CN103484171A - 消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置 - Google Patents
消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103484171A CN103484171A CN201310278972.2A CN201310278972A CN103484171A CN 103484171 A CN103484171 A CN 103484171A CN 201310278972 A CN201310278972 A CN 201310278972A CN 103484171 A CN103484171 A CN 103484171A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pyrolysis
- raw gas
- water vapour
- catalyticreactor
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
本发明提供一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置，消除热解荒煤气中水蒸气的方法，包括以下步骤：将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂。本发明还提供了一种能实现消除热解荒煤气中水蒸气的方法的固定床热解装置。本发明消除热解荒煤气中水蒸气的方法步骤科学合理，能在不影响荒煤气中焦油产率的同时，消除荒煤气中水蒸气，降低甚至是除去热解水，进而降低煤热解系统的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工技术，尤其涉及一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置。
背景技术
低温固体热载体法热解煤生产半焦、煤焦油和煤气过程中会有大量的废水生成。伴随着煤化工的发展，特别是煤热解工业的不断发展壮大，废水产量越来越大，大量废水的排放造成了严重的环境污染。虽然在煤热解工艺设计和实际工作中，已采用各种手段尽可能地减少废水的生成，但仍没有有效手段大幅度的削减煤中有机物的分解生成的化学水，尤其是低阶煤的化学水。
目前煤热解过程中煤焦油的产生、收集和后续煤焦油的加工中首先经过荒煤气的水洗冷凝、脱水等操作后，再加热焦油进行精馏处理，这样造成生产加工焦油的能耗高，生产设备增多，典型的化产回收流程如图1所示。即目前减少煤热解废水的手段重在减少外部水的影响，而忽略了煤热解本身反应所产生的热解生成水，并没有降低或者完全脱除热解荒煤气中的热解水，无法从根源上减少废水的生成。
所以亟待一种低能耗的、能从根源上消除热解荒煤气中水蒸气的方法。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有热解荒煤气中水蒸气去除方法能耗高、设备多的问题，提出一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法，能在不影响荒煤气中焦油产率的同时，消除荒煤气中水蒸气，降低甚至是除去热解水，进而降低了煤热解系统的能耗。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法，包括以下步骤：将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂。
进一步地，所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂使用前进行硫化升温。
进一步地，所述Co-Mo系耐硫耐油（气）宽温变换催化剂的硫化升温即可靠荒煤气自身含有的硫化氢进行硫化，也可进行单独硫化。
所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂的硫化升温步骤为：在400℃温度下，荒煤气气氛下保持4小时，硫化结束。
所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂单独硫化升温步骤为：（1）N2气氛下以2.5℃/min的升温速度升温到110℃并保持1小时；（2）通入H2S与H2的混合气，流量为5ml/g催化剂/min，以2.5℃/min的升温速度升温到400℃并保持4小时；（3）用N2，5ml/g催化剂/min吹扫1小时，硫化结束。
进一步地，所述CO为煤样热解产生的CO和/或额外通入催化反应器的CO。
进一步地，所述催化反应器内压力为0-0.60Mpa。
进一步地，所述催化反应器内温度为200-500℃。
进一步地，将荒煤气中水蒸气消除后，再将其通入油品回收系统回收剩余焦油。
本发明的另一个目的还提供了一种固定床热解装置，该装置能实现上述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，有效除热解荒煤气中水蒸气。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种固定床热解装置，所述热解反应管和冷阱之间设置有用于消除热解荒煤气中水蒸气的催化催化反应器。
进一步地，所述催化催化反应器内部或外部设置有加热炉。
本发明消除热解荒煤气中水蒸气的方法步骤科学，与现有技术相比较：将煤样热解产生的荒煤气直接通入装有催化剂的催化反应器，通过催化反应消除荒煤气中水蒸气，同时不影响荒煤气中的焦油产率，从而达到降低甚至是除去热解水，由于荒煤气中没有了水蒸气，从而降低了后续系统的能耗，同时后续化产回收可以应用油洗流程，从而能够直接与煤焦油加氢流程相接。采用耐油耐硫高效催化剂使热解荒煤气中的水蒸汽与CO反应生成H2与CO2，从而减少了煤热解工业产生的热解生成水的废水量，同时又能够得到富氢的热解煤气。本发明固定床热解装置结构简单、合理、紧凑，与现有技术相比较，仅在传统煤化工工艺流程的煤热解反应器后增加一个催化反应器（催化剂床层）即可实现热解荒煤气中水蒸气的消除，而不需要废水的处理工艺，并且可直接进行油洗回收焦油。
