CN102757804B - 分段催化式煤低温热解装置 - Google Patents
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Abstract
分段催化式煤低温热解装置，包括：催化剂喷送器，给料器和反应器；所述给料器与反应器相连，用来向所述反应器提供原料煤块；所述反应器用来对原料煤块进行热解处理；所述催化剂喷送器包括连通至所述反应器内部的催化剂喷管。本发明的分段催化式煤低温热解装置，在反应器中设有催化剂喷出口，使得挥发物可以与喷射出来的催化剂充分混合、接触，可以加快煤的热解。
Description
技术领域
本发明属于煤加热裂解技术领域，具体是涉及一种分段催化式煤低温热解装置。
背景技术
热解是指物质受热发生分解的反应过程，许多无机物质和有机物质被加热到一定程度时都会发生分解反应。煤加热裂解是煤化工的重要过程之一，是指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。
按加热终温的不同，煤热解可分为三种类型：900～1100℃为高温热解，700～900℃为中温热解，而500～600℃则称为低温热解。目前，煤低温热解一般采用固体热载体内热式的方法，其适用的装置一般包括给料器、反应器、除尘器和分离塔等几个部分。该方法首先是将初步预热的小块原料煤同催化剂在给料器内混合。然后，从给料器出来的煤块和催化剂进入反应器内，并且在500～600℃环境下进行气固分离，得到半焦和挥发物。该挥发物占煤块质量的分数称为挥发份产率或简称为挥发份。半焦重新送入反应器进行热解反应，以得到更高的油气转化率。挥发物在催化剂的作用下发生裂解，然后要经过除尘器进行除尘的处理，最终回收得到油类和煤气。最后，将回收到的油类送入分离塔中，在100～600℃范围内的不同温度下进行分离处理，最终分别得到汽油、柴油等多种产物。
目前，煤低温热解所采用的给料器和反应器中，其分别设有物料推送装置，于是物料（原料煤块和催化剂）可以由给料器推送到反应器中。这种物料推送装置可以为螺旋推送带。在进行了热解反应后，物料再由反应器的出料口排出。现有技术中的上述技术方案存在的技术问题是：反应器中煤块因受热而气固分离，生成的挥发物脱离煤层上升至反应器中的上部空间。挥发物不能与掺混在原料煤块中的催化剂充分的接触，进而导致目前的煤低温热解装置中不能进行高效的热解反应。
发明内容
为了解决现有煤低温热解装置热解效率低下的问题，本发明提供一种具有可以进行高效热解反应的，分段催化式煤低温热解装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
分段催化式煤低温热解装置，包括：催化剂喷送器，给料器和反应器；
所述给料器与反应器相连，用来向所述反应器提供原料煤块；所述反应器用来对原料煤块进行热解处理；
所述催化剂喷送器包括连通至所述反应器内部的催化剂喷管。
在上述技术方案中，所述催化剂喷管在所述反应器内部设有多个催化剂喷出口；多个所述催化剂喷出口中：
第一催化剂喷出口设置在所述反应器中温度不低于550℃的区域；
第二催化剂喷出口设置在所述反应器中温度在高于350℃且低于550℃的区域；
第三催化剂喷出口设置在所述反应器中温度不高于350℃的区域。
在上述技术方案中，所述第一催化剂喷出口的催化剂喷出速度为所述第二催化剂喷出口的5-15倍；所述第二催化剂喷出口的催化剂喷出速度为所述第三催化剂喷出口的5-15倍。
在上述技术方案中，所述第一催化剂喷出口的催化剂喷出速度为所述第二催化剂喷出口的10倍；所述第二催化剂喷出口的催化剂喷出速度为所述第三催化剂喷出口的10倍。
在上述技术方案中，所述催化剂喷送器还包括：催化剂储罐，催化剂暂存室和喷吹装置；所述催化剂储罐下端与所述催化剂暂存室相连；所述催化剂暂存室与所述催化剂喷管相连；
所述喷吹装置用来将落入到所述催化剂暂存室中的催化剂，通过所述催化剂喷管吹入到所述反应器中。
在上述技术方案中，所述催化剂储罐通过设置在下端的催化剂计量器与所述催化剂暂存室相连，所述催化剂计量器用来控制所述催化剂储罐的催化剂流出速度。
