CN103666508A - 一种低阶煤低温干馏热解工艺 - Google Patents

Abstract

本发明针对目前褐煤等低阶煤的资源浪费、能源消耗多和污染排放多的问题，提供了一种低阶煤的低温干馏热解工艺，该工艺利用经改造的多段炉为干馏设备，以低阶煤物料热解提油后的瓦斯气体作为循环载热体，对低阶煤干燥预热、干馏热解，提取焦油和生产半焦。该工艺将褐煤等低阶煤由多段炉的上方料斗送入炉内，物料在炉内耙齿推力作用下，在炉层面上均匀推动、翻动，由干燥段→预热段→干馏段→冷却段依次下移，经干燥预热，干馏热解，得到热油气瓦斯气和半焦，热油气瓦斯气向上穿过预热段干燥段经扩散段除尘后排出炉外，提取得到焦油、瓦斯气体，并将瓦斯气体作为载热体重复循环使用。从而实现低阶煤的科学合理综合应用。

Description

一种低阶煤低温干馏热解工艺

技术领域

本发明涉及煤干馏技术领域，具体涉及一种低阶煤的干馏生产工艺。

背景技术

低阶煤是指处于低变质阶段的煤，具有低灰、低硫、高挥发分、活性强等特征，主要煤类分为褐煤和低变质烟煤。其中褐煤是变质程度相对较低具有很多特殊性质的煤类。

我国低阶煤储量较大，占全部煤储量的55%，其中褐煤约占14%，目前，这些煤的90%作为燃料直接燃烧。但是由于低阶煤全水和内水含量高、氢氧含量高、易自燃、发热量低，这种不考虑煤中化合物性质的差异，在同等条件下加以燃烧是对资源的一种浪费，同时也给环境带来污染。因此，为使褐煤等低阶煤资源能够合理有效充分利用，寻求一种褐煤等低阶煤低温干馏、热解提油和生产半焦，并同时能够减少资源浪费，降低能耗和污染排放的有效工艺方法，便成为这一工程领域内的重要课题。

多段炉，又称多膛炉，在活性炭行业常称之为“耙式炉”，多段炉的外壳体为钢制圆筒形，内壁砌耐火砖衬层，中央用耐火砖拱砌形成数层炉床，在炉的中心装有伞形齿轮带动旋转的耐高温钢轴，在轴的两侧配装耙臂，臂下装有若干耙齿。待活化物料由炉顶供给，加热用气体将物料加热至反应温度。多段炉被广泛的应用于活性炭制造过程中的炭化（焙烧）和/或水蒸气法活化加工、活性炭的热再生处理；国内也有将其用于碳酸锌、钼酸盐等物料的煅烧加工。但是从未在褐煤等低阶煤的低温干馏热解工艺中使用过该设备。

发明内容

本发明的目的是，针对目前褐煤等低阶煤的资源浪费、能耗消耗多和污染排放多的问题，提供了一种低阶煤的低温干馏热解工艺，该工艺利用经改造的多段炉作为低温干馏设备，以低阶煤物料热解提油后的瓦斯气体作为循环载热体，对低阶煤进行干燥预热、干馏热解，提取焦油和生产半焦，实现低阶煤这种资源的科学、合理综合应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种低阶煤低温干馏热解工艺，包括以下步骤：

（1）将经干燥后的低阶煤破碎、过筛，选取粒径≤50毫米、含水率≤30%的筛下物作为低温干馏物料；

（2）将物料送入多段炉的上方料斗，并通过送料器及下料管道进入干燥段，物料在炉内耙齿推力作用下，在炉层面上均匀推动、翻动，由干燥段→预热段→干馏段→冷却段依次下移；

（3）物料在干燥段时，与预热段透过炉层上升的热油气瓦斯气进行热交换，去除水分完成干燥过程；

（4）干燥后的物料向下移动进入预热段后，与干馏段透过炉层上升的热油气瓦斯气进行热交换，将物料加热至200～250℃，完成预热过程；

（5）预热后的物料向下移动进入干馏段后，与进入炉内的热循环瓦斯气体进行热交换，将物料加热至350℃～600℃，发生干馏热解反应，生成热油气瓦斯气体和半焦，完成干馏过程；

