CN105018116A - 一种具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法 - Google Patents

一种具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法 Download PDF

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Abstract

一种具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，适用于以获得高收率焦油为目的低阶煤移动床的热提质过程。本方法为气体热载体工艺，高温气体自碳化室热端的燃烧室横穿过煤料向集气室冷端流动，热载体气体与煤料进行气-固间的快速换热，煤料被加热发生低温热解。热解产生的油气混合物与热载体气体一同由碳化室冷端的集气室被引出。本发明的特征在于：热解产生的油气和热载体迅速穿过具有平均为600℃/m的径向温度梯度的煤料，由高温区域向低温区域流动，及时避免了显著的二次裂解。另一方面，该方法采用气体热载体径向穿透煤层，热载体将热量横向短距离传递给内部煤料，可显著减少料层阻力，减少粉化半焦带出，提高传热效率。

Description

一种具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法
技术领域
本发明涉及一种具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，属于化工技术领域，特别涉及低阶煤或油页岩热解提质技术。
背景技术
低阶煤(长焰煤、褐煤、不黏煤、弱黏煤)及油页岩热解提质是实现低阶煤分级高效利用的有效手段之一。但现有热解工艺中，主要存在的问题为：传统的气体热载体热解工艺，物料与载气逆流运动，物料厚度较大，由于低阶煤及油页岩的受热碎裂和粉化特性，使床层压降大大增加，热载体难以透过物料而无法实现较快速的热解过程。若增大载气入口压力，则气体的剧烈运动使焦油中含尘量增加，干燥基灰分可达10％～20％，焦油品质急剧变差；间接加热的固定床热解工艺由于气体由低温区流向高温区，挥发分存在较严重的二次反应，焦油收率较低。焦油收率低和焦油中尘含量过高，是当前低阶煤或油页岩提质过程的核心问题，因此，传统低阶煤及油页岩热解的方法亟需改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术的不足，本发明提供一种具有较高焦油收率的低阶煤热提质方法。
为达到上述目的，本发明的具有较高焦油收率的低阶煤热提质方法解决方案是：
本发明属于气体热载体工艺，在具有燃烧室(热端)、碳化室和集气室(冷端)组合单元的移动床反应器中，冷、热两端的距离为50～80cm，煤料自上而下运动，气体热载体由燃烧室(热端)径向穿透碳化室中的煤 料并进入集气室(冷端)，热载体气体与煤料进行气-固间的快速换热，气体热载体温度迅速由500～800℃冷却到80～120℃。煤料被加热发生低温热解，煤料的升温速率介于50℃/min～600℃/min。冷端和热端的温度梯度介于600℃/m～1540℃/m之间。热解产生的油气混合物与热载体气体一同由碳化室冷端的集气室被引出并冷却。本发明的焦油收率可达格金干馏实验的70～85％，焦油灰分含量小于0.1％。本发明的燃烧室(热端)、碳化室和集气室(冷端)组合单元可以有单独排布、同侧排布、对侧排布方式。
本发明的特征在于：热解产生的油气和热载体迅速穿过具有平均为600℃/m的径向温度梯度的煤料，由高温区域(热端)向低温区域(冷端)流动，及时避免了显著的二次裂解，提高焦油收率。另一方面，采用气体热载体径向穿透煤层，热载体将热量横向短距离传递给内部煤料，提高了传热效果，同时可显著减少料层阻力，减少粉化半焦带出，降低焦油灰分含量。
附图说明
图1为本发明具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热提质方法实施例1示意图
图2为本发明具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热提质方法实施例2示意图
图3为本发明具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热提质方法实施例3示意图
附图标记：燃烧室1、碳化室2、集气室3
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于 本发明的保护范围。
实施例1
实施例1示意见图1。物料为长焰煤。燃烧室1(热端)、碳化室2和集气室3(冷端)组合单元布置方式为单独排布。此移动床反应器中，冷、热两端的距离为50cm，煤料自上而下运动，气体热载体由燃烧室1(热端)径向穿透碳化室2中的煤料并进入集气室3(冷端)，热载体气体与煤料进行气-固间的快速换热，气体热载体温度迅速由800℃冷却到120℃。煤料被加热发生低温热解，煤料的升温速率介于50℃/min～600℃/min。冷端和热端的温度梯度为800℃/m。热解产生的油气混合物与热载体气体一同由碳化室2冷端的集气室3被引出并冷却。焦油产品分析结果见表1。所得焦油的收率为7.37％，是格金收率的84.22％(干燥基格金焦油收率为8.75wt.％)，比常规固定床油收率高2.5％。焦油的干燥基灰分含量为0.05％。
实施例2
实施例2示意见图2。物料为褐煤。燃烧室1(热端)、碳化室2和集气室3(冷端)组合单元布置方式为同侧排布。此移动床反应器中，冷、热两端的距离为60cm，煤料自上而下运动，气体热载体由燃烧室1(热端)径向穿透碳化室2中的煤料并进入集气室3(冷端)，热载体气体与煤料进行气-固间的快速换热，气体热载体温度迅速由800℃冷却到120℃。煤料被加热发生低温热解，煤料的升温速率介于50℃/min～500℃/min。冷端和热端的温度梯度为700℃/m。热解产生的油气混合物与热载体气体分别由两个同侧排布的碳化室2进入冷端的集气室3，汇合后引出 并冷却。焦油产率分析结果具体见表1。
实施例3
实施例3示意见图3。物料为油页岩。燃烧室1(热端)、碳化室2和集气室3(冷端)组合单元布置方式为对侧排布。此移动床反应器中，冷、热两端的距离为60cm，煤料自上而下运动，气体热载体由燃烧室1(热端)径向穿透碳化室2中的煤料并进入集气室3(冷端)，热载体气体与煤料进行气-固间的快速换热，气体热载体温度迅速由800℃冷却到120℃。煤料被加热发生低温热解，煤料的升温速率介于50℃/min～500℃/min。冷端和热端的温度梯度为700℃/m。热解产生的油气混合物与热载体气体分别由两个对侧排布的碳化室2进入中心冷端的集气室3，汇合后引出并冷却。焦油产率分析结果具体见表1。
表1：实施例
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围 之内。

