉煤热解技 术因方法相对简单、投资较少，是具有一定竞争力的洁净煤技术。
[0003] 国内外典型的煤热解工艺包括：外热立式炉工艺、内热立式炉工艺、美国的 Garrett工艺和T0SC0AL工艺、日本的煤快速热解工艺、德国的LR工艺、澳大利亚的流化床 快速热解工艺、前苏联3TX (ETCh)-175工艺、中国的多段回转炉工艺和DG工艺等。
[0004] 煤热解工艺按照加热终温、加热速度、加热方式、热载体类型、气氛、压力等工艺条 件分为不同类型。其中，按照热载体类型分为固体热载体热解工艺和气体热载体热解工艺。 固体热载体热解工艺是利用高温半焦或其它高温固体与煤在热解室内混合，利用热载体的 显热将煤热解。与气体热载体热解工艺相比较，固体热载体热解避免了煤热解析出挥发产 物被烟气稀释，同时降低冷却系统的负荷。传统的固体热载体热解工艺（如美国的Garrett 工艺和T0SC0AL工艺、德国的LR工艺、中国的DG工艺等）开发较早，但存在过程热效率低， 固体产品利用价值低等问题，已基本停止研究。比较而言，能获得高温固体热源的情况下， 固体热载体煤热解工艺优势明显。
发明内容
[0005] 本发明的目的旨在解决传统的固体热载体热解工艺存在过程热效率低等问题，以 流化床粉煤气化炉高温循环半焦作为载热体，快速热解煤制取优质低温煤焦油的流化床粉 煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方法，本发明同时产生的粗煤气、热解煤气 及焦油，可以与煤焦油加氢等项目配套。
[0006] 为达到上述目的，本发明的装置包括流化床粉煤气化炉以及与流化床粉煤气化炉 粗煤气出口相连通的旋风除尘器，经旋风除尘器后的粗煤气由旋风除尘器的上端排出，旋 风除尘器下料口与分流器连接，高温循环半焦经过分流器分流，一路经混合器进入热解反 应器作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉，另一路直接返回流化床粉 煤气化炉，所述的混合器上还连接有星形给料器及煤仓，经热解反应器热解后的煤气和焦 油蒸气从热解反应器上侧部引出，经环流式旋风除尘器后的半焦细粉进入半焦收集系统， 热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器内分离出焦 油，热解煤气经冷却器上端排出。
[0007] 所述的来自煤仓的温度为80°C、粒径小于6mm的干粉煤和来自旋风除尘器分离出
3的950°C的高温半焦，分别由星形给料器和分流器控制加料量在混合器中快速均勻混合后 入热解反应器。
[0008] 所述的环流式旋风除尘器采用两级环流式旋风除尘器。
[0009] 本发明流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产方法为：流化床粉煤气化 炉的高温循环半焦采用双回路控制，一路进入热解反应器作为热载体与煤进行热解形成半 焦进入流化床粉煤气化炉，另一路直接返回流化床粉煤气化炉。
[0010] 其方法的具体过程如下：将旋风除尘器直接与流化床粉煤气化炉的粗煤气出口连 接形成高温半焦循环系统，旋风除尘器下料口与分流器连接，高温循环半焦经过分流器分 流，一路进入热解反应器作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉，另一 路直接返回流化床粉煤气化炉；
[0011] 来自煤仓的温度为80°C、粒径小于6mm的干粉煤和来自旋风除尘器分离的950°C 的高温半焦，分别由星形给料器和分流器控制加料量，按一定的比例在混合器中均勻混合 后入热解反应器；
[0012] 在热解反应器中煤粉在520°C条件下快速热解，热解煤气和焦油蒸气从热解反应 器上侧部引出，经过两级环流式旋风除尘器除尘分出半焦细粉，进入半焦回收系统；
[0013] 经过环流式旋风除尘器除尘后，热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器内冷却，冷 凝下来的焦油和水进入分离器内分离出焦油。
[0014] 近年来，随着流化床粉煤气化技术的发展，该技术日益成熟。流化床粉煤气化技术 有两个重要特征：一、煤种适应性强；二、炉内存在稳定的高温半焦循环流，它携带大量可 在炉外利用的热量。本发明利用这两个特征，在使用流化床粉煤气化技术基础上，以高温循 环半焦作为固体热载体将原料煤炉前热解产生热解煤气和焦油，热解产生的半焦再返回流 化床粉煤气化炉内进一步燃烧、气化以生产粗煤气，实现气、油联产。克服了传统固体热载 体过程热效率低等问题，因而比传统固体热载体工艺更具有优势。
附图说明
[0015] 图1是本发明的整体结构示意图。 具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0017] 参见图1，本发明包括流化床粉煤气化炉1以及与流化床粉煤气化炉1粗煤气出口 相连通的旋风除尘器2，经旋风除尘器2后的粗煤气由旋风除尘器2的上端排出，旋风除尘 器2下料口与分流器3连接，高温循环半焦经过分流器3分流，一路经混合器6进入热解反 应器7作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉1，另一路直接返回流化 床粉煤气化炉1，所述的混合器6上还连接有星形给料器5及煤仓4，来自煤仓4的温度为 80°C、粒径小于6mm的干粉煤和来自旋风除尘器2分离出的950°C的高温半焦，分别由星形 给料器5和分流器3控制加料量，按一定的比例在混合器6中快速均勻混合后入热解反应 器7，经热解反应器7热解后的煤气和焦油蒸气从热解反应器7上侧部引出，经两级环流式 旋风除尘器8后的半焦细粉进入半焦收集系统，热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器9内 冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器10内分离出焦油，热解煤气经冷却器9上端排出。[0018] 本发明的流化床粉煤气化炉1高温循环半焦采用双回路控制，一路进入热解反应 器作为热载体与煤进行热解形成半焦进入气化炉，另一路直接返回气化炉。其作用，当热解 系统停止时气化炉可正常独立运行，二是对进入气化炉的循环半焦量进行调节，以满足热 解原料煤的热量平衡。
