CN103160293A - 一种煤干馏多级连续干熄焦系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤干馏多级连续干熄焦系统及方法，包括热交换设备、煤干馏装置、一级流化床干熄焦装置、二级流化床干熄焦装置、三级流化床干熄焦装置、冷半焦储仓和循环风机，其中所述煤干馏装置的出料口依次与一级流化床干熄焦装置的进料口、二级流化床干熄焦装置的进料口、三级流化床干熄焦装置进料口、冷半焦储仓连接；所述三级流化床干熄焦装置的出风口与所述二级流化床干熄焦装置的进风口、一级流化床干熄焦装置的进风口、热交换设备、循环风机相连接，所述循环风机与所述三级流化床干熄焦装置的进风口连接。应用本发明的系统及方法，工艺过程简单，热回收率高，可连续安全操作。
Description
技术领域
本发明涉及化学化工技术领域，具体涉及一种煤干馏多级连续干熄焦系统及方法。
背景技术
进入21世纪，随着经济的高速增长，对化工原料的需求也急剧增加，在化工原料结构中，煤炭占一半以上，“发展煤化工，开发和推广洁净煤技术”已经成为产业界和学术界的共识。为了实现煤炭资源的分级高效利用，学术界提出了“煤拔头”的工艺设想，通过煤干馏技术充分在煤中提取气体、液体燃料和精细化学品。煤干馏产物半焦的显热占整个干馏过程的能耗比例较高。因此，回收半焦的显热，可有效降低煤干馏过程的能耗。目前的熄焦技术有干法熄焦和湿法熄焦。干法熄焦技术是采用惰性气体吸收半焦的显热，吸收了半焦显热的惰性气体作为二次能源，在热交换设备中交换热量后惰性气体可重复利用。干法熄焦与湿法熄焦相比，具有可回收半焦显热，改善半焦质量和减少环境污染等优点。
专利号为200920032520.5公开了一种低温干馏干熄焦装置，该装置包括立式炉、卸料装置和料罐，所述的卸料装置又链板机和卸料室组成，其中卸料室位于立式炉冷却段下方，链板机设置于卸料室内部，并且链板机与立式炉底部相连；在卸料室下方两端分别通过控制受料启闭阀门连接形状相同的第一料罐和第二料罐，在各料罐的底部装有控制卸料启闭阀门；在所述的立式炉、卸料装置和料罐内部均以冷态干馏煤气作为熄焦介质。而且熄焦煤气经加热后，可直接用于原煤加热干馏。然而，该装置采用装置产生的部分冷却后煤气作为冷却介质，操作时，需要切换两个料罐的受料启闭阀门和卸料启闭阀门，此过程中，由于煤气的存在，有安全隐患，加大了装置的操作难度。
专利号为201110216249.2公开了一种经济型干熄焦装置，包括连续下料罐、煤气处理单元、红焦冷却余热回收器，所述连续下料罐由三个间断工作、并联同心排焦罐组成，工作时间首尾想接，实现连续下料。排焦期间红焦经过煤气处理单元吹扫煤气及粉料后，经汇料斗进入冷却余热回收器进行干法冷却。然而该装置采用间壁换热冷却，由于半焦和冷却介质不接触，传热效率和热回收率不高。且存在结构复杂等不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种煤干馏多级连续干熄焦系统及方法，工艺过程简单，热回收率高，可连续安全、操作。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种煤干馏多级连续干熄焦系统，包括热交换设备1、煤干馏装置2、一级流化床干熄焦装置3、二级流化床干熄焦装置4、三级流化床干熄焦装置5、冷半焦储仓6和循环风机7，其中所述煤干馏装置2的出料口依次与一级流化床干熄焦装置3的进料口、二级流化床干熄焦装置4的进料口、三级流化床干熄焦装置5进料口、冷半焦储仓6连接；所述三级流化床干熄焦装置5的出风口与所述二级流化床干熄焦装置4的进风口、一级流化床干熄焦装置3的进风口、热交换设备1、循环风机7相连接，所述循环风机7与所述三级流化床干熄焦装置5的进风口连接。
还可以包括除尘装置，所述一级流化床干熄焦装置3的出风口和热交换设备1通过所述除尘装置连接。
其中所述一、二、三级流化床干熄焦装置内均设有旋风分离器8，所述旋风分离器8的出风口均与相应的流化床干熄焦装置的出风口重合设置。
利用煤干馏多级连续干熄焦系统的方法，用惰性气体做冷却介质和流化介质，与高温半焦直接接触带走半焦的显热；其中惰性气体与半焦采取逆流操作，即惰性气体依次通过三级、二级、一级流化床干熄焦装置，再与热交换设备换热后返回三级流化床干熄焦装置循环使用，半焦依次通过一级、二级、三级流化床干熄焦装置回收热量。
