CN104946292B - 一种粉煤加氢热解制油反应器及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粉煤制油技术领域，具体涉及一种粉煤加氢热解制油反应器及工艺。本发明主要解决现有的煤热解工艺存在制成的成油品中含尘量高，且设备生产效率低的问题。本发明一种粉煤加氢热解制油反应器，热解反应器出口通过管道与高效旋风分离器的进口相通，高效旋风分离器顶部的出口通过管道与飞灰过滤器的进口相通，飞灰过滤器顶部出口通过管道与闪蒸塔的进口相通，闪蒸塔顶部出口与精馏塔的进口相通，精馏塔的侧面与外接附加产品管道相通，精馏塔顶部出口通过管道与提纯装置的进口相通，提纯装置上设有煤气出口和氢气出口，氢气出口与急冷气压缩机的进口相通，急冷气压缩机的出口分别与热解反应器的高纯氢气入口和出氢气环管相通。
Description
技术领域
本发明属于粉煤制油技术领域，具体涉及一种粉煤加氢热解制油反应器及工艺。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国石油消费量迅速增长。石油属于国家战略安全物资，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为了减少对进口石油的依赖，我国正在实施多元化能源战略。发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中，粉煤热解技术因方法相对简单、投资较低，是一种具有竞争力的洁净煤技术。
国内外典型的煤热解工艺包括外热立式炉工艺、内热立式炉工艺、美国的Garrett工艺和TOSCOAL工艺、日本的煤快速热解工艺、德国的LR工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、前苏联3TXETCh—175工艺、中国的流化床热解工艺、DG工艺和多段回转炉工艺等。
现有流化床热解工艺是以粉煤为原料，气体作为流化介质对粉煤进行流化热解，其不足之处在于除尘技术的限制造成油品中含尘量较高，加工处理难度较大。另外，现有热解技术操作压力基本都为常压，设备尺寸大，但装置生产能力较小。
发明内容
本实用新型主要针对现有的煤热解工艺存在制成的成油品中含尘量高，且设备生产效率低的问题，提供一种粉煤加氢热解制油反应器及工艺。
本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：
一种粉煤加氢热解制油反应器，包括热解反应器、高效旋风分离器、闪蒸塔、精馏塔和急冷气压缩机,其中：还包括飞灰过滤器和提纯装置,其中所述的热解反应器包括热解反应器壳体，在热解反应器壳体的内表面设置一层用隔热材料制成的隔热层，并用隔热材料在热解反应器壳体的内腔内设置一个氢气混合缓冲室、一个反应室和一个急冷室，在热解反应器壳体上位于氢气混合缓冲室处设置一个高温氢气入口和一个高纯氢气入口，在氢气混合缓冲室的中上部沿氢气混合缓冲室圆周均匀设置若干氢气喷嘴，所述的反应室和急冷室是相通的，在反应室的顶部设有煤烧嘴，在急冷室上沿急冷室圆周均匀设置若干出氢气环管，急冷室的下部为热解反应器出口；热解反应器的热解反应器出口通过管道与高效旋风分离器的进口相通，高效旋风分离器底部的出口与外接半焦管道相通，高效旋风分离器顶部的出口通过管道与飞灰过滤器的进口相通，飞灰过滤器底部的出口与外接半焦管道相通，飞灰过滤器顶部出口通过管道与闪蒸塔的进口相通，闪蒸塔底部出口与外接重油管道相通，闪蒸塔顶部出口与精馏塔的进口相通，精馏塔底部与外接轻油管道相通，精馏塔的侧面与外接附加产品管道相通，精馏塔顶部出口通过管道与提纯装置的进口相通，提纯装置上设有煤气出口和氢气出口，氢气出口通过管道与急冷气压缩机的进口相通，急冷气压缩机的出口分别与热解反应器的高纯氢气入口和出氢气环管相通。
