CN104017593A - 薄层干馏气化装置、干馏设备及干馏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄层干馏气化装置、干馏设备以及干馏方法，薄层干馏气化装置，包括具有炉腔的炉体，所述炉体包括由上至下依次排列的预热段、低温段、中温段和冷却段，所述炉腔内部设置有具有集气口的集气腔和多个管式燃烧器，且多个所述管式燃烧器与炉体侧壁之间形成辐射加热腔，所述辐射加热腔的下部为辐射入气腔，还包括设置于所述集气腔上方的气体收集罩，且所述气体收集罩的集气口朝向所述集气腔顶部，所述气体收集罩上设置有与其内部连通的导出管；所述辐射入气腔与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜。该薄层干馏气化装置的结构设计可以有效地解决使用薄层干馏气化装置干馏过程中热量损失较严重的问题。

Description

薄层干馏气化装置、干馏设备及干馏方法

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，更具体地说，涉及一种薄层干馏气化装置、干馏设备以及干馏方法。

背景技术

富煤、缺油、少气是我国的能源结构特征。煤炭作为我国经济发展的支柱，在一次能源消费中占主导地位，绝对消费量随着经济发展而增加。从能源资源结构和能源安全方面考虑，同时受国内外油气资源的制约，立足于我国丰富的煤炭资源，发展以洁净煤技术为方向的煤化工产业链，以煤为原料生产醇类燃料、油品燃料、天然气燃料、烯烃、二甲醚等石油替代产品，煤代油对缓解石油压力和能源安全风险具有重要的意义，同时也是能源发展战略的现实选择。

目前一般通过干馏热解技术对煤炭进行处理，干馏热解是利用煤炭本身组成与结构特征生产替代油气资源的温和转化过程。通过干馏热解生产的油，可经加氢产燃料油，亦可深加工生产精细化工产品。通过干馏系统对煤炭进行干馏热解是化工原料重要的生产方式，与煤气化方式相比，提高了煤中氢的利用率，同直接液化相比，大大降低投资和技术难度。

如图1所示，现有的薄层干馏气化装置包括炉体、设置于炉体顶端的加料仓01和加料机02、设置于炉体下端的下料机010和下料管012以及设置于炉体侧壁上的管式燃烧器05，其中炉体内部中空形成炉腔06，炉体由上至下依次为预热段a、低温段b、中温段c以及冷却段d，其中炉腔内部设置有侧壁开设集气口的集气腔03，干馏油气进入集气腔03，并通过与集气腔03连通的引出管引出该炉体。另外，冷却段d中设置有冷却管路010以及冷却气体腔09，且冷却气体腔09的侧壁上设置有气体喷口。

进行干馏时，煤炭依次经加料仓01和加料机02进入炉腔，并且在炉腔中依次经预热段a、低温段b、中温段c以及冷却段d进行干馏，最终经下料机011和下料管012排出，在上述干馏过程中，产生的油气温度较高，且高温的油气直接进入集气腔03并经引出管排出，使得排出的油气温度较高，且油气体积较大气速较高，油气携带热能排除，造成了热能能耗的浪费。

另外，低温段b和中温段c的侧壁上均设置有管式燃烧器05，且低温段b中相邻的两个管式燃烧器05之间具有气体热载体入口04。中温段c的管式燃烧器05之间密封，且低温段b和中温段c上的管式燃烧器05与炉体侧壁之间形成辐射加热腔07，辐射加热腔07中的油气经气体热载体入口04进入炉腔。辐射加热腔07的下部为辐射入气腔08，该辐射入气腔08通过隔壁与炉腔分隔，且隔壁上开设有气体热载体出口，干馏过程中部分干馏气体从气体热载体出口排出炉腔进入辐射入气腔08即辐射加热腔的下部，进而沿着辐射加热腔07上升最终从气体热载体入口进入炉腔中最终进入集气腔03。然而，辐射入气腔的空间较小，使得从气体热载体出口排出的油气量较少，部分油气直接经中温段流至集气腔，而不会在低温段中进行热交换，相应的造成了热量损失。

综上所述，如何有效地解决使用薄层干馏气化装置干馏过程中热量损失较严重的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种薄层干馏气化装置，该薄层干馏气化装置的结构设计可以有效地解决使用薄层干馏气化装置干馏过程中热量损失较严重的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述薄层干馏气化装置的干馏设备以及一种干馏方法。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种薄层干馏气化装置，包括具有炉腔的炉体，所述炉体包括由上至下依次排列的预热段、低温段、中温段和冷却段，所述炉腔内部设置有具有集气口的集气腔和多个管式燃烧器，且多个所述管式燃烧器与炉体侧壁之间形成辐射加热腔，所述辐射加热腔的下部为辐射入气腔，