其中所述惰性气体的温度为100-200℃、压力为0-2MPa，所述高温半焦的粒径为0.071-10mm，温度为500-800℃，经回收热量后出口半焦的温度为200℃以下。
所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中一种或几种。
其中具体包括步骤：
（1）将煤干馏后产生的焦炭或半焦送至一级流化床干熄焦装置，通入二级流化床干熄焦装置排出的惰性气体使焦炭或半焦颗粒在流化床内稳定流化，并进行热交换，当焦炭或半焦温度达到本级出料要求后，送至二级流化床干熄焦装置，同时，将一级流化床干熄焦装置排出的惰性气体除尘，后送至热交换设备换热，再通过循环风机送至三级流化床干熄焦装置重复使用；
（2）将三级流化床干熄焦装置排出的惰性气体通入二级流化床干熄焦装置，将进入其中焦炭或半焦，进行二次熄焦，当焦炭或半焦达到本级出料要求后，送至三级流化床干熄焦装置，同时将排出的惰性气体除尘后送至一级流化床干熄焦装置；
（3）在三级流化床干熄焦装置内通入初始惰性气体和所述步骤（1）中经过循环风机的冷惰性气体，对已多次熄焦的焦炭或半焦进行熄焦，当焦炭或半焦熄焦至本级出料要求温度后，送至冷半焦储仓存储，同时将排出的惰性气体除尘后送至二级流化床干熄焦装置。
所述的一级、二级、三级流化床干熄焦装置的流化表观速度为0.01-10m/s。
所述的一级、二级、三级流化床干熄焦装置的压力为0-1.5MPa。
应用本发明的有益效果：
（1）本发明采用不同温度的惰性气体对半焦进行连续多次熄焦降温，其中焦炭或半焦和惰性气体采用逆流操作，可获得较大的传热、传质推动力，缩短熄焦时间，能够有效降低最终出口半焦的温度。
（2）做冷却介质的惰性气体可循环重复使用，有效降低工业熄焦过程的操作成本，整个熄焦过程处于无氧环境，安全可靠。
（3）各级流化床熄焦装置无内构件，设备简单，处理量大，成本低。
（4）本发明多级流化床干熄焦装置内使用不同温度的惰性气体，可以改善半焦的性质。
附图说明
图1为本发明一种煤干馏多级连续干熄焦系统的工艺流程图
1.热交换设备 2.煤干馏装置 3.一级流化床干熄焦装置
4.二级流化床干熄焦装置 5.三级流化床干熄焦装置
6．冷半焦储仓 7.循环风机 8.旋风分离器
具体实施方式
为更好的说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，将以平均粒径为2.0mm，半焦初始温度为700℃，出口半焦温度要求控制在200℃以下的常压干熄焦为例，阐述煤干馏多级连续干熄焦工艺过程。该系统的工艺步骤包括：
（一）一级干熄焦工艺过程：用煤干馏装置（2）出料系统将平均粒径为2.0mm，温度为700℃的半焦送至一级流化床干熄焦装置（3）。用二级流化床干熄焦装置（4）排出的温度为400-500℃的惰性气体作冷却介质，将半焦在一级流化床干熄焦装置（3）内稳定流化，惰性气体与半焦进行热交换。当半焦温度＜600℃后，送至二级流化床干熄焦装置（4）进行二次熄焦。从一级流化床干熄焦装置（3）排出的惰性气体经除尘后，再与热交换设备（1）换热，当惰性气体温度降为120℃后，经循环风机（7），送至三级流化床干熄焦装置（5）作为冷却介质和流化介质重复使用。
（二）二级干熄焦工艺流程：用三级流化床干熄焦装置（5）排出的温度为200-250℃的惰性气体对已经一级熄焦，温度<600℃的焦炭或半焦进行二次熄焦。当半焦温度<400℃后，送至三级流化床干熄焦装置（5）继续熄焦。将二级流化床干熄焦装置（4）排出的惰性气体除尘后送至一级流化床干熄焦装置（3）作为冷却介质再次使用。
（三）三级干熄焦工艺过程：通入初始惰性气体和将经热交换设备（1）和循环风机（7）的冷惰性气体送至三级流化床干熄焦装置（5）作为冷却介质和流化介质，对已两次熄焦，温度<400℃的焦炭或半焦进行三次熄焦。当半焦温度<200℃后，将半焦从三级流化床干熄焦装置（5）送至冷半焦储仓（6）存储。将三级流化床干熄焦装置（5）排出的惰性气体除尘后，送至二级流化床干熄焦装置（4）作冷却介质再次使用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及进步：
