CN103788976A - 一种炭化料和煤焦油的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭化料和煤焦油的生产方法。该方法包括如下步骤：粉煤经高压成型得到成型煤；将所述成型煤置于干馏炉内进行干馏热解反应，即得到所述炭化料和所述煤焦油与煤气的混合气。该方法提高了煤焦油产率，可达5~10%，经济适用价值显著提高，且适用于烟煤等各种原料煤，符合国家环保和产业政策要求，具有重要的应用价值。和现有直立炉工艺相比，本发明提供的方法具有原料来源广、可干馏加工粉煤、热效率高、废水产生量少、焦油产率高和质量好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种炭化料和煤焦油的生产方法。
背景技术
一般煤炭干馏热解制取炭化料和煤焦油技术包括直立炉工艺、回转炉工艺和室式炼焦工艺。直立炉工艺要求使用块煤，入炉煤粒度不小于20mm；由于生产过程温度高，原煤含水高，升温速度慢，造成煤气产率高、焦油产率低，因此，煤焦油生产成本高，而煤气产量大，废水产量大，除满足干馏需要的煤气外，煤气量严重过剩，必须考虑煤气利用和废水处理，否则不符合国家环保和产业政策要求。回转炉工艺可以干馏粉煤，但存在能耗高、效率低、废水产生量大等问题。炭化料可用于活性炭生产、硅铁生产、高炉喷吹料和电石生产等领域；煤焦油可用于燃料油，生产碳黑和柴油等高附加值燃料。
发明内容
本发明的目的是提供一种炭化料和煤焦油的生产方法。
本发明所提供的一种炭化料和煤焦油的生产方法，包括如下步骤：粉煤经高压成型得到成型煤；将所述成型煤置于干馏炉内进行干馏热解反应，即得到所述炭化料和所述煤焦油与煤气的混合气。
上述的生产方法中，所述粉煤的粒度小于50mm，如0.01~13mm、0.1~6mm、0.1~13mm、0.1~10mm、3~10mm或0.01~10mm；所述成型煤的粒度为2~60mm，如20~40mm、20mm、25mm、30mm或40mm。
上述的生产方法中，在所述高压成型前，所述方法还包括对所述粉煤进行干燥的步骤；
所述干燥在逆流干燥器中进行，所述逆流干燥器可选择为流化床干燥器、回转炉干燥器或混流床干燥器；
所述干燥的温度可为40℃~600℃，具体可为140℃~300℃、140℃、160℃、200℃或300℃，时间可为1分钟~90分钟，具体可为5分钟、6分钟、8分钟、45分钟或90分钟。
上述的生产方法中，所述高压成型的压强可为10~500MPa，具体可为60MPa、200MPa、300MPa或380MPa。
上述的生产方法中，所述干馏热解反应的温度可为100℃~1000℃，具体可为500℃~600℃、500℃~700℃、500℃、550℃、600℃或700℃，时间可为1小时~20小时，具体可为4小时-8小时、4小时、5小时或8小时。
上述的生产方法中，所述粉煤可选自高挥发份烟煤、低挥发份烟煤和无烟煤中至少一种；
所述高挥发份烟煤具体可选自长焰煤、不粘煤、弱粘煤、气煤和肥煤中至少一种；所述低挥发份烟煤选自贫煤和瘦煤中至少一种。
上述的生产方法中，为了更好的调整煤气产量，实现煤炭干馏过程用煤气自平衡，所述粉煤为高挥发份烟煤和低挥发份烟煤的混合物；所述高挥发份烟煤和低挥发份烟煤的质量份数比可为1：（0.1~0.5），具体可为1：（0.2~0.5）、1：0.2、1：0.4或1：0.5；
为了更好的调整煤气产量，实现煤炭干馏过程用煤气自平衡，所述粉煤为高挥发份烟煤和无烟煤的混合物；所述高挥发份烟煤和无烟煤的质量份数比可为1：（0.1~0.5）。
上述的生产方法中，所述方法还包括用水对所述煤焦油与煤气的混合气进行喷淋得到煤焦油与水的混合物和煤气的步骤；所述煤焦油与水的混合物经分离即得所述煤焦油。
上述的生产方法中，所述方法还包括将所述煤气进行燃烧为所述干馏热解反应提供热量的步骤。
上述的生产方法中，所述干馏炉可为直立炭化炉或回转炉；