还包括设置于所述集气腔上方的气体收集罩，且所述气体收集罩的集气口朝向所述集气腔顶部，所述气体收集罩上设置有与其内部连通的导出管；

所述辐射入气腔与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜。

优选地，上述薄层干馏气化装置中，所述气体收集罩的整体形状为倒V状且其集气口位于倒V状的底部。

优选地，上述薄层干馏气化装置中，所述集气腔的顶部位于所述预热段中，且所述集气腔贯穿整个低温段。

优选地，上述薄层干馏气化装置中，所述隔壁包括多个平行设置的导气板，所述导气板由上至下的方向逐渐向炉腔内部倾斜，且相邻的两个导气板之间形成通气孔。

优选地，上述薄层干馏气化装置中，所述中温段的管式燃烧器与所述隔壁的靠近炉腔中部的一端平行设置。

一种干馏设备，包括原料仓、干燥系统、油气回收系统和多个薄层干馏气化装置，所述薄层干馏气化装置为如上述中任一项所述的薄层干馏气化装置，且所述油气回收系统的进气口通过管路与所述薄层干馏气化装置气体收集罩的导出管连通。

优选地，上述干馏设备中，还包括筛分器，且所述筛分器的进料口与所述原料仓的出料口连通，所述筛分器的出料口与所述干燥系统的进料口连通。

优选地，上述干馏设备中，还包括与所述油气回收系统的焦油出口连通的焦油加氢系统，与所述油气回收系统的气体出口连通的脱氨硫苯系统以及与所述脱氨硫苯系统的出口连通的提氢提甲烷系统；所述提氢提甲烷系统的氢气出口与所述焦油加氢系统的氢气入口连通；所述油气回收系统的气体出口通过管路与所述薄层干馏气化装置的冷却气体腔连通。

优选地，上述干馏设备中，所述提氢提甲烷系统的CO气体出口通过管路与所述管式燃烧器的燃气入口连通，且所述管式燃烧器的烟气出口与所述干燥系统的进气口连通。

优选地，上述干馏设备中，所述薄层干馏气化装置还包括位于所述中温段和冷却段之间的气化活化段，且所述辐射加热腔延伸至所述气化活化段，还包括向所述气化活化段输送CO₂、水蒸气或者水的活化管路。

优选地，上述干馏设备中，所述活化管路向所述气化活化段输送CO₂，且所述提氢提甲烷系统的CO₂气体出口与所述活化管路连通。

一种使用上述中所述干馏设备的干馏方法，包括步骤：

通过筛分器将原料仓中的煤料按照粒径范围筛分得到不同等级的煤料；

通过干燥系统分别干燥不同等级的煤料，并将不同等级的煤料输送至不同的薄层干馏气化装置；

煤料依次经过预热段、低温段、中温段、气化活化段和冷却段，通过管式燃烧器对薄层干馏气化装置中的煤料进行加热，将低温段中的煤料加热至第一预设温度范围，控制管式燃烧器的温度在第二预设温度范围内，并将管式燃烧器内部燃料燃烧后的烟气输送至干燥系统，通过气化管路向所述气化活化段中输送CO₂、水蒸气或者液体水，且薄层干馏气化装置中产生的油气经气体收集罩引出输送至油气回收系统；

油气回收系统将油气进行焦油、尘、水的分离，并将分离出的焦油输送至焦油加氢系统，将收油后的干馏气输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔和脱氨硫苯系统，经过脱氨硫苯系统的干馏气输送至提氢提甲烷系统；

将提氢提甲烷系统产生的H₂输送至焦油加氢系统，将提氢提甲烷系统产生的CO输送至管式燃烧器，将提氢提甲烷系统得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段。

优选地，上述干馏方法中，所述气化管路向所述气化活化段中输送CO₂，将提氢提甲烷系统得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段。

本发明提供的薄层干馏气化装置包括具有炉腔的炉体、位于炉腔内部的集气腔和多个管式燃烧器，其中集气腔的底部和侧部上均开设有集气口，多个管式燃烧器由上至下平行分布在炉体内壁附近，且多个管式燃烧器与炉体侧壁之间形成辐射加热腔，辐射加热腔的下部为辐射入气腔，其重点在于，还包括设置于集气腔上方的气体收集罩，并且气体收集罩的集气口朝向集气腔顶部，气体收集罩上设置有与气体收集罩内部连通的导出管。另外，辐射入气腔与炉腔之间通过隔壁隔开，隔壁上开设有通气孔，辐射入气腔与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜，即隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉体的中轴线倾斜，辐射入气腔沿着由下至上的方向其宽度逐渐增加。

炉体包括由上至下依次排列的预热段、低温段、中温段和冷却段，与现有技术相同，低温段和中温段的炉体侧壁上均设置有管式燃烧器，低温段的管式燃烧器之间形成气体热载体入口，气体从辐射加热腔中经气体热载体入口进入低温段炉腔中，中温段的管式燃烧器之间密封。炉体可以仅相对的两个侧壁上设置管式燃烧器，即仅相对的两个侧壁上具有辐射加热腔以及辐射入气腔，当然也可以同时在炉腔内部设置管式燃烧器。管式燃烧器的燃烧管可以为圆管或者方管等。另外，该薄层干馏气化装置的顶部应该具有加料仓和加料机，薄层干馏气化装置的底部应该具有下料管和下料机，炉体的冷却段中设置有冷却管路和位于冷却管路上方的循环冷气腔，且循环冷气腔具有循环冷气腔气孔。

