CN102453489B - 低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺 - Google Patents
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Abstract
低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，工艺流程如下：粉煤和高温固体热载体在振动干馏床内混合干馏，干馏过程产生的粗煤气进入煤气净化工段，分离出的焦油通过焦油深加工和沥青改性制得粗酚、沥青黏结剂等，干馏产物粉半焦与沥青黏结剂伴以其他添加剂成型压球，二次炭化制得型焦。本发明干馏期间不发生燃烧或氧化现象，产物粉半焦灰分低，煤气热值高，有用组分高；固体热载体与粉煤相对运动速度小，荒煤气不携带细焦粒，避免焦油和细颗粒附着管路内壁，确保系统长期运行；固体热载体被粉煤包围，固体热载体之间摩擦和碰撞几率减少，使用寿命得到延长。本工艺是一种在技术、材料和成本等方面都可行的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭深加工的工艺，尤其是基于低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺。
技术背景
我国低阶煤资源丰富，在我国的煤炭资源中，以挥发分较高的年轻煤比例较大，挥发分大于30％的低阶煤约占全国煤炭储量的75％以上，其中挥发分在35％以上的年轻煤约占全国煤炭储量的50％，大多数为褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤等低阶煤，例如其中的褐煤占全国探明保有资源量的12.7％。褐煤水分高、灰分高、挥发分高、热值低、灰熔点低、易风化自燃，不利于长距离运输，使得褐煤的开采和利用受到限制。长焰煤，不粘煤和弱粘煤是未来西部地区如新疆、陕北，宁夏和内蒙等矿区开采的主要煤种。除了作为发电和产生煤气的技术路线以外，为了充分合理利用宝贵的煤炭资源，需要多渠道有效利用。煤炭热解干馏是其中一项重要的方式，它将提供气、液、固多种初级原料，为煤化工的下游延伸提供良好的基础。
低阶煤干馏提质正在或已经开发多种工艺技术，根据热载体类型分为气体热载体和固体热载体。其中气体热载体的干馏工艺大多采用高温烟气作为直接传热的载体，由此带来煤气中惰性组分高，煤气发热量低，不利于后期利用，同时烟气中的氧气对煤产生部分氧化作用。
目前所开发的固体热载体的工艺存在着共同的问题之一是干馏粗煤气中携带半焦细粒。如美国固体热载体煤热解盖瑞特(Garrett)工艺，用部分半焦作为热载体实现煤的快速加热，生成的焦油和细颗粒的半焦附着在旋风分离器和冷却管路的内壁，影响系统的长期运行。大连理工大学开发的褐煤固体热载体干馏工艺，煤焦混合物被送入干馏反应器完成热解过程，但半焦细粒与重质焦油在旋风分离器内壁凝集等技术问题也未彻底解决。美国油页岩公司开 发的多思科(TOSCOAL)滚动床工艺，用陶瓷球作为热载体的煤炭低温热解方法，由于瓷球被反复加热到600℃以上循环使用，在磨损性上存在问题。瓷球在大直径的滚动床中跌落、撞击和摩擦，对瓷球在高温的强度和耐磨性提出挑战，由此也阻碍了技术的进一步推广。
总体上看，受技术、材料和成本等因素制约，低阶煤热解工艺大多没有形成可观的产业规模。
发明内容
技术问题：鉴于已有技术存在的问题，本发明目的是提供一种在技术、材料和成本等方面都可行的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺。
技术方案：本发明的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，包括(a)原料煤破碎、(b)粉煤和高温固体热载体混合振动干馏、(c)产物分离和循环利用、(d)干馏产物深加工四部分，其步骤如下：
(a)原料煤破碎：将低阶煤用破碎机粉碎至3～6mm粒级以下；
(b)粉煤和高温固体热载体混合振动干馏：通过高温螺旋输送机把高温固体热载体输送至振动干馏床，同时使用煤粉螺旋输送机把粉煤送至振动干馏床，振动干馏床内高温固体热载体和粉煤迅速混合，高温固体热载体以热传递、热传导和热辐射的形式向粉煤提供热量，进而达到粉煤干馏热解目的；
(c)产物分离和循环利用：混合干馏后的物质有：粗煤气，粉半焦和固体热载体；
(c-1)粗煤气，通过振动干馏床上端的粗煤气出口，在引风机的引导下进入煤气净化工段；