附图说明
图1已有的典型的化产回收系统；
图2为实施例2的工艺流程图；
图3为实施例3的工艺流程图；
图4为实施例4的工艺流程图；
图5为实施例5的工艺流程图；
图6为实施例5床层温度对产物产率(空干基) 的影响；
图7为实施例6载气流量对产物产率(空干基)的影响。
具体实施方式
本发明提供了能在不影响荒煤气中焦油产率的同时，消除荒煤气中水蒸气的消除热解荒煤气中水蒸气的方法，本发明克服了传统的水煤气变换反应是在煤气中含有少量的焦油气的情况下进行变换反应，本发明针对的是直接应用在荒煤气（含有大量焦油气）上的变换工艺。
具体地，本发明消除热解荒煤气中水蒸气的方法包括以下步骤：将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与CO发生水煤气变换反应（CO和水蒸汽发生反应生成CO2和氢气）从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂（活性氧化铝浸渍制备，其主要成分为CoO（约3%）和MoO3（约10%）,载体为氧化铝等）。消除水蒸气后的荒煤气进入洗油洗涤塔、轻油洗涤塔回收焦油，再经过电捕焦油器和洗苯塔得到煤气（未经脱硫脱碳的煤气，若经脱硫脱碳的后得到的是净煤气）。所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂的硫化升温，即可靠荒煤气自身含有的硫化氢进行硫化，也可进行单独硫化。所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂的硫化升温步骤为：在400℃温度下，荒煤气气氛下保持4小时，硫化结束。所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂单独硫化升温步骤为：（1）N2气氛下以2.5℃/min的升温速度升温到110℃并保持1小时；（2）通入H2S与H2的混合气，流量为5ml/g催化剂/min，以2.5℃/min的升温速度升温到400℃并保持4小时；（3）用N2，5ml/g催化剂/min吹扫1小时，硫化结束。
本发明所述CO为煤样热解产生的CO和/或额外通入催化反应器的CO。
所述催化反应器内的压力和温度与热解装置保持一致，所述催化反应器内压力为0 -0.60Mpa，优选的为0.40Mpa。所述催化反应器内温度为200-500℃，优选的为300℃。将荒煤气中水蒸气消除后，再将其通入油品回收系统回收剩余焦油。
本发明工艺简单，简单易于操作，实现了热解荒煤气中水蒸气的变换消除：（1）烟煤低温热解产生的荒煤气直接进入催化反应器内，其中水蒸汽发生水煤气变换反应可以有效利用荒煤气的余热，催化反应器加热所需能量消耗小；（2）通过变换反应消除荒煤气中的水蒸汽，从而降低冷凝所得混合物中水分含量，从根源上降低了热解废水的生成量；（3）通过变换反应后的热解煤气成分中H2含量大大提高，变换反应是廉价制取H2的主要方式。
本发明还提供了一种能有效除热解荒煤气中水蒸气的固定床热解装置，该固定床热解装置的热解反应管和冷阱之间设置有用于消除热解荒煤气中水蒸气的催化反应器。为了保证催化反应器内的温度与热解反应管内温度相同，所述催化反应器内部或外部设置有加热装置，如电加热炉。
本发明固定床热解装置的工作原理：首先对原料烟煤破碎、干燥；将处理后的烟煤进行低温热解，热解产生的荒煤气自热解反应管直接进入催化反应器进行水蒸汽消除，所述荒煤气中的水蒸汽与CO进行水煤气变换反应（ ）；经过催化反应器的荒煤气在冷阱内得到冷凝混合物，根据GB/T480-2010进行水分测定，计算得到热解产生的半焦、煤焦油、热解水的产率；不凝性热解煤气经过流量器后被收集。
实施例1
本实施例公开了一种固定床热解装置，该固定床热解装置与现有固定床热解装置相同均包括热解反应管和冷阱，与现有固定床热解装置不同的是本实施例固定床热解装置在热解反应管和冷阱之间还设置有用于消除热解荒煤气中水蒸气的催化反应器，该催化反应器内部还设置有用于维持该催化反应器内物料温度的电加热装置。
实施例2
图2为实施例2的工艺流程图。
本实施例公开了一种热解荒煤气的消除水蒸气回收焦油的工艺流程，该工艺流程与现有热解工艺油洗流程相同均包括热解反应器和洗涤回收系统，不同的是，在其中包括了催化反应器，如图2所示。将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与荒煤气自身含有的CO发生水煤气变换反应（CO和水蒸汽发生反应生成CO2和氢气）从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油气宽温变换催化剂。消除水分后的荒煤气进入洗油洗涤塔、轻油洗涤塔回收焦油，再经过电捕焦油器和洗苯塔得到煤气（未经脱硫脱碳的煤气，若经脱硫脱碳的后得到的是净煤气）。
实施例3
图3为实施例3的工艺流程图。
本实施例公开了一种热解荒煤气的消除水蒸气回收焦油的工艺流程，该工艺流程与现有热解工艺油洗流程相同均包括热解反应器和洗涤回收系统，不同的是，在其中包括了催化反应器，如图3所示。将煤样热解产生的荒煤气通入洗油洗涤塔、洗酚塔回收部分焦油和酚油，再将含有部分焦油的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与载气CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油气宽温变换催化剂。消除水分后的荒煤气进入轻油洗涤塔回收焦油，再经过电捕焦油器和洗苯塔得到煤气（未经脱硫脱碳的煤气）。
在催化反应器前增加调解荒煤气温度的洗涤塔，用于调节进入该催化反应器的荒煤气的温度，催化反应器内部还设置有用维持该催化反应器内物料温度的加热装置。
实施例4
图4为实施例4的工艺流程图。