应用本发明提供的薄层干馏气化装置时进行煤炭的干馏时，首先通过加料仓和加料机向炉腔中输送煤炭，干馏过程中产生的高温油气进入集气腔，并沿着集气腔上升，由于集气腔没有设置引出管，因此当高温油气上升至集气腔的上部时会从集气腔的集气口排出，排出后的高温油气经预热段流至位于集气腔上方气体收集罩，进而经与气体收集罩内部连通的引出管引出。由上可知，干馏过程中产生的高温油气不是直接从集气腔排出而是经过预热段后进入气体收集罩，进而排出，如此高温油气经过预热段时会与预热段中的煤进行热交换，高温油气对预热段中的煤进行升温同时自身降温，从而有效地利用了高温油气携带的热能，同时降低了排出油气的体积以及气速。

另外干馏过程中，由于辐射入气腔与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜，辐射入气腔沿着由下至上的方向其宽度逐渐增加，如此与现有技术中隔壁竖直设置相比，辐射入气腔的空间增加了，辐射入气腔的内部压力降低，使得大量的干馏油气进入辐射入气腔，进而沿着辐射加热腔上升最终从气体热载体入口进入炉腔中最终进入集气腔，干馏油气由气体热载体入口流至集气腔的过程中会与低温段的煤进行热交换，干馏油气对低温段中的煤进行升温同时自身降温，从而有效地利用了干馏油气携带的热能，同时降低了排出油气的体积以及气速。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种干馏设备，该干馏设备包括上述任一种薄层干馏气化装置。由于上述的薄层干馏气化装置具有上述技术效果，具有该薄层干馏气化装置的干馏设备也应具有相应的技术效果。本发明还提供了一种使用上述干馏设备的干馏方法。

另外，本发明还提供了一种使用上述干馏设备的干馏方法，包括步骤：

S1：通过筛分器将原料仓中的煤料按照粒径范围筛分得到不同等级的煤料；

具体的可以将原料筛分成粒径分别为0～3mm、3～25mm和25mm～80mm的三部分，当然也可以按照其他粒径范围进行筛分。

S2：通过干燥系统分别干燥不同等级的煤料，并将不同等级的煤料输送至不同的薄层干馏气化装置；

具体的通过干燥系统分别干燥粒径为3～25mm和25mm～80mm的原料，然后将粒径为3～25mm和25mm～80mm的原料分别送至不同的薄层干馏气化装置进行干馏。

S3：煤料依次经过预热段、低温段、中温段、气化活化段和冷却段，通过管式燃烧器对薄层干馏气化装置中的煤料进行加热，将低温段中的煤料加热至第一预设温度范围，控制管式燃烧器的温度在第二预设温度范围内，并将管式燃烧器内部燃料燃烧后的烟气输送至干燥系统，通过气化管路向所述气化活化段中输送CO₂、水蒸气或者液体水，且薄层干馏气化装置中产生的油气经气体收集罩引出输送至油气回收系统；

具体的可以将低温段中的煤料加热至480～600℃，将管式燃烧器的温度控制在600～950℃，将管式燃烧器排出的150～250℃烟气，送干燥系统。

S4：油气回收系统将油气进行焦油、尘、水的分离，并将分离出的焦油输送至焦油加氢系统，将收油后的干馏气输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔和脱氨硫苯系统，经过脱氨硫苯系统的干馏气输送至提氢提甲烷系统；

油气在油气回收系统内完成焦油、尘、水等的分离，焦油回收系统回收油气中的焦油后将焦油送至焦油加氢系统，经过加氢处理后得到汽油组分、柴油组分以及液化气组分。少部分收油后的干馏气送至脱氨硫苯系统，进行脱氨、脱硫、脱苯，大部分输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔中，进而与高温半焦进行热交换后，经辐射入气腔进入辐射加热腔形成循环。

S5：将提氢提甲烷系统产生的H₂输送至焦油加氢系统，将提氢提甲烷系统产生的CO输送至管式燃烧器，将提氢提甲烷系统得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段。

如此可以进一步的提供废气的利用率，减少热能的损耗。

由于上述干馏方法使用了上述干馏设备，因此该方法同样可以有效地利用干馏油气携带的热能，同时降低排出油气的体积以及气速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中薄层干馏气化装置的剖视图；

图2为本发明实施例提供的薄层干馏气化装置的剖视图；

图3为本发明另一实施例提供的薄层干馏气化装置的剖视图；

图4为本发明一种实施例提供的薄层干馏气化装置一个侧壁的结构示意图；

图5为本发明另一种实施例提供的薄层干馏气化装置一个侧壁的结构示意图；

图6为本发明一种实施例提供的薄层干馏气化装置一个侧壁的侧视图；

图7为本发明另一种实施例提供的薄层干馏气化装置一个侧壁的侧视图；

图8为本发明实施例提供的干馏设备的结构示意图。

附图中标记如下：

01-加料仓、02-加料机、03-集气腔、04-气体热载体入口、05-管式燃烧器、06-炉腔、07-辐射加热腔、08-辐射入气腔、09-冷却气体腔、010-冷却管路、011-下料机、012-下料管、a-预热段、b-低温段、c-中温段、d-冷却段；

