CN105295965A - 一种制备半焦的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备半焦的方法和装置。该方法包括：在共热解反应的条件下，将热的液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气；其中，所述液化残渣为煤直接液化产生的物质，所述共热解的温度为450-650℃。采用该方法可以减少制半焦过程中产生的粉焦量，从而增加热解系统的长周期稳定运行，并且得到的煤气和焦油产量高、品质好。

Description

一种制备半焦的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种制备半焦的方法和装置。

背景技术

在我国云南、内蒙古、东北、新疆等地蕴藏着大量的包括褐煤在内的低阶煤，其储量约占煤炭总量的40％以上。低阶煤的主要特点是含水量高、热值低、挥发分高，不适合长距离运输和利用，这些特点使得低阶煤，特别是褐煤的开发和利用受到很大限制。目前对低阶煤进行提质利用的方法之一是煤干燥，即用直接或间接的加热方式对原料煤进行干燥，将其60-90％的水分脱除，获得热值较高的干燥煤。对低阶煤进行提质利用的方法之二是对煤进行热解，以获得水分极低、含碳量高、发热量高的适用于多种用途的半焦及附加值更高的焦油和煤气。

对低阶煤进行热解提质的工艺方法有多种，按照加热方式主要有直接加热与间接加热，热解器(炉)有内热式与外热式，热载体有气体热载体和固体载热体之分；热解温度多为500-600℃。在这些工艺应用中都面临需要解决的问题，即如何降低热解过程中粉尘生成量，特别是对于热抗爆性极差的褐煤，以提高热解系统的长周期稳定运行性，同时降低焦油中粉尘含量，提高焦油质量，减轻焦油加工系统负荷。

CN101608125A公开了一种煤热解提质方法。该方法包括将原料煤送入回转干燥器中，使其与热烟道气并流接触、直接换热，同时，原料煤在回转干燥器中与来自热解器的热半焦间接换热，从而实现原料煤的干燥。干燥后的原料煤与来自加热回转窑的高温半焦在混合器中混合后送入热解器中，在混合器中煤料与高温半焦直接换热并发生热解，生成热半焦和荒煤气。

但是已有制半焦的方法中，存在热解过程中产生的粉焦量大，影响热解系统的长周期稳定运行性，并且得到的焦油产率低、品质差的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决低阶煤热解过程中产生的粉焦量大，影响热解系统的长周期稳定运行，并且得到的焦油产率低、品质差的缺陷，提供一种制备半焦的方法和装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备半焦的方法，该方法包括：在共热解反应的条件下，将液态的煤液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气；其中，所述煤液化残渣为煤直接液化产生的物质，所述共热解的温度为450-650℃。

本发明还提供了一种制备半焦的装置，该装置包括热解炉1；该热解炉1设置有进料口、热半焦出料口、热解气排放口；热解炉1的进料口设置有用于加入干燥煤的进煤管以及用于加入液态的煤液化残渣的液化残渣加入管，在液化残渣加入管端设置有喷洒管；于热解炉1内，液态的煤液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气，并分别经热半焦出料口和热解气排放口离开热解炉1；其中，所述煤液化残渣为煤直接液化产生的物质，热解炉1内的温度为450-650℃。

本发明提供的方法中，加入液态的煤液化残渣与干燥煤一起进行共热解反应以制备半焦产品。采用液态的煤液化残渣可以使煤液化残渣能够被喷洒进热解炉中，能更均匀地与干燥煤混合，同时将常温下为固态的煤液化残渣转变为液体的煤液化残渣可以利用热半焦的预热，提高本发明的方法和装置的能量利用。以本发明提供的方法加入煤液化残渣，可以利用煤液化残渣中的粘结成分与干燥煤中的粉煤粘连，并在共热解的温度下固化形成较大颗粒，降低半焦产品中的粉焦量，进而大幅度减少煤气中的含粉量，可以减小后续除尘设备的负荷。另一方面还可以将煤液化残渣中的焦油回收，提高煤液化残渣的利用也提高本发明提供的方法的整体焦油收率，焦油的品质也可以改善。

