CN103215089A - 一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法，包括荒煤气冷凝系统、煤气净化系统、类煤浆制备系统和加氢处理系统；荒煤气冷凝系统的气体出口与煤气净化系统入口连接，荒煤气冷凝系统的可凝组分出口与煤气净化系统的焦油出口汇合后与类煤浆制备系统的焦油入口相连接，类煤浆制备系统的出口与加氢处理系统的液体入口相连接；相比传统的粉煤热解高温气固在线处理技术，有效解决了粉煤热解中粉焦与热解油气难以分离的问题；荒煤气中分离出的焦油没有作为产品直接排出，而是将其与荒煤气中可凝组分，包括煤粉、焦粉、可凝焦油等制成类煤浆物质，通过加氢处理最后制成各种油品，解决焦油含尘量高的问题。

Description

一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法

技术领域

本发明属于煤热解领域，涉及煤热解中荒煤气的处理技术，具体涉及一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法。

背景技术

机械化采煤中粉煤量约占70%，如何有效使用这部分粉煤有重要意义，其中粉煤热解技术是高效清洁利用粉煤的有效途径，它是国家实施能源多元化的战略之一。

目前，粉煤热解技术中存在一大难题，就是热解粉焦和热解油气的高温气固在线分离问题，粉煤热解过程中产生的挥发份含有可冷凝气体和不可冷凝气体，同时夹带浓度大、粒度小、粘附性很强的煤粉和焦粉等固体，除尘设备除不掉的粉尘，和冷凝下来的焦油气，形成粘稠状物质，会在管道中聚集，影响设备正常运转，此外，所得焦油含尘量较高，焦油品质低。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术缺陷提供一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法，解决粉煤热解中粉焦与热解油气难以分离和分离的焦油含尘量高的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，包括荒煤气冷凝系统、煤气净化系统、类煤浆制备系统和加氢处理系统；荒煤气冷凝系统的气体出口与煤气净化系统入口连接，荒煤气冷凝系统的可凝组分出口与煤气净化系统的焦油出口汇合后与类煤浆制备系统的焦油入口相连接，类煤浆制备系统的出口与加氢处理系统的液体入口相连接。

所述煤气净化系统包括依次连接的气体洗涤器、电捕焦油器和变压吸附装置；荒煤气冷凝系统的气体出口与气体洗涤器的入口连接，变压吸附装置的氢气出口与加氢处理系统的氢气入口相连接。

变压吸附装置的氢气出口连接有氢气储罐，氢气储罐与加氢处理系统的氢气入口相连接。

所述加氢处理系统包括依次连接的加氢预处理装置、加氢反应器和高温分离器；类煤浆制备系统的出口与加氢预处理装置入口连接，加氢反应器出口与高温分离器入口相连，高温分离器的气体出口再与加氢反应器的氢气入口连接。

所述高温分离器的气体出口连接有气化净化器，气化净化器出口与加氢反应器的氢气入口连接。

所述高温分离器的液体出口依次连接有常压蒸馏塔和减压蒸馏塔。

所述荒煤气冷凝系统为间接冷凝系统，由多个间接冷凝器串联而成，所述间接冷凝器由内管和外管组成。

所述类煤浆制备系统包括溶剂油储罐和混合罐，荒煤气冷凝系统的可凝组分出口与煤气净化系统的焦油出口汇合后与混合罐的焦油入口相连接。

一种粉煤热解中气固冷态分离的方法，将粉煤热解生成的荒煤气送入荒煤气冷凝系统，通过荒煤气冷凝系统荒煤气被分为可凝组分与不可凝组分；不可凝组分经煤气净化系统处理后成为净化煤气，作为产品排出；煤气净化系统分离出的焦油和荒煤气冷凝系统分离出的可凝组分被送入类煤浆制备系统与溶剂油混合制成类煤浆物质；制成的类煤浆物质被送入加氢处理系统加入氢气，最后经高温分离器进行气液分离，分离出的氢气作为产品排出，分离出的液体经蒸馏塔分割成不同的馏分油产品排出。