1-加料仓、2-加料机、3-气体收集罩、4-集气腔、5-管式燃烧器、51-导风板、6-辐射加热腔、7-辐射入气腔、8-循环冷气腔、9-冷却管路、10-下料机、11-下料管、12-活化管路、13-气体热载体入口、14-气体热载体出口、15-循环冷气腔气孔、16-原料仓、17-筛分器、18-干燥系统、19-油气回收系统、20-第一风机、21-脱氨硫苯系统、22-提氢提甲烷系统、23-焦油加氢系统、24-第二风机、25-半焦系统、A-预热段、B-低温段、C-中温段、D-气化活化段、E-冷却段、x-汽油组分、y-柴油组分、z-液化气组分。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种薄层干馏气化装置，该薄层干馏气化装置的结构设计可以有效地解决使用薄层干馏气化装置干馏过程中热量损失较严重的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述薄层干馏气化装置的干馏设备以及一种干馏方法。

下面将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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2-图8，本发明提供的薄层干馏气化装置包括具有炉腔的炉体、位于炉腔内部的集气腔4和多个管式燃烧器5，其中集气腔4的底部和侧部上均开设有集气口，多个管式燃烧器5由上至下平行分布在炉体内壁附近，且多个管式燃烧器5与炉体侧壁之间形成辐射加热腔6，辐射加热腔6的下部为辐射入气腔7，其重点在于，还包括设置于集气腔4上方的气体收集罩3，并且气体收集罩3的集气口朝向集气腔4顶部，气体收集罩3上设置有与气体收集罩3内部连通的导出管。另外，辐射入气腔7与炉腔之间通过隔壁隔开，隔壁上开设有通气孔，辐射入气腔7与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜，即隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉体的中轴线倾斜，辐射入气腔7沿着由下至上的方向其宽度逐渐增加。

炉体包括由上至下依次排列的预热段A、低温段B、中温段C和冷却段E，与现有技术相同，低温段B和中温段C的炉体侧壁上均设置有管式燃烧器5，低温段B的管式燃烧器5之间形成气体热载体入口13，气体从辐射加热腔6中经气体热载体入口13进入低温段B炉腔中，中温段C的管式燃烧器5之间密封。炉体可以仅相对的两个侧壁上设置管式燃烧器5，即仅相对的两个侧壁上具有辐射加热腔6以及辐射入气腔7，当然也可以同时在炉腔内部设置管式燃烧器5。管式燃烧器5的燃烧管可以为圆管或者方管等，而且单个管式燃烧器5可以为直管也可以为U型管，多个管式燃烧器5由上至下均匀布置。低温段B的管式燃烧器5上还可以设置导风板51，并且导风板51由上至下的方向逐渐向炉腔内部倾斜，如此可以改变油气的流通方向，使得油气与煤料的换热面积增加。

另外，该薄层干馏气化装置的顶部应该具有加料仓1和加料机2，薄层干馏气化装置的底部应该具有下料管11和下料机10，炉体的冷却段E中设置有冷却管路9和位于冷却管路9上方的循环冷气腔8，且循环冷气腔8具有循环冷气腔气孔15。

应用本发明提供的薄层干馏气化装置时进行煤炭的干馏时，首先通过加料仓1和加料机2向炉腔中输送煤炭，干馏过程中产生的高温油气进入集气腔4，并沿着集气腔4上升，由于集气腔4没有设置引出管，因此当高温油气上升至集气腔4的上部时会从集气腔4的集气口排出，排出后的高温油气经预热段A流至位于集气腔4上方气体收集罩3，进而经与气体收集罩3内部连通的引出管引出。由上可知，干馏过程中产生的高温油气不是直接从集气腔4排出而是经过预热段A后进入气体收集罩3，进而排出，如此高温油气经过预热段A时会与预热段A中的煤进行热交换，高温油气对预热段A中的煤进行升温同时自身降温，从而有效地利用了高温油气携带的热能，同时降低了排出油气的体积以及气速。

申请人经过长期实验得出在集气腔4上方设置气体收集罩3的效果如下：

1)每吨煤干馏节约供热量31211～39632kcal、节约标煤4.45～5.66kg、干馏节能11.52～14.18％，原料能源效率提高0.52～0.66％，大大提高了薄层干馏气化装置的热能利用率；

2)由于供热量降低11.52～14.18％，使单位处理量的循环供热气体热载体量相应降低11.52～14.18％，动力大大消耗降低，相应的装置可以在原动力消耗下，提高1.1152～1.1418倍的处理量；

3)出口油气的温度由300～450℃降到90～120℃，使出口的油气气速降低35～51％，油气回收系统19的设备体积相应降低35～51％，减少了设备的投资，提高了经济效益；