本发明所述氢气喷嘴的个数为8-12个，且氢气喷嘴采用耐高温非金属材料制成。
所述出氢气环管的个数为12-20个，且每个出氢气环管上安装一个雾化喷嘴。
一种粉煤加氢热解制油工艺，包括以下步骤：
(1)、用载气密相输送来的粉煤通过煤烧嘴进入热解反应器，通过高温氢气入口和高纯氢气入口往热解反应器内通高温氢气和高纯氢气，使煤粉进行高温热解反应,其中粉煤的粒径小于90微米,高温氢气和高纯氢气的总重量为煤粉重量的6-12％,高温氢气和高纯氢气混合后需保证反应室内温度为600-1500℃；压力为2.5-4.5MPa，高温氢气的温度大于1450度，高纯氢气的纯度大于99％v；
(2)、步骤(1)热解后的气固两相混合产物送去高效旋风分离器进行分离，分离后的固体颗粒经外接半焦管道冷却后成为半焦产品外运，分离后的粗油气产物温度为500-580℃,通过管道送入飞灰过滤器，在飞灰过滤器内粒径大于0.3微米的固体颗粒都将被反吹落下与高效旋风分离器中收集到的固体颗粒汇合进入外接半焦管道冷却后成为半焦产品外运，经过飞灰过滤器过滤后的油气温度为500-560℃,固含量小于5毫克/立方米，含微量固体颗粒的油气送去闪蒸塔，轻组分油气和重组分油气在闪蒸塔内分离，闪蒸塔塔底排出的重组分油气经外接重油管道冷却后作为重油产品外送；闪蒸塔的轻组分油气进入精馏塔进行精馏操作，精馏后的轻油从精馏塔底部的外接轻油管道流出成为轻油产品，精馏后的高附加值产物从精馏塔侧面的外接附加产品管道流出成为高附加值产品；精馏后的气体则通过管道进入提纯装置，经提纯装置提纯后，一部分气体从煤气出口排出作城市煤气，提纯出来的高纯氢气压力为0.2-0.6MPa,温度低于60℃,再用压缩机增压后，返回热解反应器作为反应用高纯氢气和急冷气的来源。
本发明采用上述技术方案，在热解反应器内设有氢气混合/缓冲室，高温氢气和高纯氢气的混合物用作热载体，以极快的气速喷入反应室，在几毫秒内完成深度加氢热解反应。反应产物在1-2秒后立刻被氢气急冷，抑制了二次副反应的发生。急冷后的热解产物进入高效旋风分离器，超过98％的固体颗粒被分离下来，经冷却后成为半焦产品外送，出旋风分离器的含尘粗油气再送去飞灰过滤器，油气中所有粒径大于0.3微米的固体颗粒都被过滤掉，固体颗粒经处理后也作为半焦产品外送。出飞灰过滤器的油气中的含固量小于5毫克/立方米。含微量固体颗粒的油气送去闪蒸塔，轻组分和重组分在闪蒸塔内分离，塔底排出的重组分经冷却后作为重油产品外送。出塔顶的轻组分进入精馏塔，进行精馏操作，塔底产出轻油产品，塔侧面采出三苯等高附加值产品，气体则出塔顶送去提纯装置，提氢后的尾气仍含有一定量的可燃气体，可用作城市煤气。提取出来的高纯氢气用压缩机增压后，返回反应器作为反应用高纯氢气和急冷气的来源。本发明可以同时制得煤气、氢气、三苯、轻油、重油等产品。本发明在较高压力下操作，有利于装置放大实施多联产。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明热解反应器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种粉煤加氢热解制油反应器，包括热解反应器1、高效旋风分离器2、闪蒸塔4、精馏塔5和急冷气压缩机7,其中：还包括飞灰过滤器3和提纯装置6,其中所述的热解反应器1包括热解反应器壳体8，在热解反应器壳体8的内表面设置一层用隔热材料9制成的隔热层10，并用隔热材料9在热解反应器壳体8的内腔内设置一个氢气混合缓冲室11、一个反应室