所述直立炭化炉可为外热式炭化炉或内热式炭化炉，所述直立炭化炉的截面积可为矩形、方形或圆形等；所述回转炉可为外热式回转炉或内热式回转炉，所述回转炉可由钢板卷制而成，内衬耐火砖和扬料板，如转筒式炭化炉或栅格转筒式炭化炉等；在实际应用中，可根据生产规模确定所述干馏炉的具体尺寸。
和现有直立干馏炉工艺相比，本发明克服了一般直立炉生产过程中，必须用粒度大于20mm的块煤，干馏热解温度高，煤气产量大，煤气量严重过剩等缺点，克服了煤气利用、原料煤粒度对煤炭干馏产业发展的制约，扩大了干馏煤原料范围，通过调整干馏热解的温度和原煤的配比，实现了煤气自平衡，生产的炭化燃料挥发份小于20%，符合活性炭生产炭化料、电石生产和硅铁生产半焦的质量要求；该方法提高了煤焦油产率，可达5~10%，经济适用价值显著提高，且适用于烟煤等各种原料煤，符合国家环保和产业政策要求，具有重要的应用价值。和现有直立炉工艺相比，本发明提供的方法具有原料来源广、可干馏加工粉煤、热效率高、废水产生量少、焦油产率高和质量好等优点。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、以长焰煤为原料生产炭化料和煤焦油
（1）将粒度为0.1~6mm的长焰煤于混流干燥器内，用温度300℃的烟气和空气的混合气进行干燥脱水脱粉，干燥时间5分钟，干燥脱水脱粉煤，在高压成型机内成型（南京三普造粒公司DRG360成型机），成型压强为60MPa，粒度为30mm，加入直立干馏炉内与热反应气在550℃的条件下进行干馏热解反应5小时，得到煤焦油与煤气的混合物和炭化料；
按照GB/T212和GB/T214方法检测，所得炭化料理化性质为：发热量大于25000MJ/kg，灰分小于13%，硫低于0.5%，挥发份为15%，可知按照该方法制备所得炭化料，符合炭化料的要求，也可以用于电石、硅铁生产等领域。
（2）用水对步骤（1）得到的煤焦油和煤气组成的混合气进行喷淋，得到煤焦油与水的混合物和煤气；将上述煤焦油和水的混合物于油水分离池中进行分离，得到煤焦油，将煤焦油进行加氢处理，可得到运输燃油；上述得到的煤气可进行燃烧为步骤
（1）中的干馏热解反应提供热废气；
按照YB/T5075方法检测，所得煤焦油的性质为：密度（20℃）为1.05g/cm3，灰分为0.02~0.2%，水分小于4%，粘度E80为2~10；
所得煤气的热值为1690kcal/m3，所得煤气中各主要组分的名称及含量分别为：H2含量25%，CH4含量9%，CO含量18%，CO2含量13%，N2含量35%；
按照上述方法可年加工长烟煤10万吨，生产煤焦油0.8万吨，煤焦油产率为8%，生产炭化料8万吨。
实施例2、以不粘煤为原料利用直立炭化炉生产炭化料和煤焦油
（1）将粒度为3~10mm的不粘煤粉加入振动流化床干燥器中，用温度200℃的烟气和空气的混合气进行干燥，干燥时间6分钟，利用高压成型，成型压强为200MPa，成型煤粒度为20mm，在于直立炭化炉内与热烟气在500℃的条件下进行干馏热解反应8小时，得到煤焦油与煤气的混合气和炭化料；所用直立炭化炉为内热式直立炭化炉，炭化室高为6m，截面为圆形，截面积为10m2；
按照GB/T212和GB/T214方法检测，所得炭化料的理化性质为：发热量大于25000MJ/kg，灰分为13%，硫低于0.5%，挥发份为14%，可知按照该方法制备所得炭化料，符合炭化料的要求。
（2）用水对步骤（1）得到的煤焦油和煤气组成的混合气进行喷淋，得到煤焦油与水的混合物和煤气；将上述煤焦油和水的混合物于油水分离池中进行分离，得到煤焦油，将煤焦油进行加氢处理，可得到运输燃油；上述得到的煤气可进行燃烧为步骤
（1）中的干馏热解反应提供热废气；
按照YB/T5075方法检测，所得煤焦油的性质为：密度（20℃）为1.05g/cm3，灰分为0.02~0.2%，水分小于4%，粘度E80为2~10；
所得煤气的热值为1680kcal/m3，所得煤气中各主要组分的名称及含量分别为：H2含量24%，CH4含量5.7%，CO含量18%，CO2含量11%，N2含量34%；