4)出口温度降低使进入油气回收系统19的热量降低31211～39632kcal，占油气总热量的约29～39％，节省大量的冷却水和动力消耗。

另外干馏过程中，由于辐射入气腔7与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜，辐射入气腔7沿着由下至上的方向其宽度逐渐增加，如此与现有技术中隔壁竖直设置相比，辐射入气腔7的空间增加了，辐射入气腔7的内部压力降低，使得大量的干馏油气进入经过气体热载体出口14进入辐射入气腔7，进而沿着辐射加热腔6上升最终从气体热载体入口13进入炉腔中最终进入集气腔4，干馏油气由气体热载体入口13流至集气腔4的过程中会与低温段B的煤进行热交换，干馏油气对低温段B中的煤进行升温同时自身降温，从而有效地利用了干馏油气携带的热能，同时降低了排出油气的体积以及气速。

申请人经过长期实验得出将辐射入气腔7与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜大大减少了系统总阻力，干馏油气进入辐射入气腔7比进入炉腔中煤炭间隙中阻力大大降低，经实验得出该结构减少总阻力180～290Pa，节约了动力消耗。

进一步地，气体收集罩3的整体形状为倒V状且其集气口位于倒V状的底部，即气体收集罩3沿着竖直面剖切得到的形状为倒V状，气体收集罩3底部开口为集气口，如此设置更加便于使煤料沿着气体收集罩3的顶面分流至炉腔中，且使得煤料下行更加容易，防止煤料架桥堵塞。当然，气体收集罩3的内壁可以为弧形面或者平面与弧形面连接，在此不作限定。气体收集罩3的顶面也可以为弧面，或者气体收集罩3整体呈伞状。

另外，集气腔4的顶部可以位于预热段A中，且集气腔4贯穿整个低温段B，如此设置当高温油气从集气腔4中排出后会流经整个预热段A，从而延长了高温油气与预热段A中的煤料进行热交换的时间，进而增加了高温油气与预热段A中的煤料的热交换量，进一步提高了高温油气的热量利用率，降低了排出油气的体积以及气速。当然，集气腔4的顶部也位于低温段B中，在此不作限定。

另外，为了便于气体流通，隔壁可以包括多个平行设置的导气板，导气板由上至下的方向逐渐向炉腔内部倾斜，且相邻的两个导气板之间形成通气孔，即隔壁设置为百叶窗结构，如此增加了通气孔的面积进而增加了通气量。当然，隔壁也可以为带有通气孔的隔板，在此不作限定。

为了进一步降低系统阻力，中温段C的管式燃烧器5可以与隔壁的靠近炉腔中部的一端平行设置，即中温段C的管式燃烧器5的对称线与隔壁的靠近炉腔中部的边缘平行，如此增加了中温段C的管式燃烧器5与炉体侧壁之间的距离，相应的增加了辐射加热腔6的空间，使得更多的油气进入该辐射加热腔6，进而实现与低温段B中的煤料进行热交换。进一步提高了高温油气的热量利用率，降低了排出油气的体积以及气速。

基于上述实施例中提供的薄层干馏气化装置，本发明还提供了一种干馏设备，该干馏设备包括原料仓16、干燥系统18、油气回收系统19和多个薄层干馏气化装置，其中，薄层干馏气化装置为实施例中任意一种薄层干馏气化装置，且油气回收系统19的进气口通过管路与薄层干馏气化装置气体收集罩3的导出管连通。由于该干馏设备采用了上述实施例中的薄层干馏气化装置，所以该干馏设备的有益效果请参考上述实施例。

其中，干燥系统18的数量可以为多个，每个干燥系统18的出料口可以同时与多个薄层干馏气化装置的加料仓1连通，也可以每个干燥系统18仅与一个薄层干馏气化装置的加料仓1连通。

进一步地，该干馏设备还可以包括筛分器17，且筛分器17的进料口与原料仓16的出料口连通，筛分器17的出料口与干燥系统18的进料口连通，即筛分器17筛按照煤料的粒径范围筛分出不同等级的煤料，并且将粒径等级不同的煤料通过干燥系统18输送至不同的薄层干馏气化装置中进行干馏。如此可以根据煤料的粒径等级，控制干馏过程中的温度、进气量等参数，以此得到较好的干馏效果。实际生产时，可以将原料通过筛分器17得到粒径分别为0-3mm、3-25mm和25-80mm的煤料，然后将上述三个等级的煤料输送至不同的薄层干馏气化装置中进行干馏。

优选地，该干馏设备还包括与油气回收系统19的焦油出口连通的焦油加氢系统23，与油气回收系统19的气体出口连通的脱氨硫苯系统21以及与脱氨硫苯系统21的出口连通的提氢提甲烷系统22。提氢提甲烷系统22的氢气出口与焦油加氢系统23的氢气入口连通；油气回收系统19的气体出口通过管路与薄层干馏气化装置的冷却气体腔连通。如此添加提氢提甲烷系统22，可以将提氢提甲烷系统22提取的氢气通过管路输送至焦油加氢系统23，避免了外界供气的步骤。并且油气回收系统19的气体出口通过管路与薄层干馏气化装置的冷却气体腔连通，即收油后的气体一部分回流至馏炉的冷却气体腔连通，进而在薄层干馏气化装置中冷却循环使用。油气回收系统19的气体出口处还串接有第一风机20，以此增加气流速度。