（1）本发明采用不同温度的惰性气体对半焦进行连续多次熄焦降温，其中焦炭或半焦和惰性气体采用逆流操作，可获得较大的传热、传质推动力，缩短熄焦时间，能够有效降低最终出口半焦的温度。
（2）做冷却介质的惰性气体可循环重复使用，有效降低工业熄焦过程的操作成本，整个熄焦过程处于无氧环境，安全可靠。
（3）各级流化床熄焦装置无内构件，设备简单，处理量大，成本低。
（4）本发明多级流化床干熄焦装置内使用不同温度的惰性气体，可以改善半焦的性质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种煤干馏多级连续干熄焦系统，其特征在于，包括热交换设备（1）、煤干馏装置（2）、一级流化床干熄焦装置（3）、二级流化床干熄焦装置（4）、三级流化床干熄焦装置（5）、冷半焦储仓（6）和循环风机（7），其中所述煤干馏装置（2）的出料口依次与一级流化床干熄焦装置（3）的进料口、二级流化床干熄焦装置（4）的进料口、三级流化床干熄焦装置（5）进料口、冷半焦储仓（6）连接；所述三级流化床干熄焦装置（5）的出风口与所述二级流化床干熄焦装置（4）的进风口、一级流化床干熄焦装置（3）的进风口、热交换设备（1）、循环风机（7）相连接，所述循环风机（7）与所述三级流化床干熄焦装置（5）的进风口连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤干馏多级连续干熄焦系统，其特征在于，还包括除尘装置，所述一级流化床干熄焦装置（3）的出风口和热交换设备（1）通过所述除尘装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种煤干馏多级连续干熄焦系统，其特征在于，其中所述一、二、三级流化床干熄焦装置内均设有旋风分离器（8），所述旋风分离器（8）的出风口均与相应的流化床干熄焦装置的出风口重合设置。
4.利用权利要求1至3中任一项所述的煤干馏多级连续干熄焦系统的方法，其特征在于，用惰性气体做冷却介质和流化介质，与高温半焦直接接触带走半焦的显热；其中惰性气体与半焦采取逆流操作，即惰性气体依次通过三级、二级、一级流化床干熄焦装置，再与热交换设备换热后返回三级流化床干熄焦装置循环使用，半焦依次通过一级、二级、三级流化床干熄焦装置回收热量。
5.根据权利要求4的一种煤干馏多级连续干熄焦方法，其中所述惰性气体的温度为100-200℃、压力为0-2MPa，所述高温半焦的粒径为0.071-10mm，温度为500-800℃，经回收热量后出口半焦的温度为200℃以下。
6.根据权利要求4所述的一种煤干馏多级连续干熄焦方法，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中一种或几种。
7.根据权利要求4所述的一种煤干馏多级连续干熄焦的方法，其特征在于，包括步骤：
（1）将煤干馏后产生的焦炭或半焦送至一级流化床干熄焦装置，通入二级流化床干熄焦装置排出的惰性气体使焦炭或半焦颗粒在流化床内稳定流化，并进行热交换，当焦炭或半焦温度达到本级出料要求后，送至二级流化床干熄焦装置，同时，将一级流化床干熄焦装置排出的惰性气体除尘，后送至热交换设备换热，再通过循环风机送至三级流化床干熄焦装置重复使用；
（2）将三级流化床干熄焦装置排出的惰性气体通入二级流化床干熄焦装置，将进入其中焦炭或半焦，进行二次熄焦，当焦炭或半焦达到本级出料要求后，送至三级流化床干熄焦装置，同时将排出的惰性气体除尘后送至一级流化床干熄焦装置；
（3）在三级流化床干熄焦装置内通入初始惰性气体和所述步骤（1）中经过循环风机的冷惰性气体，对已多次熄焦的焦炭或半焦进行熄焦，当焦炭或半焦熄焦至本级出料要求温度后，送至冷半焦储仓存储，同时将排出的惰性气体除尘后送至二级流化床干熄焦装置。
8.根据权利要求4所述的一种煤干馏多级连续干熄焦的方法，其特征在于，所述的一级、二级、三级流化床干熄焦装置的流化表观速度为0.01-10m/s。
9.根据权利要求4所述的一种煤干馏多级连续干熄焦的方法，其特征在于，所述的一级、二级、三级流化床干熄焦装置的压力为0-1.5MPa。
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