本发明的有益效果是：
本发明的分段催化式煤低温热解装置，在反应器中设有催化剂喷出口，使得挥发物可以与喷射出来的催化剂充分混合、接触，可以加快煤的热解。
本发明的分段催化式煤低温热解装置，催化剂喷管设有多个催化剂喷出口。每个催化剂喷出口喷出催化剂的速度与该催化剂喷出口在反应器中所处区域的温度相关，高温区域的催化剂喷出口喷出催化剂的速度快，而低温区域的催化剂喷出口喷出催化剂的速度慢。从而，可以提高催化剂在反应器中的利用率。
附图说明
图1是本发明的分段催化式煤低温热解装置一种具体实施方式的结构示意图。
图2是图1所示的煤低温热解装置中反应器部分的局部放大结构示意图。
图中的附图标记表示为：
1-第一催化剂喷出口；2-第二催化剂喷出口；3-第三催化剂喷出口；4-催化剂喷管；5-空位分配器；6-催化剂暂存室；7-第一止逆阀；8-喷吹装置；9-催化剂计量器；10-催化剂储罐；11-第二止逆阀；12-筒状过滤器；13-低温煤计量器；14-给料器；15-反应器；16-催化剂喷送器；17-冷却水进口；18-冷却水出口；19-低温煤进口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
图1和图2显示了本发明的煤低温热解装置的一种具体实施方式。一种分段催化式煤低温热解装置，包括：催化剂喷送器16，给料器14，反应器15以及除尘器和分离塔。其中，所述给料器14与反应器15相连，用来向所述反应器15提供原料煤块。所述反应器15用来对原料煤块进行热解处理。所述催化剂喷送器16包括连通至所述反应器15内部的催化剂喷管4，催化剂储罐10，催化剂暂存室6和喷吹装置8，其中，图1中的喷吹装置8具体为一个设有电磁阀的鼓风机。所述催化剂储罐10通过设置在下端的催化剂计量器9与所述催化剂暂存室6相连，所述催化剂计量器9用来控制所述催化剂储罐10的催化剂流出速度。所述催化剂暂存室6与所述催化剂喷管4相连。所述喷吹装置8用来将落入到所述催化剂暂存室6中的催化剂，通过所述催化剂喷管4吹入到所述反应器15中。
本发明的煤低温热解装置，所述催化剂喷管4在所述反应器15内部设有多个催化剂喷出口。如图2所示，多个所述催化剂喷出口中：第一催化剂喷出口1设置在所述反应器15中温度最高的区域，该区域的温度不低于550℃，位于靠近反应器物料出口的一端；第二催化剂喷出口2设置在所述反应器15的中部，温度在高于350℃，且低于550℃的区域；第三催化剂喷出口3设置在所述反应器15中靠近物料进口一端的区域，该区域的温度一般不高于350℃。所述第一催化剂喷出口1的催化剂喷出速度为所述第二催化剂喷出口2的10倍；所述第二催化剂喷出口2的催化剂喷出速度为所述第三催化剂喷出口3的10倍。不同的催化剂喷出口在相同时间内喷出的催化剂的剂量不同，可以通过多种方法来实现，例如可以控制不同催化剂喷出口的大小，使得开口大的催化剂喷出口喷出的催化剂更多一些；也可以控制不同催化剂喷出口喷出的催化剂气流的流速；当然，还可以是控制不同催化剂喷出口喷出的气流中催化剂的质量百分含量。高温区域（温度不低于550℃的区域）中产生的挥发物最多，这个区域中加入最大量的催化剂可以满足快速的催化热解的需要。同理，在温度相对较低的低温区域（温度不高于350℃的区域）中产生的挥发物最少，少量的催化剂就可以满足催化热解的要求。中温区域（温度介于350℃和550℃之间的区域）中的喷出的催化剂的剂量介于上述高温区域和低温区域之间。由于每个催化剂喷出口喷出催化剂的速度与该催化剂喷出口在反应器中所处区域的温度相关，高温区域的催化剂喷出口喷出催化剂的速度快，而低温区域的催化剂喷出口喷出催化剂的速度慢，从而提高了催化剂在反应器中的利用率。
此外，如图1所示，本发明的煤低温热解装置，在催化剂喷送器16和给料器14之间，催化剂喷管4外部还设有空位分配器5，该空位分配器5设有冷却水进口17和冷却水出口18，可以对这段催化剂喷管4进行水冷冷却。
本发明的分段催化式煤低温热解装置，在反应器中设有催化剂喷管，使得挥发物可以与喷射出来的催化剂充分混合、接触，可以加快煤的热解。