另外，提氢提甲烷系统22的CO气体出口通过管路与管式燃烧器5的燃气入口连通，且管式燃烧器5的烟气出口与干燥系统18的进气口连通。即提氢提甲烷系统22产生的CO气体供给管式燃烧器5进行燃烧加热，且同时通过第二风机24向管式燃烧器5输送空气。管式燃烧器5燃烧后的高温烟气可以通过管路输送至干燥系统18对煤料进行干燥除水，进一步节约了能源。

为了进一步增加氢气和CO气体的产出量，薄层干馏气化装置还可以包括位于中温段C和冷却段E之间的气化活化段D，且辐射加热腔6延伸至气化活化段D，还包括向气化活化段D输送CO₂、水蒸气或者水的活化管路12，如此干馏气体发生活化反应产生氢气和CO气体，同时减少了CO₂的排放量，提高了油气收率。

进一步地，活化管路12向气化活化段D输送CO₂，且提氢提甲烷系统22的CO₂气体出口与活化管路12连通，如此避免了CO₂气体的供应量同时减少了CO₂的排放量。

具体的，在薄层干馏气化装置中向高温的半焦喷入水蒸汽或少量干馏产水，利用高温碳与水蒸气的水煤气反应，产生H₂气和CO气体。部分未反应高温水蒸气起到对焦油的汽提作用，增加油品的产率，蒸汽还起到活化半焦的功能，使得半焦的表面积增大，孔隙发达。活化后半焦可以达到一般活性炭的要求，进而可以得到活性炭产品，同时水煤气反应吸收大量的热量，起到快速降低半焦温度的作用。

设置气化活化段D的有益效果如下：

1)气体成份对比数据，气化活化前后气体对比：

表1：

由上图可知，气化活化后的干馏煤气中氢、甲烷、一氧化碳等有效气体比例和体积都明显增加。

2)煤和半焦分析数据：

表2：

表3：

经过提氢提甲烷系统22提氢和提甲烷后以CO为主的燃料气用于管式燃烧器5的燃料，使得燃烧后的烟气(含水蒸气)量降低，管式燃烧器5排烟损失降低，进一步减少薄层干馏气化装置的热损失，提高薄层干馏气化装置的热效率，同时该烟气中水蒸气含量相对减少有利于原料的干燥。其有益效果如下：

表4：

表4中以煤干馏气直接作为燃料气为例：直接燃烧干馏气在满足干馏需热量条件下，干馏1吨煤燃烧干馏气供热产水264.8kg、烟气429.78kg,标态烟气量为1171NM3；燃烧提氢甲烷后的煤气供热产水104.39kg、烟气282kg,标态烟气量为618.03NM3。

1)以150℃排放为例：

仅水蒸气带走的潜热为546kcal×264.8kg＝144580.8kcal,折标煤20.65kg,占原料煤总能的2.06～2.4％。采用提氢和提甲烷后的净化燃料气为干馏供热，生成的水蒸气量在56～104.39kg之间，少生成160～208.8kg水蒸汽，节约热量87360～114004.8kcal,折标煤12.48～16.28kg,提高能源效率1.248～1.899％。

2)燃烧干馏气时烟气中水蒸气含量616.1g/kg、燃烧提氢甲烷后煤气时烟气中水蒸气含量为368.8g/kg，烟气中的水蒸气量降低40.2％,水蒸气含量低的烟气更有利于干燥原料。

另外，本发明还提供了一种使用上述干馏设备的干馏方法，包括步骤：

S1：通过筛分器17将原料仓16中的煤料按照粒径范围筛分得到不同等级的煤料；

具体的可以将原料筛分成粒径分别为0～3mm、3～25mm和25mm～80mm的三部分，当然也可以按照其他粒径范围进行筛分。

S2：通过干燥系统18分别干燥不同等级的煤料，并将不同等级的煤料输送至不同的薄层干馏气化装置；

具体的通过干燥系统18分别干燥粒径为3～25mm和25mm～80mm的原料，然后将粒径为3～25mm和25mm～80mm的原料分别送至不同的薄层干馏气化装置进行干馏。

S3：煤料依次经过预热段A、低温段B、中温段C、气化活化段D和冷却段E，通过管式燃烧器5对薄层干馏气化装置中的煤料进行加热，将低温段B中的煤料加热至第一预设温度范围，控制管式燃烧器5的温度在第二预设温度范围内，并将管式燃烧器5内部燃料燃烧后的烟气输送至干燥系统18，通过气化管路向所述气化活化段D中输送CO₂、水蒸气或者液体水，且薄层干馏气化装置中产生的油气经气体收集罩3引出输送至油气回收系统19；

具体的可以将低温段B中的煤料加热至480～600℃，将管式燃烧器5的温度控制在600～950℃，将管式燃烧器5排出的150～250℃烟气，送干燥系统18。

S4：油气回收系统19将油气进行焦油、尘、水的分离，并将分离出的焦油输送至焦油加氢系统23，将收油后的干馏气输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔8和脱氨硫苯系统21，经过脱氨硫苯系统21的干馏气输送至提氢提甲烷系统22；