(c-2)粉半焦和固体热载体，通过振动筛分机实现粉半焦和固体热载体分离，分离后的固体热载体通过高温斗式提升机运至固体热载体预热器；
(d)干馏产物深加工：干馏产物包括：粗煤气和粉半焦；
(d-1)粗煤气，经过净化工段净化后，净煤气的其中一部分运往固体热载体预热循环系统，其余部分运往合成气工段；煤气净化过程中分离出的焦油，通过焦油深加工制得粗酚、沥青等；沥青经过沥青改性制成黏结剂；
(d-2)粉半焦，与改性后的沥青黏结剂伴以其他添加剂，经过螺旋搅拌输送机混合搅拌后，通过成型机压制型煤，型煤二次炭化后制得型焦。
上述的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，其特征在于上述的振动干馏床包括一阶干馏床和多阶干馏床，具体阶数取决于干馏煤种。
上述的振动干馏床上侧有高温固体热载体入口、粉煤入口、粗煤气出口，振动干馏床下侧有固体热载体粉煤混合物出口；振动干馏床入口端比出口端高，与水平面呈2°夹角，以便高温固体热载体和粉煤下行；高温固体热载体和粉煤进入振动干馏床，在振动电机的作用下，高温固体热载体和粉煤迅速混合，通过热交换实现对粉煤的干馏，期间产生的粗煤气通过粗煤气出口导出振动干馏床；高温固体热载体和粉煤振动下行，从混合物出口导出并进入下一阶振动干馏床或振动筛分机。
上述的固体热载体预热循环系统由鼓风机、煤气燃烧器、煤气燃烧炉、热烟气高温高压循环风机、固体热载体预热器、高温排烟调节蝶阀和高温斗式提升机组成；鼓风机鼓入空气与净化煤气经过煤气燃烧器点燃后于煤气燃烧炉中燃烧，产生高温烟气通过烟气高温高压循环风机送入固体热载体预热器对固体热载体加热，加热后的高温固体热载体通过高温螺旋输送机输送至振动干馏床，从振动筛分机分离出的固体热载体通过高温斗式提升机运往固体热载体预热器，高温排烟调节蝶阀用于控制固体热载体预热器的高温烟气量。
有益效果：与现有技术相比，本发明的突出之处在于：由于加热的是粉煤，高温固体热载体与粉煤接触面积大，传热效率高，促使粉煤快速热解。相比传统制半焦的空腹炉，本发明干馏阶段不引入空气，不会发生燃烧或氧化现象，干馏产物粉半焦的灰分低，煤气热值和有用组分的含量得到很大的；相比美国固体热载体煤热解盖瑞特(Garrett)工艺和大连理工 大学开发的褐煤固体热载体干馏工艺，本发明在混合物料振动干馏过程中，由于固体热载体与粉煤相对运动速度小，荒煤气不携带细焦粒，避免干馏过程中生成的焦油和细颗粒半焦附着管路内壁，确保系统的长期运行；相比美国油页岩公司开发的多思科(TOSCOAL)滚动床工艺，该工艺的固体热介质在大直径的滚动床中跌落、撞击和摩擦，固体热介质损耗比较严重，无形增加工艺运营成本，本发明在混合物料振动干馏过程中，由于固体热载体被粉煤包围，固体热载体之间摩擦和碰撞几率减少，固体热载体使用寿命得到很大延长，节省运营成本。
通过与国内外多种煤干馏技术比较，本发明能够提供一种在技术、材料和成本等方面都可行的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的设备装置系统图。
图中：1-鼓风机，2-煤气燃烧器，3-煤气燃烧炉，4-热烟气高温高压循环风机，5-固体热载体预热器，6-高温排烟调节蝶阀，7-高温螺旋输送机，8-破碎机，9-粉煤螺旋输送机，10-振动干馏床，11-振动筛分机，12-高温斗式提升机，13-螺旋搅拌输送机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
图1、图2所示：将原煤用破碎机(8)破碎至3～6mm粒径，通过粉煤螺旋输送机(9)送至振动干馏床(10)的粉煤入口处，同时经过固体热载体预热循环系统加热的高温固体热载体通过高温螺旋输送机(7)把高温固体热载体输送至振动干馏床(10)的固体热载体入口处。高温固体热载体和粉煤在振动干馏床(10)的床层上迅速混合，高温固体热载体将热量传递给粉煤，使粉煤中的挥发分大量析出，产生的粗煤气在引风机的引导下通过振动干馏床 (10)的粗煤气出口进入煤气净化工段，净化后的一部分煤气通往固体热载体预热循环系统；煤气净化工段产生的煤焦油经过深加工分离出粗苯、粗酚、沥青等，沥青通过沥青改性制备黏结剂。振动干馏床(10)内高温固体热载体和粉煤混合振动下行，从混合物出口导出并进入下一阶振动干馏床(10)或振动筛分机(11)，从振动干馏床(10)混合物出口导入振动筛分机(11)的混合物根据粒径的悬殊在振动筛的作用下分离为粉半焦和固体热载体。其中固体热载体通过高温斗式提升机(12)运往固体热载体预热循环系统，实现固体热载体的循环利用；粉半焦与改性后的沥青黏结剂伴以其他添加剂经过螺旋搅拌输送机(13)运往成型机，压制为型煤，二次高温炭化制备型焦。