本发明的煤低温热解装置在工作过程中，首先原料煤块通过低温煤进口19，经过低温煤计量器13进入到给料器14内，然后由螺旋输送装置送入到反应器15内部。低温煤计量器13的作用是控制煤块的给入量。另外一方面，催化剂从筒状过滤器12，经由第二止逆阀11充入到催化剂喷送器16的催化剂储罐10内。所述催化剂储罐10下端的催化剂计量器9通过转动，将纳米级粉粒状的催化剂向下放入到催化剂暂存室6内。然后喷吹装置8的鼓风机和电磁阀都开启，强风气流经由第一止逆阀7吹入催化剂暂存室6，将催化剂经由通过空位分配器5和给料器14的催化剂喷管4，喷送到反应器15内部。所述催化剂喷管4在反应器15内部设有三个催化剂喷出口，其中第一催化剂喷出口1设置在所述反应器15中温度最高的区域，喷出的催化剂最快，最多；第二催化剂喷出口2设置在所述反应器15的中部，喷出的催化剂是第一催化剂喷出口1喷出的十分之一；第三催化剂喷出口3设置在所述反应器15中温度最低的区域，喷出的催化剂最慢，最少，喷出的催化剂是第二催化剂喷出口2的十分之一。
然后，经过催化热解的挥发物经由除尘器，送入到分离塔中进行分离处理。上述步骤由于不是本发明的发明要点，故在此不再赘述。
在其他的具体实施方式中，第一、第二和第三催化剂喷出口的催化剂喷出剂量的比例关系还可以是：由第一催化剂喷出口喷出的催化剂的剂量是第二催化剂喷出口的5倍或者15倍；由第二催化剂喷出口喷出的催化剂的剂量是第三催化剂喷出口的5倍或者15倍。每个催化剂喷出口喷出催化剂的速度与该催化剂喷出口在反应器中所处区域的温度相关，高温区域的催化剂喷出口喷出催化剂的速度快，而低温区域的催化剂喷出口喷出催化剂的速度慢。不同的催化剂喷出口具体喷出催化剂的剂量，可以根据反应器内的挥发物的浓度来设置，进而，起到提高催化剂在反应器中的利用率的作用。具体的技术方案在此不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.分段催化式煤低温热解装置，其特征在于，包括：催化剂喷送器（16），给料器（14）和反应器（15）；
所述给料器（14）与反应器（15）相连，用来向所述反应器（15）提供原料煤块；所述反应器（15）用来对原料煤块进行热解处理；
所述催化剂喷送器（16）包括连通至所述反应器（15）内部的催化剂喷管（4）；
所述催化剂喷管（4）在所述反应器（15）内部设有多个催化剂喷出口；多个所述催化剂喷出口中：
第一催化剂喷出口（1）设置在所述反应器（15）中温度不低于550℃的区域；
第二催化剂喷出口（2）设置在所述反应器（15）中温度在高于350℃且低于550℃的区域；
第三催化剂喷出口（3）设置在所述反应器（15）中温度不高于350℃的区域；
所述第一催化剂喷出口（1）的催化剂喷出速度为所述第二催化剂喷出口（2）的5-15倍；所述第二催化剂喷出口（2）的催化剂喷出速度为所述第三催化剂喷出口（3）的5-15倍。
2.如权利要求1所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述第一催化剂喷出口（1）的催化剂喷出速度为所述第二催化剂喷出口（2）的10倍；所述第二催化剂喷出口（2）的催化剂喷出速度为所述第三催化剂喷出口（3）的10倍。
3.如权利要求1或2所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述催化剂喷送器（16）还包括：催化剂储罐（10），催化剂暂存室（6）和喷吹装置（8）；所述催化剂储罐（10）下端与所述催化剂暂存室（6）相连；所述催化剂暂存室（6）与所述催化剂喷管（4）相连；
所述喷吹装置（8）用来将落入到所述催化剂暂存室（6）中的催化剂，通过所述催化剂喷管（4）吹入到所述反应器（15）中。
4.如权利要求3所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述催化剂储罐（10）通过设置在下端的催化剂计量器（9）与所述催化剂暂存室（6）相连，所述催化剂计量器（9）用来控制所述催化剂储罐（10）的催化剂流出速度。
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