油气在油气回收系统19内完成焦油、尘、水等的分离，焦油回收系统回收油气中的焦油后将焦油送至焦油加氢系统23，经过加氢处理后得到汽油组分、柴油组分y以及液化气组分z。少部分收油后的干馏气送至脱氨硫苯系统21，进行脱氨、脱硫、脱苯，大部分输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔8中，进而与高温半焦进行热交换后，经辐射入气腔7进入辐射加热腔6形成循环。

S5：将提氢提甲烷系统22产生的H₂输送至焦油加氢系统23，将提氢提甲烷系统22产生的CO输送至管式燃烧器5，将提氢提甲烷系统22得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段D。

如此可以进一步的提供废气的利用率，减少热能的损耗。

进一步地，活化管路12可以向气化活化段D输送CO₂，且将提氢提甲烷系统22得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段D，如此减少了CO₂气体的供应量同时减少了CO₂的排放量。

具体的使用本申请提供的干馏设备进行干馏方法具体如下：

进行干馏时，采用筛分器17按粒径筛分煤料，不同粒径范围的原料分别经干燥系统18干燥后进入不同系列的薄层干馏气化装置，每个薄层干馏气化装置的气体热载体经冷循环气体入口进入干馏装置，吸收高温半焦的热量升温，此时气体热载体的温度可以在200～450℃之间，气体热载体吸热同时给半焦降温，升温后的部分气体热载体经过薄层干馏气化装置的辐射入气腔7进入辐射入气腔7，进而经气体热载体入口13进入炉腔，最终进入集气腔4。少部分气体热载体直接上升进入中温段C，大部分气体热载体流经辐射加热腔6，同时管式燃烧器5对其加热至600～750℃，然后经气体热载体入口13进入低温段B，同时管式燃烧器5对低温段B进行加热，由于气体热载体的传热作用，低温段B两侧的温度梯度较小，加热相对均匀。生成的油气与气体热载体进入集气腔4收集，并经集气腔4顶部进入预热段A，与预热段A的煤料进行热交换，同时降低油气温度，再经气体收集罩3收集后引出干馏炉。

原料仓16中的原料，可以经筛分器17被筛分成粒径为0～3mm、3～25mm和25mm～80mm三部分,其中3～25mm、25mm～80mm两部分原料送干燥系统18分级干燥，在干燥系统18中由来自薄层干馏气化装置的150℃至250℃烟气干燥，原料在干燥系统18干燥去除水份，并同时去除细小的粉尘，含水量降低后的原料，按粒径分布送入不同系列薄层干馏气化装置中，由炉腔中原料的阻力和加料机2密封共同阻止干馏油气外泄，原料经预热段A进入低温段B，低温段B的管式燃烧器5和气体热载体对其进行供热，将低温段B中的原料加热到480～600℃之间进行低温干馏，低温干馏生成干馏气、焦油、半焦。

经低温干馏后的半焦进入中温段C，中温段C由管式燃烧器5提供热源，对低温干馏后的半焦加热，使干馏完全并多产干馏气，充分将煤中的氢转变为气体，在气化活化段D由活化管路12均匀喷入蒸汽、水或者二氧化碳，将干馏后的半焦活化，同时发生水煤气反应，生成CO和H₂，增大干馏气的产率,利用中温干馏热量半焦与二氧化碳发生反应，分解部分二氧化碳为一氧化碳。干馏完全经活化的半焦下行进入冷却段E，经冷却降温后，半焦冷却到100℃以下，经下料机10排出薄层干馏气化装置，送半焦系统25储存。

油气经气体收集罩3的引出管直接流至焦油回收系统，油气在油气回收系统19内完成焦油、尘、水等的分离，焦油回收系统回收油气中的焦油后将焦油送至焦油加氢系统23，经过加氢处理后得到汽油组分x、柴油组分y以及液化气组分z。收油后的干馏气经第一风机20升压后大部分输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔8中，进而与高温半焦进行热交换后，经辐射入气腔7进入辐射加热腔6形成循环。收油后的干馏气经第一风机20升压后少部分送至脱氨硫苯系统21，进行脱氨、脱硫、脱苯，然后将脱氨、脱硫、脱苯后剩余的气体送至提氢提甲烷系统22，分离得到H₂、CH₄、CO₂和以CO为主的燃料气，其中以CO为主的燃料气经管路输送至管式燃烧器5与空气进行低温燃烧，为薄层干馏气化装置干馏热解供热，管式燃烧器5中排放的部分烟气经进入干燥系统18干燥原料，同时将部分细尘吹除，减少原料的带尘含量。提氢提甲烷系统22分离得到H₂可以经管路输送至焦油加氢系统23，提氢提甲烷系统22分离得到CH₄可以直接用于生产液化气。提氢提甲烷系统22得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段D作为活化剂，同时部分分解为CO，提高碳的利用率，减少二氧化碳排放量。控制管式燃烧器5温度在600～950℃之间为低温段B和中温段C提供热量。管式燃烧器5排出的150～250℃烟气，送干燥系统18干燥原料。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种薄层干馏气化装置，包括具有炉腔的炉体，所述炉体包括由上至下依次排列的预热段(A)、低温段(B)、中温段(C)和冷却段(E)，所述炉腔内部设置有具有集气口的集气腔(4)和多个管式燃烧器(5)，且多个所述管式燃烧器(5)与炉体侧壁之间形成辐射加热腔(6)，所述辐射加热腔(6)的下部为辐射入气腔(7)，其特征在于，