固体热载体预热循环系统由鼓风机(1)、煤气燃烧器(2)、煤气燃烧炉(3)、热烟气高温高压循环风机(4)、固体热载体预热器(5)、高温排烟调节蝶阀(6)和高温斗式提升机(12)组成；鼓风机(1)鼓入适量空气与净化煤气经过煤气燃烧器(2)点燃后于煤气燃烧炉(3)中燃烧，产生800～900℃烟气通过烟气高温高压循环风机(4)送入固体热载体预热器(5)对固体热载体加热，高温排烟调节蝶阀(6)用于控制固体热载体预热器(5)的高温烟气量，进而控制古日热载体预热器(5)的环境温度，加热至700～750℃高温固体热载体通过高温螺旋输送机(7)输送至振动干馏床(10)，从振动筛分机(11)分离出的固体热载体通过高温斗式提升机(12)运往固体热载体预热器(5)，实现固体热载体的循环利用。
Claims (4)
1.低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，其特征在于，包括(a)原料煤破碎、(b)粉煤和高温固体热载体混合振动干馏、(c)产物分离和循环利用、(d)干馏产物深加工四部分，其步骤如下：
(a)原料煤破碎：将低阶煤用破碎机(8)粉碎至3～6mm粒级以下；
(b)粉煤和高温固体热载体混合振动干馏：通过高温螺旋输送机(7)把高温固体热载体输送至振动干馏床(10)，同时使用煤粉螺旋输送机(9)把粉煤送至振动干馏床(10)，振动干馏床内高温固体热载体和粉煤迅速混合，高温固体热载体以热传递、热传导和热辐射形式向粉煤提供热量，进而达到粉煤干馏热解目的；
(c)产物分离和循环利用：混合干馏后的物质有：粗煤气，粉半焦和固体热载体；
(c-1)粗煤气，通过振动干馏床(10)上端粗煤气出口，在引风机引导下进入煤气净化工段；
(c-2)粉半焦和固体热载体，通过振动筛分机(11)实现粉半焦和固体热载体分离，分离后固体热载体通过高温 斗式提升机(12)运至固体热载体预热器(5)；
(d)干馏产物深加工：干馏产物包括：粗煤气和粉半焦；
(d-1)粗煤气，经过净化工段净化后，净煤气其中一部分通往固体热载体预热循环系统，其余部分运往合成气工段；煤气净化过程中分离出焦油，通过焦油深加工制得粗酚、沥青等；沥青经过沥青改性制成黏结剂；
(d-2)粉半焦，与改性后的沥青黏结剂伴以其他添加剂，经过螺旋搅拌输送机(13)混合搅拌后，通过成型机压制型煤，型煤二次炭化后制得型焦。
2.根据权利要求1所述的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，其特征在于上述的振动干馏床(10)包括一阶干馏床和多阶干馏床，具体阶数取决于干馏煤种。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，其特征在于上述的振动干馏床(10)上侧有高温固体热载体入口、粉煤入口、粗煤气出口，振动干馏床(10)下侧有固体热载体粉煤混合物出口；振动干馏床(10)入口端比出口端高，与水平面呈2°夹角，以便高温固体热载体和粉煤下行；高温固体热载体和粉煤进入振动干馏床(10)，在振动电机作用下，高温固体热载体和粉煤迅速混合，通过热交换实现对粉煤干馏，期间产生的粗煤气通过粗煤气出口导出振动干馏床；高温固体热载体和粉煤振动下行，从混合物出口导出并进入下一阶振动干馏床(10)或振动筛分机(11)。
4.根据权利要求1所述的低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺，其特征在于上述的固体热载体预热循环系统由鼓风机(1)、煤气燃烧器(2)、煤气燃烧炉(3)、热烟气高温高压循环风机(4)、固体热载体预热器(5)、高温排烟调节蝶阀(6)和高温 斗式提升机(12)组成；鼓风机(1)鼓入空气与净化煤气经过煤气燃烧器(2)点燃后于煤气燃烧炉(3)中燃烧，产生高温烟气通过烟气高温高压循环风机(4)送入固体热载体预热器(5)对固体热载体加热，加热后高温固体热载体通过高温螺旋输送机(7)输送至振动干馏床(10)，从振动筛分机(11)分离出的固体热载体通过高温 斗式提升机(12)运往固体热载体预热器(5)，高温排烟调节蝶阀(6)用于控制固体热载体预热器(5)的高温烟气量。
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