（6）生成的热油气瓦斯气体，上升透过预热段、干燥段，在干燥段上部的分散段去除所夹带粉尘后，由炉顶的油气瓦斯气体出口排出；排出的气体经收集处理，得到油水混合物和瓦斯气体；油水混合物经油水分离系统进一步制取获得粗制焦油；小部分瓦斯气体用作蓄热式加热器的燃料，另外大部分瓦斯气体经该加热器加热返回多段炉作为热循环载气，实现重复循环过程；

（7）生成的半焦进入冷却段经冷却后由炉内刮板排出炉外。

上述一种低阶煤低温干馏热解工艺，所述的低阶煤为常见的低阶煤类，包括褐煤，长焰煤；其中优选的低阶煤为褐煤。

上述一种低阶煤低温干馏热解工艺，所述的低阶煤物料粒径对其产油率影响最大，50毫米及以下粒径的低阶煤在炉内干馏挥发分挥发充分完全，按铝甑成分比较该设备收油率可大于75%，而大颗粒可导致低阶煤干馏热解反应不完全。

上述一种低阶煤低温干馏热解工艺，若热解温度过低，则低阶煤热解反应不完全，影响焦油的提取率；根据低阶煤干馏热解反应机理，结合多段炉实验结果表明，低阶煤在受热循环瓦斯气体加热至350℃～600℃时发生干馏热解反应，生成含油瓦斯气和半焦；为保持物料干馏热解温度，进入炉内的循环瓦斯气体应加热到400℃～800℃。

上述一种低阶煤低温干馏热解工艺，所述的物料从投入多段干馏炉中，经干燥预热、干馏热解到形成半焦排除炉外，全部过程10～30分钟完成。

本发明所使用的干馏设备为竖式多层、耙动多段干馏炉（多段炉），该炉是钢制圆形炉体，炉内内衬耐火材料炉衬及多层耐火材料炉膛，炉内配置由耐热钢制转动主轴及带动每层炉面的耙齿装置，炉体由上自下分为分散段、干燥段、预热段、干馏段和冷却段，每段可有多层炉面，炉上部分别设置进料口和油气瓦斯气出口，下部设置出料口，在炉层上设置落料口，在干馏段炉膛壁上相应设置热循环瓦斯气体进风口，在炉内相应位置设置防爆口及人孔门，设置扩散段目的是用于沉降含油瓦斯气体中所夹带的粉料。

本发明的原理是，根据褐煤等低阶煤中含有较多的挥发分，首次利用竖式多层、耙动多段干馏炉，确保物料在炉内运行方式是在炉面耙齿翻动、推动下均匀运行，并逐层落下移动；同时采用全循环瓦斯低温干馏工艺，使物料与于干馏段进入炉内的热循环瓦斯气体呈逆流混流接触实现充分均匀热交换，物料经干馏热解得到热油气瓦斯气和半焦，热油气瓦斯气透过炉层上升，在预热段和干燥段利用其热量对物料进行预热和干燥，热油气瓦斯气再经分散段除尘后排出炉外，经收集处理得到焦油和瓦斯气，再将瓦斯气加热返回多段炉内用于干馏热解物料，从而对物料实现有效干燥、预热、干馏工艺过程，以达到最大限度地提取焦油和生产半焦这一生产目的，有效利用产生的瓦斯气体，实现资源的科学合理利用。

本发明所提供的技术方案具有如下优势：

1、该工艺能够充分获取褐煤等低阶煤中的焦油和半焦，根据试验炉实验结果，按铝甑成分比较收油率可大于75%。

2、该工艺利用低温干馏过程中得到的油气瓦斯气经提油后的瓦斯气体，小部分用做蓄热式加热器的燃料燃烧，大部分则经加热器加热作为热循环瓦斯气体返回多段干馏炉中，实现重复循环使用，无需其它能源消耗，减少了环境污染。

3、该工艺首次将多段炉作为低阶煤的低温干馏热解设备，充分利用了该设备能够使得物料在每层的炉床面上由转动耙齿不间断的推动、翻动，以最大限度地同进入炉内热循环瓦斯气体进行热交换的特点，以充分实现物料干燥预热、干馏热解反应过程。

4、该工艺采用在炉顶增设扩散段，最大限度沉降粉料，从而解决了干馏工艺中干馏气体粉尘夹带的技术难题。

说明书附图

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

下面结合图1对本发明做进一步说明。

一种褐煤低温干馏热解工艺，包括以下步骤：

1、褐煤经干燥破碎过筛，选取粒度≤50毫米、含水量30.1%的筛下物，送入竖式、多层干馏炉上方料斗，并通过送料器及下料管道进入干燥段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与在干馏段干馏热解产生的、穿过预热段炉层上升至干燥段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触，完成干燥脱水过程；