本实施例公开了一种热解荒煤气的消除水蒸气回收焦油的工艺流程，该工艺流程与现有热解工艺油洗流程相同均包括热解反应器和洗涤回收系统，不同的是，在其中包括了催化反应器，如图4所示。将煤样热解产生的荒煤气通入蒽油洗涤塔回收部分焦油，再将含有部分焦油的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与载气CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油气宽温变换催化剂。消除水分后的荒煤气进入洗油洗涤塔、轻油洗涤塔回收焦油，再经过电捕焦油器和洗苯塔得到煤气（未经脱硫脱碳的煤气）。
实施例5
图5为实施例5的工艺流程图；图6为实施例5床层温度对产物产率(空干基)的影响。
本实施例公开了一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法，采用实施例1所述固定床热解装置。
热解荒煤气的消除水蒸气回收焦油的工艺流程如图5所示。本实施例中煤样（烟煤）热解采用CO作为烟煤热解的载气，部分CO与荒煤气中水蒸气发生水煤气变换反应。所用煤样粒度小于6mm，所述热解条件为：压力0.4Mpa，载气流量90ml/min，停留时间20min，热解终温520℃。
消除热解荒煤气中水蒸气的方法包括以下步骤：将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与载气CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫宽温变换催化剂。催化反应器内反应（变换反应）温度和压力与热解温度相同。
图6为催化反应器温度（200～400℃）对热解-脱水实验产物产率的影响，当催化反应器温度为400℃时热解水产率为0.6%，同样条件下空白实验（催化反应器内为石英砂）热解水产率为6.0%，热解-脱水实验的热解水产率降低了90%。
本实施例中采用的煤样基本分析数据如表1、表2所示。
表1 烟煤工业分析数据（GB/T212-2008)
表2 烟煤元素分析数据（GB/T476-2008)
实施例6
图7为实施例6载气流量对产物产率(空干基)的影响。
本实施例公开了一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法，本实施例同样采用实施例1所述固定床热解装置。
本实施例中烟煤（煤样）热解采用CO作为烟煤热解的载气，部分CO与荒煤气中水蒸气发生水煤气变换反应。所用煤样粒度小于6mm ，所述热解条件为：压力0.4Mpa，停留时间20min，热解终温520℃。本实施例中采用的烟煤与实施例2相同。
消除热解荒煤气中水蒸气的方法包括以下步骤：将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与载气CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫宽温变换催化剂。催化反应器内反应（变换反应）温度和压力与热解温度相同。
图7所示为载气流量（范围为50～250ml/min/g水）对热解-脱水实验产物产率的影响。其中载气流量的通入量对应荒煤气中的水含量,热解水分的产率在载气流量为50ml/min时为0.67%，随着载气流量的增加逐渐降低，当载气流量增加至170ml/min时，根据GB/T480-2010测定不到水分，此时工业上可以认为荒煤气中的水蒸气被完全消除。
本发明不局限于上述实施例所记载的消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置，催化剂种类的改变、CO添加量的改变、催化反应器内温度、压力的改变均在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，包括以下步骤：将煤样热解产生的荒煤气通入装有催化剂的催化反应器，在催化反应器内，所述荒煤气中的水蒸气与CO发生水煤气变换反应从而消除水蒸气，其中所述催化剂为Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂。
2.根据权利要求1所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，所述Co-Mo系耐硫耐油宽温变换催化剂使用前进行硫化升温。
3.根据权利要求2所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，所述硫化升温过程依靠热解荒煤气自身含有的硫化氢进行硫化和补硫，所述硫化升温步骤为：在400℃温度下，荒煤气气氛下保持4小时，硫化结束。
4.根据权利要求2所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，所述硫化升温步骤为：（1）N2气氛下以2.5℃/min的升温速度升温到110℃并保持1小时；（2）通入H2S与H2的混合气，流量为50ml/min，以2.5℃/min的升温速度升温到400℃并保持4小时；（3）用N2，50ml/min吹扫1小时，硫化结束。
5.根据权利要求1所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，所述CO为煤样热解产生的CO和/或额外通入催化反应器的CO。
6.根据权利要求1所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，所述催化反应器内压力为0-0.60Mpa。
7.根据权利要求1所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，所述催化反应器内温度为200-500℃。
8.根据权利要求1所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法，其特征在于，将荒煤气中水蒸气消除后，再将其通入油品回收系统回收剩余焦油。
9.一种能实现权利要求1-8任意一项所述消除热解荒煤气中水蒸气的方法的固定床热解装置，其特征在于，所述热解反应管和冷阱之间设置有用于消除热解荒煤气中水蒸气的催化反应器。