按照上述方法可年加工不粘煤6万吨，生产煤焦油0.48万吨，煤焦油产率为8%，生产炭化料4万吨。
实施例3、以长焰煤和瘦煤配煤为原料生产炭化料和煤焦油
（1）将粒度为0.1~13mm的长焰煤和瘦煤按照质量份数比为1：0.4混匀后，加入振动流化床干燥器中，在140℃温度下，干燥脱水、脱粉后，干燥时间为90分钟，然后高压成型，成型压强为300MPa，粒度为30mm，于内热式直立炉内与热反应气在600℃的条件下进行干馏热解反应5小时，得到煤焦油与煤气的混合气和炭化料；所用直立炭化炉为内热式直立炭化炉，炭化室高为6m，截面为矩形，截面积为8m2；
按照GB/T212和GB/T214方法检测，所得炭化料的理化性质为：发热量大于25000MJ/kg，灰分为12%，硫低于0.5%，挥发份为16%，可知按照该方法制备所得炭化料，符合炭化料的要求。
（2）用水对步骤（1）得到的煤焦油和煤气组成的混合气进行喷淋，得到煤焦油与水的混合物和煤气；将煤焦油与水的混合物于油水分离池中进行分离，得到煤焦油，将煤焦油进行加氢处理，可得到所述运输燃油；上述得到的煤气可进行燃烧为步骤（1）中的干馏热解反应提供热废气；
按照YB/T5075方法检测，所得煤焦油的性质为：密度（20℃）为1.05g/cm3，灰分为0.02~0.2%，水分小于4%，粘度E80为2~10；
所得煤气的热值为1700kcal/m3，所得煤气中各主要组分的名称及含量分别为：H2含量25%，CH4含量10%，CO含量20%，CO2含量13%，N2含量34%；
按照上述方法可年加工长焰煤和瘦煤100万吨，生产煤焦油8.2万吨，煤焦油产率为8.2%，生产炭化料79万吨。
实施例4、以长焰煤和瘦煤配煤为原料利用直立炭化炉生产炭化料和焦油
（1）将粒度为0.01~10mm的长焰煤和瘦煤按照质量份数比为1：0.5混匀后，加入振动流化床干燥器中，在200℃温度下干燥脱水，干燥时间45分钟，然后高压成型，成型压强60MPa，成型煤粒度25mm，成型煤于直立炭化炉内与热反应气在600℃的条件下进行干馏热解反应4小时，得到煤焦油与煤气的混合气和炭化料；所用直立炭化炉为内热式直立炭化炉，炭化室高为10m，截面为圆形，截面积为12m2；
按照GB/T212和GB/T214方法检测，所得炭化料的理化性质为：发热量大于25000MJ/kg，灰分为13%，硫低于0.5%，挥发份为15%，可知按照该方法制备所得炭化料，符合炭化料的要求。
（2）用水对步骤（1）得到的煤焦油和煤气组成的混合气进行喷淋，得到煤焦油与水的混合物和煤气；将煤焦油和水的混合物于油水分离池中进行分离，得到煤焦油，将煤焦油进行加氢处理，可得到所述运输燃油；上述得到的煤气可进行燃烧为步骤（1）中的干馏热解反应提供热废气；
按照YB/T5075方法检测，所得煤焦油的性质为：密度（20℃）为1.05g/cm3，灰分为0.02~0.2%，水分小于4%，粘度E80为2~10；
所得煤气的热值为1750kcal/m3，所得煤气中各主要组分的名称及含量分别为：H2含量24%，CH4含量8%，CO含量18%，CO2含量11%，N2含量34%；
经检测，上述生产过程中没有多余煤气排放。
按照上述方法可年加工长焰煤和瘦煤10万吨，生产煤焦油0.8万吨，煤焦油产率为8%，生产炭化料7.9万吨。
实施例5、以不粘煤和贫煤配煤为原料利用内热式回转炉生产炭化料和焦油
（1）将粒度为0.1~10mm的不粘煤和贫煤配煤按照质量份数比为1：0.2混匀后，加入振动混流床干燥器中，在160℃温度下干燥脱水后，干燥时间8分钟，用高压成型机成型，成型压强380MPa，成型煤粒度40mm，于内热式回转炉内与热反应气在700℃进行干馏热解反应3小时，得到煤焦油与煤气的混合气和炭化料；所用内热式直立所用直立炭化炉为内热式直立炭化炉，炭化室高为8m，截面为圆形，截面积为6m2