Claims (7)

1.一种具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，在具有燃烧室(热端)、碳化室和集气室(冷端)的移动床反应器中，气体热载体由燃烧室热端横穿透碳化室中的煤料进入集气室冷端。体热载体夹带热解气形成从热端到冷端的运动路径，且运动方向与煤料垂直。
2.根据权利要求1所描述的具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，热解挥发性产物被载气由高温的燃烧室壁迅速横向通过煤料，带至集气室(冷端)，使焦油避免了严重的二次裂解，保证其收率。
3.根据权利要求1和权利要求2所描述的具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，煤料在碳化室中自上而下缓慢移动，煤料在燃烧室壁(热端)与集气室壁间被气体热载体加热发生中低温热解，热解气垂直于煤料运动方向进入集气室(冷端)后被迅速导出碳化室。
4.根据权利要求1和权利要求2所描述的具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，气体热载体温度迅速由500～800℃冷却到80～120℃；冷、热两端的温度梯度在600℃/m～1540℃/m之间。
5.根据权利要求1所描述的具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，冷热两端的距离为50～80cm，煤料被中间的集气室分为两个径向厚度为50～80cm的较薄的煤料层，床层压降小，载气可快速平稳穿过床层，传热时间比常规固定床热解时间缩短20～40％。
6.根据权利要求1和权利要求2所描述的具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，高温气体径向穿过煤料，发生气-固间的快速换热使煤料迅速升温并热解，径向煤料的升温速率在50℃/min～600℃/min。
7.根据权利要求1和权利要求2所描述的具有较高焦油收率的低阶煤或油页岩热解方法，焦油收率可达格金干馏实验的70％～85％，焦油灰分含量小于0.1％。
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