经煤气净化系统处理后的净化煤气被送入变压吸附装置分离出氢气和其他气体，氢气被送入加氢处理系统作为原料；高温分离器分离出的氢气被送入加氢处理系统作为原料。

本发明的气固冷态分离装置，包括荒煤气冷凝系统、煤气净化系统、类煤浆制备系统和加氢处理系统，先经荒煤气冷凝系统对荒煤气进行冷却分离出可凝组分和不可凝组分，不可凝组分经煤气净化系统成为净化煤气排出，可凝组分经类煤浆制备系统将荒煤气中包含的可凝性焦油、热解产生的水、及固体粉焦、煤粉等制成类煤浆物质，最后通过加氢处理系统制成各种油品；相比传统的粉煤热解高温气固在线处理技术，有效解决了粉煤热解中粉焦与热解油气难以分离的问题；荒煤气中分离出的焦油没有作为产品直接排出，而是将其与可凝组分中的煤粉、焦粉等制成类煤浆物质，通过加氢处理最后制成各种油品，解决焦油含尘量高的问题。

本发明还具有以下有益效果：

1.在类煤浆制备系统选择合适的溶剂油，将粉煤热解产生的含煤粉、焦粉的可凝组分制成类煤浆组分，通过加氢进一步处理，有效利用了粉煤热解产生的大量焦粉。

2.本发明通过加氢处理系统，有效提高了粉煤热解中焦油的附加值，产生各类高附价值油品。

3.通过本发明的气固冷态分离的装置，解决机械采煤过程中产生的粉煤高效利用难度大的问题。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图中的附图标记含义如下：

1热解炉；2半焦冷却装置；3荒煤气冷凝系统；4间接冷凝器；5内管；6外管；7气体洗涤器；8电捕焦油器；9变压吸附装置；10氢气储罐；11溶剂油储罐；12混合罐；13加氢预处理装置；14加氢反应器；15高温分离器；16气体净化器；17常压蒸馏塔；18减压蒸馏塔；20荒煤气输送管道；21不凝组分输送管道；22可凝组分输送管道；24焦油输送管道；25净化气输送管道；26氢气输送管道；28溶剂油输送管道；29类煤浆物质输送管道；30加氢反应原料输送管道；31加氢反应产物输送管道；32粗氢气输送管道；34粗油品输送管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发进行详细描述：

如图1所示，本发明包括煤热解系统、荒煤气冷凝系统、煤气净化系统、类煤浆制备系统、加氢处理系统。所述煤热解系统由热解炉1、半焦冷却装置2组成。荒煤气冷凝系统3为间接冷凝系统，由多个间接冷凝器串联而成，优选2-5个间接冷凝器串联组成，所述间接冷凝器4由内管5和外管6组成，内管5是荒煤气通道，外管6是冷却介质通道，荒煤气与冷却介质通过内管5管壁进行逆流间接换热。煤气净化系统由气体洗涤器7、电捕焦油器8、变压吸附装置9、氢气储罐10组成。类煤浆制备系统由溶剂油储罐11、混合罐12组成。加氢处理系统由加氢预处理装置13、加氢反应器14、高温分离器15、气化净化器16、常压蒸馏塔17、减压蒸馏塔18组成。

热解炉1上部通过荒煤气输送管道20与荒煤气冷凝系统3的入口相通，下部与半焦冷却装置2相连；荒煤气冷凝系统出口具体的是荒煤气冷凝系统中串接的最终输出间接冷凝器4的内管5输出口分别通过不凝组分输送管道21、可凝组分输送管道22与气体洗涤器7入口、混合罐12上部入口相连；气体洗涤器7气体出口经管道与电捕焦油器8入口相连，所述的气体洗涤器7、电捕焦油器8均带有焦油出口，经焦油输送管道24与混合罐12上部入口相连，电捕焦油器8气体出口经净化气输送管道25与变压吸附装置9入口相连，变压吸附装置9氢气出口经氢气输送管道26与氢气储罐10入口相连，氢气储罐10出口经氢气输送管道26与加氢反应器14气体入口相连；溶剂油储罐11出口经溶剂油输送管道28与混合罐12侧部入口相连，混合罐12出口经类煤浆物质输送管道29与加氢预处理装置13入口相连，加氢预处理装置13出口经加氢反应原料输送管道30与加氢反应器14液体入口相连，加氢反应器14出口经加氢反应产物输送管道31与高温分离器15入口相连，高温分离器15气体出口经粗氢气输送管道32与气体净化器16入口相连，气体净化器16出口经氢气输送管道26与和氢气储罐10连接的氢气输送管道26汇合作为循环氢进入加氢反应器14，高温分离器15液体出口经粗油品输送管道34与常压蒸馏塔17入口相连，常压蒸馏塔17出口经粗油品输送管道34与减压蒸馏塔18的入口相连。