还包括设置于所述集气腔(4)上方的气体收集罩(3)，且所述气体收集罩(3)的集气口朝向所述集气腔(4)顶部，所述气体收集罩(3)上设置有与其内部连通的导出管；

所述辐射入气腔(7)与炉腔之间的隔壁沿着由下至上的方向逐渐向炉腔内部倾斜。

2.根据权利要求1所述的薄层干馏气化装置，其特征在于，所述气体收集罩(3)的整体形状为倒V状且其集气口位于倒V状的底部。

3.根据权利要求1所述的薄层干馏气化装置，其特征在于，所述集气腔(4)的顶部位于所述预热段(A)中，且所述集气腔(4)贯穿整个低温段(B)。

4.根据权利要求1所述的薄层干馏气化装置，其特征在于，所述隔壁包括多个平行设置的导气板，所述导气板由上至下的方向逐渐向炉腔内部倾斜，且相邻的两个导气板之间形成通气孔。

5.根据权利要求1所述的薄层干馏气化装置，其特征在于，所述中温段(C)的管式燃烧器(5)与所述隔壁的靠近炉腔中部的一端平行设置。

6.一种干馏设备，包括原料仓(16)、干燥系统(18)、油气回收系统(19)和多个薄层干馏气化装置，其特征在于，所述薄层干馏气化装置为如权利要求1-5中任一项所述的薄层干馏气化装置，且所述油气回收系统(19)的进气口通过管路与所述薄层干馏气化装置的气体收集罩(3)的导出管连通。

7.根据权利要求6所述的干馏设备，其特征在于，还包括筛分器(17)，且所述筛分器(17)的进料口与所述原料仓(16)的出料口连通，所述筛分器(17)的出料口与所述干燥系统(18)的进料口连通。

8.根据权利要求7所述的干馏设备，其特征在于，还包括与所述油气回收系统(19)的焦油出口连通的焦油加氢系统(23)，与所述油气回收系统(19)的气体出口连通的脱氨硫苯系统(21)以及与所述脱氨硫苯系统(21)的出口连通的提氢提甲烷系统(22)；所述提氢提甲烷系统(22)的氢气出口与所述焦油加氢系统(23)的氢气入口连通；所述油气回收系统(19)的气体出口通过管路与所述薄层干馏气化装置的冷却气体腔连通。

9.根据权利要求8所述的干馏设备，其特征在于，所述提氢提甲烷系统(22)的CO气体出口通过管路与所述管式燃烧器(5)的燃气入口连通，且所述管式燃烧器(5)的烟气出口与所述干燥系统(18)的进气口连通。

10.根据权利要求9所述的干馏设备，其特征在于，所述薄层干馏气化装置还包括位于所述中温段(C)和冷却段(E)之间的气化活化段(D)，且所述辐射加热腔(6)延伸至所述气化活化段(D)，还包括向所述气化活化段(D)输送CO₂、水蒸气或者水的活化管路(12)。

11.根据权利要求10所述的干馏设备，其特征在于，所述活化管路(12)向所述气化活化段(D)输送CO₂，且所述提氢提甲烷系统(22)的CO₂气体出口与所述活化管路(12)连通。

12.一种使用权利要求10中所述干馏设备的干馏方法，其特征在于，包括步骤：

通过筛分器(17)将原料仓(16)中的煤料按照粒径范围筛分得到不同等级的煤料；

通过干燥系统(18)分别干燥不同等级的煤料，并将不同等级的煤料输送至不同的薄层干馏气化装置；

煤料依次经过预热段(A)、低温段(B)、中温段(C)、气化活化段(D)和冷却段(E)，通过管式燃烧器(5)对薄层干馏气化装置中的煤料进行加热，将低温段(B)中的煤料加热至第一预设温度范围，控制管式燃烧器(5)的温度在第二预设温度范围内，并将管式燃烧器(5)内部燃料燃烧后的烟气输送至干燥系统(18)，通过气化管路向所述气化活化段(D)中输送CO₂、水蒸气或者液体水，且薄层干馏气化装置中产生的油气经气体收集罩(3)引出输送至油气回收系统(19)；

油气回收系统(19)将油气进行焦油、尘、水的分离，并将分离出的焦油输送至焦油加氢系统(23)，将收油后的干馏气输送至薄层干馏气化装置的循环冷气腔(8)和脱氨硫苯系统(21)，经过脱氨硫苯系统(21)的干馏气输送至提氢提甲烷系统(22)；

将提氢提甲烷系统(22)产生的H₂输送至焦油加氢系统(23)，将提氢提甲烷系统(22)产生的CO输送至管式燃烧器(5)，将提氢提甲烷系统(22)得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段(D)。

13.根据权利要求12所述的干馏方法，其特征在于，所述气化管路向所述气化活化段(D)中输送CO₂，将提氢提甲烷系统(22)得到的CO₂排放气输送至薄层干馏气化装置的气化活化段(D)。