12和一个急冷室13，在热解反应器壳体8上位于氢气混合缓冲室11处设置一个高温氢气入口14和一个高纯氢气入口15，在氢气混合缓冲室11的中上部沿氢气混合缓冲室11圆周均匀设置8-12个，由耐高温非金属材料制成的氢气喷嘴16，所述的反应室12和急冷室13是相通的，在反应室12的顶部设有煤烧嘴17，在急冷室13上沿急冷室13圆周均匀设置12-20个氢气环管18，每个出氢气环管18上安装一个雾化喷嘴26，急冷室13的下部为热解反应器出口19；热解反应器1的热解反应器出口19通过管道与高效旋风分离器2的进口相通，高效旋风分离器2底部的出口与外接半焦管道20相通，高效旋风分离器2顶部的出口通过管道与飞灰过滤器3的进口相通，飞灰过滤器3底部的出口与外接半焦管道20相通，飞灰过滤器3顶部出口通过管道与闪蒸塔4的进口相通，闪蒸塔4底部出口与外接重油管道21相通，闪蒸塔4顶部出口与精馏塔5的进口相通，精馏塔5底部与外接轻油管道22相通，精馏塔5的侧面与外接附加产品管道23相通，精馏塔5顶部出口通过管道与提纯装置6的进口相通，提纯装置6上设有煤气出口24和氢气出口25，氢气出口25通过管道与急冷气压缩机7的进口相通，急冷气压缩机7的出口分别与热解反应器1的高纯氢气入口15和出氢气环管18相通。
实施例2
一种粉煤加氢热解制油工艺，包括以下步骤：
(1)、用载气密相输送来的粉煤通过煤烧嘴17进入热解反应器1，通过高温氢气入口14和高纯氢气入口15往热解反应器1内通高温氢气和高纯氢气，使煤粉进行高温热解反应,其中粉煤的粒径小于90微米,高温氢气和高纯氢气的总重量为煤粉重量的6-12％,高温氢气和高纯氢气混合后需保证反应室内温度为600-1500℃；压力为2.5-4.5MPa，高温氢气的温度大于1450度，高纯氢气的纯度大于99％v；
(2)、步骤1热解后的气固两相混合产物送去高效旋风分离器2进行分离，分离后的固体颗粒经外接半焦管道20冷却后成为半焦产品外运，分离后的粗油气产物温度为500-580℃,通过管道送入飞灰过滤器3，在飞灰过滤器3内粒径大于0.3微米的固体颗粒都将被反吹落下与高效旋风分离器2中收集到的固体颗粒汇合进入外接半焦管道20冷却后成为半焦产品外运，经过飞灰过滤器3过滤后的油气温度为500-560℃,固含量小于5毫克/立方米，含微量固体颗粒的油气送去闪蒸塔4，轻组分油气和重组分油气在闪蒸塔4内分离，闪蒸塔4塔底排出的重组分油气经外接重油管道21冷却后作为重油产品外送；闪蒸塔4的轻组分油气进入精馏塔5进行精馏操作，精馏后的轻油从精馏塔5底部的外接轻油管道22流出成为轻油产品，精馏后的三苯等高附加值产物从精馏塔5侧面的外接附加产品管道23流出成为三苯等高附加值产品；精馏后的气体则通过管道进入提纯装置6，经提纯装置6提纯后，一部分气体从煤气出口24排出作城市煤气，提纯出来的高纯氢气压力为0.2-0.6MPa,温度低于60℃,再用压缩机7增压后，返回热解反应器1作为反应用高纯氢气和急冷气的来源。
Claims (4)
1.一种粉煤加氢热解制油反应器，包括热解反应器(1)、高效旋风分离器(2)、闪蒸塔(4)、精馏塔(5)和急冷气压缩机(7),其特征是还包括飞灰过滤器(3)和提纯装置(6),其中所述的热解反应器(1)包括热解反应器壳体(8)，在热解反应器壳体(8)的内表面设置一层用隔热材料(9)制成的隔热层(10)，并用隔热材料(9)在热解反应器壳体(8)的内腔内设置一个氢气混合缓冲室(11)、一个反应室(12)和一个急冷室(13)，在热解反应器壳体(8)上位于氢气混合缓冲室(11)处设置一个高温氢气入口(14)和一个高纯氢气入口(15)，在氢气混合缓冲室(11)的中上部沿氢气混合缓冲室(11)