本发明通过先对荒煤气进行冷却，再用溶剂油将荒煤气中的可凝组分制成类煤浆物质，最后通过加氢反应装置制成各种油品，将粉煤热解荒煤气中的可冷凝组分和不可

凝组分分离，将油气中夹带的浓度大、粒度小、粘附性很强的煤粉和焦粉等溶解在溶剂油中，解决粉焦与热解油气分离困难的问题，避免油气处理过程中煤粉，焦粉和焦油形成粘稠状物质，在管道中聚集，影响设备正常运转；此外，所得焦油，粉焦等进一步进行加氢处理，形成热值高，高附加值的油品，避免焦油直接作为产品排出，焦油含尘量高，焦油品质低的问题。

进一步，净化的煤气经变压吸附装置分离出的氢气和加氢处理系统分离出的氢气再次送入加氢反应器作为循环氢循环利用，降低了生产成本，节约资源。

工作时，将粒度小于8mm的粉煤送入热解炉1中，热解产生半焦和荒煤气，半焦进入半焦冷却装置2中产生半焦，荒煤气经荒煤气输送管道20进入荒煤气冷凝系统3中，荒煤气中含有可凝组分包括可凝性焦油、热解水等和不可冷凝气体CO，CO₂，H₂等，同时夹带浓度大、粒度小、粘附性强的煤粉和焦粉等固体。

荒煤气经过间接冷凝器的内管5，在间接冷凝器外管6的冷却组分的作用下，荒煤气分为可凝组分和不可凝组分，此处冷却组分可以是循环水或循环氨水。

不可凝组分经不凝组分输送管道21进入气体洗涤器7，经洗涤净化后的不可凝组分经不凝组分输送管道21进入电捕焦油器8，将不可凝组分中携带的焦油进行回收，气体洗涤器7、电捕焦油器8产生的焦油汇集后经焦油输送管道24进入混合罐12中，作为加氢源料，经净化后的煤气经净化气输送管道25进入变压吸附装置9中，产生氢气和其余气体，氢气经氢气输送管道26进入氢气储罐10中作为加氢反应的氢源，其余作为产品排出，氢气通过氢气输送管道26进入加氢反应器14。

可凝组分夹带着煤粉、焦粉等固体物质经可凝组分输送管道22进入混合罐12，与来自溶剂油储罐11的溶剂油、焦油输送管道24的焦油混合后，制成类煤浆物质，其中含荒煤气可冷凝气体、煤粉、焦粉、焦油、溶剂油等，此处溶剂油可为煤焦油、煤液化产生的轻质油、中质油、石油渣油、氢化多环芳烃中的一种或多种，氢化多环芳烃为四氢化萘、二氢菲、二氢蒽等。

类煤浆物质先经类煤浆物质输送管29进入加氢预处理装置13，经预热、排渣后经加氢反应原料输送管道30进入加氢反应装置14，加氢反应装置可以是二段加氢，也可是悬浮床加氢，加氢产物经加氢反应产物输送管道31进入高温分离器15进行气液分离，气体组分经粗氢气输送管道32进入气体净化器16回收氢气组分，回收的氢气组分经氢气输送管道26与氢气输送管道26汇合作为循环氢进入加氢反应器14，亦可返回氢气储罐10，液体经粗油品输送管道34依次进入常压蒸馏塔17和减压蒸馏塔18进行分离，最终分割成常压馏分油、低压馏分油等不同的馏分油产品。