2、干燥的褐煤物料经干燥段进入预热段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与干馏段干馏热解产生的、穿过炉层上升至预热段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触进行热交换，被预热至200～210℃；

3、预热的褐煤物料经预热段进入干馏段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与由热循环瓦斯气体进风口进入炉内温度为400℃～500℃的热循环瓦斯气体呈逆流混流接触进行热交换，物料温度达到350℃～400℃时完成低温干馏热解，以使含油挥发物充分挥发，得到热油气瓦斯气和半焦；

4、生成的热油气瓦斯气向上穿过预热段炉层将物料预热，再穿过干燥段炉层将物料干燥脱水，再经过分散段去除所夹带粉尘后，由炉顶的油气瓦斯气体出口排出；油气瓦斯气经收集、洗涤、冷却及电捕集焦油等工艺处理，得到油水混合物和瓦斯气体，油水混合物经油水分离系统进一步制取获得粗制焦油，得到的瓦斯气体，其中大部分进入蓄热式加热器被加热，并返回竖式、多层干馏炉，对物料干馏热解实现工艺循环，另外小部分则用作为该加热器的燃料；

5、生成的半焦进入冷却段经冷却后由炉内刮板排出炉外。

褐煤物料从投入炉中，干燥预热，干馏热解到形成半焦排除炉外，全部过程在30分钟内完成。经分析检测，收油率为85.4%。

实施例2

一种褐煤低温干馏热解工艺，包括以下步骤：

1、褐煤经干燥破碎过筛，选取粒度≤50毫米、含水量18.9%的筛下物，送入竖式、多层干馏炉上方料斗，并通过送料器及下料管道进入干燥段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与在干馏段干馏热解产生的、穿过预热段炉层上升至干燥段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触，完成干燥脱水过程；

2、干燥的褐煤物料经干燥段进入预热段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与干馏段干馏热解产生的、穿过炉层上升至预热段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触进行热交换，被预热至210～220℃；

3、预热的褐煤物料经预热段进入干馏段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与由热循环瓦斯气体进风口进入炉内温度为450℃～550℃的热循环瓦斯气体呈逆流混流接触进行热交换，物料温度达到400℃～450℃时完成低温干馏热解，以使含油挥发物充分挥发，得到热油气瓦斯气和半焦；

4、生成的热油气瓦斯气向上穿过预热段炉层将物料预热，再穿过干燥段炉层将物料干燥脱水，再经过分散段去除所夹带粉尘后，由炉顶的油气瓦斯气体出口排出；油气瓦斯气经收集、洗涤、冷却及电捕集焦油等工艺处理，得到油水混合物和瓦斯气体，油水混合物经油水分离系统进一步制取获得粗制焦油，得到的瓦斯气体，其中大部分进入蓄热式加热器被加热，并返回竖式、多层干馏炉，对物料干馏热解实现工艺循环，另外小部分则用作为该加热器的燃料；

5、生成的半焦进入冷却段经冷却后由炉内刮板排出炉外。

褐煤物料从投入炉中，干燥预热，干馏热解到形成半焦排除炉外，全部过程在22分钟内完成。经分析检测，收油率为83.2%。

实施例3

一种长焰煤低温干馏热解工艺，包括以下步骤：

1、长焰煤经干燥破碎过筛，选取粒度≤50毫米、含水量27.6%的筛下物，送入竖式、多层干馏炉上方料斗，并通过送料器及下料管道进入干燥段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与在干馏段干馏热解产生的、穿过预热段炉层上升至干燥段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触，完成干燥脱水过程；

2、干燥的长焰煤物料经干燥段进入预热段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与干馏段干馏热解产生的、穿过炉层上升至预热段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触进行热交换，被预热至220～250℃；

3、预热的长焰煤物料经预热段进入干馏段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与热循环瓦斯气体进风口进入炉内温度为700℃～800℃的热循环瓦斯气体呈逆流混流接触进行热交换，物料温度达到500℃～600℃时完成低温干馏热解，以使含油挥发物充分挥发；

4、生成的热油气瓦斯气向上穿过预热段将物料预热，再穿过干燥段将物料干燥脱水，再经过分散段去除所夹带粉尘后，由炉顶的油气瓦斯气体出口排出；油气瓦斯气经收集、洗涤、冷却及电捕集焦油等工艺处理，得到油水混合物和瓦斯气体，油水混合物经油水分离系统进一步制取获得粗制焦油，得到的瓦斯气体，其中大部分进入蓄热式加热器被加热，并返回竖式、多层干馏炉，对物料干馏热解实现工艺循环，另外小部分则用作为该加热器的燃料；