10.根据权利要求9所述固定床热解装置，其特征在于，所述催化反应器内部或外部设置有加热炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310278972.2A CN103484171A (zh) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | 消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310278972.2A CN103484171A (zh) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | 消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103484171A true CN103484171A (zh) | 2014-01-01 |
Family
ID=49824779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310278972.2A Pending CN103484171A (zh) | 2013-07-04 | 2013-07-04 | 消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103484171A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105130766A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-09 | 沈阳化工大学 | 利用一氧化碳气体（co）去除苯甲醚中微量水分的方法 |
| CN105837409A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-10 | 沈阳化工大学 | 一种利用一氧化碳气体（co）去除苯甲醚中微量水分的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3957962A (en) * | 1973-04-17 | 1976-05-18 | Shell Oil Company | Process for the preparation of hydrogen-rich gas |
-
2013
- 2013-07-04 CN CN201310278972.2A patent/CN103484171A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3957962A (en) * | 1973-04-17 | 1976-05-18 | Shell Oil Company | Process for the preparation of hydrogen-rich gas |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105130766A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-09 | 沈阳化工大学 | 利用一氧化碳气体（co）去除苯甲醚中微量水分的方法 |
| CN105837409A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-10 | 沈阳化工大学 | 一种利用一氧化碳气体（co）去除苯甲醚中微量水分的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101538473B (zh) | 不粘结性或弱粘结性煤深加工方法 | |
| WO2017128943A1 (zh) | 一种固体垃圾无氧催化热裂解方法 | |
| CN102875005A (zh) | 一种基于水热反应的污泥生物炭化工艺 | |
| CN109096798B (zh) | 废轮胎热解炭黑微氧化活化方法 | |
| CN102965128A (zh) | 一种褐煤低温干馏方法 | |
| CN106635079A (zh) | 一种固废rdf处理方法 | |
| CN107841325B (zh) | 一种生物质掺混高灰造纸污泥热解制备合成气的方法 | |
| CN102585917B (zh) | 生物质燃气冷却－吸收耦合深度脱除焦油的工艺及系统 | |
| CN106955595B (zh) | 一种脱硫塔中脱硫剂单质硫磺的再生方法 | |
| CN102031159A (zh) | 一种焦炉煤气净化液化工艺 | |
| CN101724471A (zh) | 一种焦炉煤气净化及回收苯族烃、氨和煤焦油的方法 | |
| CN211394370U (zh) | 一种火电厂锅炉烟气热解废旧轮胎的系统 | |
| CN104232129B (zh) | 一种有机废弃物与煤共热解制取半焦及焦油的方法 | |
| CN104560091A (zh) | 一种富含轻质芳烃生物油的制备方法 | |
| CN103484171A (zh) | 消除热解荒煤气中水蒸气的方法及固定床热解装置 | |
| CN107321165A (zh) | 一种基于熔盐资源化回收硫化氢、羰基硫的方法 | |
| CN101805636B (zh) | 一种废轮胎气化装置和方法 | |
| CN103031136A (zh) | 一种废弃人造板热解多联产综合利用方法 | |
| CN202864915U (zh) | 一种硫磺回收和尾气处理装置 | |
| CN104194420A (zh) | 一种废旧轮胎热解生产低灰分碳黑的方法与装置 | |
| CN111808446A (zh) | 一种利用高温裂解气进行炭化的裂解炭黑及制备方法 | |
| CN114409197B (zh) | 一种熄焦封闭式烘干水油氨硫分质回收处理工艺 | |
| TWI728850B (zh) | 廢塑膠熱裂解系統及以該系統熱裂解廢塑膠的方法 | |
| CN211311378U (zh) | 固体废弃物裂解油气综合利用装置 | |
| CN206279155U (zh) | 一种利用低阶煤的系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140101 |