[0019] (1)气化系统
[0020] 流化床粉煤气化炉1与旋风除尘器2直接连接，形成高温半焦循环系统。旋风除 尘器2下料口与分流器3连接，高温循环半焦经过分流器3分流，一路进入热解反应器作为 热载体与煤进行热解形成半焦进入气化炉1，另一路直接返回气化炉1。
[0021] (2)混合/热解系统
[0022] 来自煤仓4约80°C的干粉煤和来自旋风除尘器2分离下约950°C的高温半焦，分 别由星形给料器5和分流器3控制加料量，按一定的比例在混合器6中快速均勻混合后入 热解反应器7。
[0023] 在热解反应器7中，煤在约520°C条件下快速热解，热解煤气和焦油蒸气从热解反 应器7上侧部引出，经过两级环流式旋风除尘器8除尘分出半焦细粉，进入半焦回收系统。
[0024] (3)热解煤气除尘
[0025] 热解煤气和焦油蒸气在高温条件下高效除尘是关键，它关系到油品的质量。本发 明采用两级环流式旋风除尘器8。环流式旋风除尘器的外形仍为圆柱圆锥形，但直筒段内设 有与直筒同心的内件。启用时，含尘煤气从直筒段下部以切向方式进入器内内件，在内件中 螺旋上升进行一次分离，经过分离的热解煤气（占总气体流量的85%左右）直接从顶部排 出，少部分热解煤气连同被分离下来的细粉由顶部特设旁路引入锥体，在锥体内进行二次 分离，分离后的流体在锥体下部沿轴心返回一次分离区，少量热解煤气将细粉送入灰仓后 返回器内。
[0026] 环流式旋风除尘器8是一种高效除尘器，单级环流式旋风除尘器效率在96 %以 上。经过二级环流式旋风除尘器，低温煤焦油的含尘量小于0. 1%。
[0027] (4)半焦入炉
[0028] 煤在热解反应器7热解生成的半焦与气化炉产生的高温循环半焦一起混合返回 气化炉1，在气化炉内进一步燃烧、气化产生粗煤气。
[0029] (5)焦油回收
[0030] 经过环流式旋风除尘器8除尘后，热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器9内冷却， 冷凝下来的焦油和水进入分离器10内分离出焦油。

Claims (5)

  1. 流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置，其特征在于：包括流化床粉煤气化炉(1)以及与流化床粉煤气化炉(1)粗煤气出口相连通的旋风除尘器(2)，经旋风除尘器(2)后的粗煤气由旋风除尘器(2)的上端排出，旋风除尘器(2)下料口与分流器(3)连接，高温循环半焦经过分流器(3)分流，一路经混合器(6)进入热解反应器(7)作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉(1)，另一路直接返回流化床粉煤气化炉(1)，所述的混合器(6)上还连接有星形给料器(5)及输入干煤粉的煤仓(4)，经热解反应器(7)热解后的煤气和焦油蒸气从热解反应器(7)上侧部引出，经环流式旋风除尘器(8)后的半焦细粉进入半焦收集系统，热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器(9)内冷却，冷凝下来的焦油和水进入分离器(10)内分离出焦油，热解煤气经冷却器(9)上端排出。
  2. 2.根据权利要求1所述的流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置，其特 征在于：所述的来自煤仓（4)的温度为80°C、粒径小于6mm的干粉煤和来自旋风除尘器（2) 分离出的950°C的高温半焦，分别由星形给料器（5)和分流器（3)控制加料量在混合器（6) 中快速均勻混合后入热解反应器（7)。
  3. 3.根据权利要求1所述的流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置，其特 征在于：所述的环流式旋风除尘器采用两级环流式旋风除尘器（8)。
  4. 4. 一种基于权利要求1所述的流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置 的气油联产方法，其特征在于：流化床粉煤气化炉（1)的高温循环半焦采用双回路控制，一 路进入热解反应器（7)作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉（1)，另 一路直接返回流化床粉煤气化炉（1)。
  5. 5.根据权利要求4所述的流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产方法，其特 征在于：将旋风除尘器（2)直接与流化床粉煤气化炉（1)的粗煤气出口连接形成高温半焦 循环系统，旋风除尘器（2)下料口与分流器（3)连接，高温循环半焦经过分流器（3)分流， 一路进入热解反应器（7)作为热载体与煤进行热解形成半焦进入流化床粉煤气化炉（1)， 另一路直接返回流化床粉煤气化炉（1)；来自煤仓（4)的温度为80°C、粒径小于6mm的干粉煤和来自旋风除尘器（2)分离的 950°C的高温半焦，分别由星形给料器（5)和分流器（3)控制加料量，按一定的比例在混合 器（6)中均勻混合后入热解反应器（7)；在热解反应器（7)中煤粉在520°C条件下快速热解，热解煤气和焦油蒸气从热解反应 器（7)上侧部引出，经过两级环流式旋风除尘器（8)除尘分出半焦细粉，进入半焦回收系 统；经过环流式旋风除尘器（8)除尘后，热解煤气和焦油蒸气进入气体冷却器（9)内冷却， 冷凝下来的焦油和水进入分离器（10)内分离出焦油。
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