5、生成的半焦进入冷却段经冷却后由炉内刮板排出炉外。

长焰煤物料从投入炉中，干燥预热，干馏热解到形成半焦排除炉外，全部过程在16分钟内完成。经分析检测，收油率为78.6%。

实施例4

一种长焰煤低温干馏热解工艺，包括以下步骤：

1、长焰煤经干燥破碎过筛，选取粒度≤50毫米、含水量14.8%的筛下物，送入竖式、多层干馏炉上方料斗，并通过送料器及下料管道进入干燥段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与在干馏段干馏热解产生的、穿过预热段炉层上升至干燥段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触，完成干燥脱水过程；

2、干燥的长焰煤物料经干燥段进入预热段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与干馏段干馏热解产生的、穿过炉层上升至预热段的热油气瓦斯气呈逆流混流接触进行热交换，被预热至230～250℃；

3、预热的长焰煤物料经预热段进入干馏段，物料在炉内耙齿推力作用下，在每个炉层面上均匀推动、翻动，逐层下移，并与热循环瓦斯气体进风口进入炉内温度为550℃～700℃的热循环瓦斯气体呈逆流混流接触进行热交换，物料温度达到450℃～550℃时完成低温干馏热解，以使含油挥发物充分挥发；

4、生成的热油气瓦斯气向上穿过预热段炉层将物料预热，再穿过干燥段炉层将物料干燥脱水，再经过分散段去除所夹带粉尘后，由炉顶的油气瓦斯气体出口排出；油气瓦斯气经收集、洗涤、冷却及电捕集焦油等工艺处理，得到油水混合物和瓦斯气体，油水混合物经油水分离系统进一步制取获得粗制焦油，得到的瓦斯气体，其中大部分进入蓄热式加热器被加热，并返回竖式、多层干馏炉，对物料干馏热解实现工艺循环，另外小部分则用作为该加热器的燃料；

5、生成的半焦进入冷却段经冷却后由炉内刮板排出炉外。

长焰煤物料从投入炉中，干燥预热，干馏热解到形成半焦排除炉外，全部过程在10分钟内完成。经分析检测，收油率为75.2%。

Claims (4)

1.一种低阶煤低温干馏热解工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将经干燥后的低阶煤破碎、过筛，选取粒径≤50毫米、含水率≤30%的筛下物作为低温干馏物料；

（2）将物料送入多段炉的上方料斗，并通过送料器及下料管道进入干燥段，物料在炉内耙齿推力作用下，在炉层面上均匀推动、翻动，由干燥段→预热段→干馏段→冷却段依次下移；

（3）物料在干燥段时，与预热段透过炉层上升的热油气瓦斯气进行热交换，去除水分完成干燥过程；

（4）干燥后的物料向下移动进入预热段后，与干馏段透过炉层上升的热油气瓦斯气进行热交换，将物料加热至200～250℃，完成预热过程；

（5）预热后的物料向下移动进入干馏段后，与进入炉内的热循环瓦斯气体进行热交换，将物料加热至350℃～600℃，发生干馏热解反应，生成热油气瓦斯气体和半焦，完成干馏过程；

（6）生成的热油气瓦斯气体，上升透过预热段、干燥段，在干燥段上部的分散段去除所夹带粉尘后，由炉顶的油气瓦斯气体出口排出；排出的气体经收集处理，得到油水混合物和瓦斯气体；油水混合物经油水分离系统进一步制取获得粗制焦油；小部分瓦斯气体用作蓄热式加热器的燃料，另外大部分瓦斯气体经该加热器加热返回多段炉作为热循环载气，实现重复循环过程；

（7）生成的半焦进入冷却段经冷却后由炉内刮板排出炉外。

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤低温干馏热解工艺，其特征在于，所述的低阶煤为褐煤或长焰煤。

3.根据权利要求1所述的一种低阶煤低温干馏热解工艺，其特征在于，所述步骤（5）中热循环瓦斯气体温度为400℃～800℃。

4.根据权利要求1或2所述的一种低阶煤低温干馏热解工艺，其特征在于，所述的物料从投入多段炉中，经干燥预热、干馏热解到形成半焦排除炉外，全部过程10～30分钟完成。

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