本发明同时提供一种粉煤热解中气固冷态分离的方法，将粉煤热解生成的荒煤气送入荒煤气冷凝系统，通过荒煤气冷凝系统荒煤气分为可凝组分和不可凝组分；不可凝组分经煤气净化系统处理后成为净化煤气，作为产品排出；煤气净化系统分离出的焦油和荒煤气冷凝系统分离出的可凝组分份被送入类煤浆制备系统与溶剂油混合制成类煤浆物质；制成的类煤浆物质被送入加氢处理系统加入氢气，最后经高温分离器进行气液分离，分离出的氢气作为产品排出，分离出的液体经蒸馏塔分割成不同的馏分油产品排出。

经煤气净化系统处理后的净化煤气被送入变压吸附装置分离出氢气和其他气体，氢气被送入加氢处理系统作为原料；高温分离器分离出的氢气被送入加氢处理系统作为原料。

Claims (10)

1.一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：包括荒煤气冷凝系统、煤气净化系统、类煤浆制备系统和加氢处理系统；荒煤气冷凝系统的气体出口与煤气净化系统入口连接，荒煤气冷凝系统的可凝组分出口与煤气净化系统的焦油出口汇合后与类煤浆制备系统的焦油入口相连接，类煤浆制备系统的出口与加氢处理系统的液体入口相连接。

2.根据权利要求1所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：所述煤气净化系统包括依次连接的气体洗涤器（7）、电捕焦油器（8）和变压吸附装置（9）；荒煤气冷凝系统的气体出口与气体洗涤器（7）的入口连接，变压吸附装置（9）的氢气出口与加氢处理系统的氢气入口相连接。

3.根据权利要求2项所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：变压吸附装置（9）的氢气出口连接有氢气储罐（10），氢气储罐（10）与加氢处理系统的氢气入口相连接。

4.根据权利要求1所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：所述加氢处理系统包括依次连接的加氢预处理装置（13）、加氢反应器(14)和高温分离器(15)；类煤浆制备系统出口与加氢预处理装置（13）入口连接，加氢反应器（14）出口与高温分离器（15）入口相连，高温分离器（15）的气体出口再与加氢反应器(14)的氢气入口连接。

5.根据权利要求4所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：所述高温分离器（15）的气体出口连接有气化净化器（16），气化净化器（16）出口与加氢反应器(14)的氢气入口连接。

6.根据权利要求4所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：所述高温分离器（15）的液体出口依次连接有常压蒸馏塔（17）和减压蒸馏塔（18）。

7.根据权利要求1～6任一项所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：所述荒煤气冷凝系统（3）为间接冷凝系统，由多个间接冷凝器（4）串联而成，所述间接冷凝器（4）由内管（5）和外管（6）组成。

8.根据权利要求1～6任一项所述的粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：所述类煤浆制备系统包括溶剂油储罐（11）和混合罐（12），荒煤气冷凝系统的可凝组分出口与煤气净化系统的焦油出口汇合后与混合罐的焦油入口相连接。

9.一种粉煤热解中气固冷态分离的方法，其特征在于:将粉煤热解生成的荒煤气送入荒煤气冷凝系统，通过荒煤气冷凝系统荒煤气被分为可凝组分与不可凝组分；不可凝组分经煤气净化系统处理后成为净化煤气，作为产品排出；煤气净化系统分离出的焦油和荒煤气冷凝系统分离出的可凝组分被送入类煤浆制备系统与溶剂油混合制成类煤浆物质；制成的类煤浆物质被送入加氢处理系统加入氢气，最后经高温分离器进行气液分离，分离出的氢气作为产品排出，分离出的液体经蒸馏塔分割成不同的馏分油产品排出。

10.根据权利要求9所述的粉煤热解中气固冷态分离的方法，其特征在于:经煤气净化系统处理后的净化煤气被送入变压吸附装置分离出氢气和其他气体，氢气被送入加氢处理系统作为原料；高温分离器分离出的氢气被送入加氢处理系统作为原料。

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