圆周均匀设置若干氢气喷嘴(16)，所述的反应室(12)和急冷室(13)是相通的，在反应室(12)的顶部设有煤烧嘴(17)，在急冷室(13)上沿急冷室(13)圆周均匀设置若干出氢气环管(18)，急冷室(13)的下部为热解反应器出口(19)；热解反应器(1)的热解反应器出口(19)通过管道与高效旋风分离器(2)的进口相通，高效旋风分离器(2)底部的出口与外接半焦管道(20)相通，高效旋风分离器(2)顶部的出口通过管道与飞灰过滤器(3)的进口相通，飞灰过滤器(3)底部的出口与外接半焦管道(20)相通，飞灰过滤器(3)顶部出口通过管道与闪蒸塔(4)的进口相通，闪蒸塔(4)底部出口与外接重油管道(21)相通，闪蒸塔(4)顶部出口与精馏塔(5)的进口相通，精馏塔(5)底部与外接轻油管道(22)相通，精馏塔(5)的侧面与外接附加产品管道(23)相通，精馏塔(5)顶部出口通过管道与提纯装置(6)的进口相通，提纯装置(6)上设有煤气出口(24)和氢气出口(25)，氢气出口(25)通过管道与急冷气压缩机(7)的进口相通，急冷气压缩机(7)的出口分别与热解反应器(1)的高纯氢气入口(15)和出氢气环管(18)相通。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢热解制油反应器，其特征是所述氢气喷嘴(16)的个数为8-12个，且氢气喷嘴(16)采用耐高温非金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢热解制油反应器，其特征是所述出氢气环管(18)的个数为12-20个，且每个出氢气环管(18)上安装一个雾化喷嘴(26)。
4.利用权利要求1-3中任意一项粉煤加氢热解制油反应器的粉煤加氢热解制油工艺，其特征是包括以下步骤：
(1)、用载气密相输送来的粉煤通过煤烧嘴(17)进入热解反应器(1)，通过高温氢气入口(14)和高纯氢气入口(15)往热解反应器(1)内通高温氢气和高纯氢气，使煤粉进行高温热解反应,其中粉煤的粒径小于90微米,高温氢气和高纯氢气的总重量为煤粉重量的6-12％,高温氢气和高纯氢气混合后需保证反应室内温度为600-1500℃；压力为2.5-4.5MPa，高温氢气的温度大于1450度，高纯氢气的纯度大于99％v；
(2)、步骤(1)热解后的气固两相混合产物送去高效旋风分离器(2)进行分离，分离后的固体颗粒经外接半焦管道(20)冷却后成为半焦产品外运，分离后的粗油气产物温度为500-580℃,通过管道送入飞灰过滤器(3)，在飞灰过滤器(3)内粒径大于0.3微米的固体颗粒都将被反吹落下与高效旋风分离器(2)中收集到的固体颗粒汇合进入外接半焦管道(20)冷却后成为半焦产品外运，经过飞灰过滤器(3)过滤后的油气温度为500-560℃,固含量小于5毫克/立方米，含微量固体颗粒的油气送去闪蒸塔(4)，轻组分油气和重组分油气在闪蒸塔(4)内分离，闪蒸塔(4)塔底排出的重组分油气经外接重油管道(21)冷却后作为重油产品外送；闪蒸塔(4的轻组分油气进入精馏塔(5)进行精馏操作，精馏后的轻油从精馏塔(5)底部的外接轻油管道(22)流出成为轻油产品，精馏后的高附加值产物从精馏塔(5)侧面的外接附加产品管道(23)流出成为高附加值产品；精馏后的气体则通过管道进入提纯装置(6)，经提纯装置(6)提纯后，一部分气体从煤气出口(24)排出作城市煤气，提纯出来的高纯氢气压力为0.2-0.6MPa,温度低于60℃,再用压缩机(7)增压后，返回热解反应器(1)作为反应用高纯氢气和急冷气的来源。
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