按照GB/T212和GB/T214方法检测，所得炭化料的理化性质为：发热量大于25000MJ/kg，灰分为13%，硫低于0.5%，挥发份为15%，可知按照该方法制备所得炭化料，符合炭化料的要求。
（2）用水对步骤（1）得到的煤焦油和煤气组成的混合气进行喷淋，得到煤焦油与水的混合物和煤气；将煤焦油和水的混合物于油水分离池中进行分离，得到煤焦油，将煤焦油进行加氢处理，可得到所述运输燃油；上述得到的煤气可进行燃烧为步骤（1）中的干馏热解反应提供热废气；
按照YB/T5075方法检测，所得煤焦油的性质为：密度（20℃）为1.05g/cm3，灰分为0.02~0.2%，水分小于4%，粘度E80为2~10；
所得煤气的热值为1660kcal/m3，所得煤气中各主要组分的名称及含量分别为：H2含量23%，CH4含量5.6%，CO含量19%，CO2含量11%，N2含量34%；
经检测，上述生产过程中没有多余煤气排放。
按照上述方法可年加工不粘煤和贫煤10万吨，生产煤焦油0.82万吨，煤焦油产率为8.2%，生产炭化料7.9万吨。
Claims (10)
1.一种炭化料和煤焦油的生产方法，包括如下步骤：粉煤经高压成型得到成型煤；将所述成型煤置于干馏炉内进行干馏热解反应，即得到所述炭化料和所述煤焦油与煤气的混合气。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述粉煤的粒度小于50mm；所述成型煤的粒度为2~60mm。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于：在所述高压成型前，所述方法还包括对所述粉煤进行干燥的步骤；
所述干燥在逆流干燥器中进行，所述逆流干燥器为流化床干燥器、回转炉干燥器或混流床干燥器；
所述干燥的温度为40℃~600℃，时间为1分钟~90分钟。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的生产方法，其特征在于：所述高压成型的压强为10~500MPa。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的生产方法，其特征在于：所述干馏热解反应的温度为100℃~1000℃，时间为1小时~20小时。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的生产方法，其特征在于：所述粉煤选自高挥发份烟煤、低挥发份烟煤和无烟煤中至少一种；
所述高挥发份烟煤选自长焰煤、不粘煤、弱粘煤、气煤和肥煤中至少一种；所述低挥发份烟煤选自贫煤和瘦煤中至少一种。
7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：所述粉煤为高挥发份烟煤和低挥发份烟煤的混合物；所述高挥发份烟煤和低挥发份烟煤的质量份数比为1：（0.1~0.5）；
所述粉煤为高挥发份烟煤和无烟煤的混合物；所述高挥发份烟煤和无烟煤的质量份数比为1：（0.1~0.5）。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的生产方法，其特征在于：所述方法还包括用水对所述煤焦油与煤气的混合气进行喷淋得到煤焦油与水的混合物和煤气的步骤；所述煤焦油与水的混合物经分离即得所述煤焦油。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的生产方法，其特征在于：所述方法还包括将所述煤气进行燃烧为所述干馏热解反应提供热量的步骤。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的生产方法，其特征在于：所述干馏炉为直立炭化炉或回转炉；
所述直立炭化炉为外热式炭化炉或内热式炭化炉；所述回转炉为外热式回转炉或内热式回转炉。
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