此外，本发明提供的方法中引入气体热载体到热解炉中与干燥煤、液化残渣和循环的热半焦进行间接接触。通过在提供的装置中在热解炉的内部设置热环形盘管，使气体热载体从热环形盘管内流过从而间接加热热环形盘管外的干燥煤、液化残渣和循环的热半焦。与已有将燃烧废气直接引入热解炉的直接加热技术相比，本发明提供的方法得到的热解气没有混杂作为气体热载体的燃烧废气，因而得到的热解气中可燃成份比例高，便于后续煤气净化系统将热解气中焦油组分的回收，另外热解气的体积大大减少，可以大幅度减小煤气净化系统的设备尺寸。

本发明中另外还采取的将部分热半焦循环和将气体热载体经过共热解过程后再用于煤的干燥等措施，可以进一步提高整个制备半焦过程的能量利用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的方法的工艺流程图。

附图标记说明

1、热解炉2、煤液化残渣加热系统3、燃烧炉

4、煤气净化系统5、干燥炉6、破碎机

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种制备半焦的方法，该方法包括：在共热解反应的条件下，将液态的煤液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气；其中，所述煤液化残渣为煤直接液化产生的物质，所述共热解的温度为450-650℃。

本发明制备半焦的方法中，将液态的煤液化残渣加入热解炉与干燥煤一起进行共热解得到半焦。煤液化残渣是当前煤直接液化生产过程产生的一种副产品，约占液化油品的30重量％。煤液化残渣是一种高碳、高灰和高硫的物质，目前尚无有效利用方法。本发明的发明人研究发现，将液态的煤液体残渣加入到制备半焦的过程中，可以很好地回收煤液体残渣中的焦油，同时煤液体残渣中的粘结组分与干燥煤中的粉煤粘连，并在共热解温度下固化形成颗粒半焦，可以减少产品中的粉焦量。此外，如直接将固态的煤液化残渣与干燥煤进行共热解，将出现排焦管道堵塞的状况，因而不适于工业应用。

根据本发明，优选情况下，所述液态的煤液化残渣的温度为180-280℃。

根据本发明，优选情况下，所述液态的煤液化残渣的加入量与所述干燥煤的重量比为10-30:100。当液态的煤液化残渣的加入量与干燥煤的重量比在上述范围内时，本发明提供的方法可以大大地减少粉焦量的产生。

根据本发明，可以参照国标GB/T5448煤的坩埚膨胀序数测定方法来测定和表征液化残渣的粘结性。该方法要点是将一定质量样品的专用坩埚放入加热炉中，按规定方法加热，所得到的焦块，用一组有序号的标准焦块侧形比较，取其最接近的焦形序号。该序号即为坩埚膨胀序数(CSN)，一般划分序号的意义为1-2表明样品没有粘结性，3-4为弱粘结性，5-9为有较强的粘结性。优选情况下，所述液化残渣的坩埚膨胀序数为5-8。

根据本发明，提升干燥煤和液态的煤液化残渣进行共热解的温度，可以通过外加热的间接加热，也可以通过向干燥煤和液态的煤液化残渣中加入热源进行直接加热。优选情况下，该方法还包括将得到的部分的热半焦进行循环，与所述液态的煤液化残渣和干燥煤混合，循环的热半焦用作固体热载体为所述共热解供热，循环的热半焦的量与所述干燥煤的重量比为0.5-3：1。将部分的热半焦进行循环可以有效地利用热半焦的热能，节省制备半焦的整体能耗。循环的热半焦直接加热干燥煤和液态的煤液化残渣。同时，通过适当增加热半焦的循环量可以降低一次液态的煤液化残渣的加入量，避免液态的煤液化残渣喷洒不均时造成打团的现象。本发明的一种优选实施方式，将干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦一起进行共热解制备半焦，其中，所述液态的煤液化残渣的加入量与所述干燥煤的重量比为10-30:100，循环的热半焦的量与所述干燥煤的重量比为0.5-3:1。

根据本发明，优选情况下，所述循环的热半焦的温度为320-550℃。

根据本发明，优选情况下，所述共热解的过程包括：(1)将所述干燥煤、所述液态的煤液化残渣和所述循环的热半焦混合；(2)将步骤(1)得到的混合物加热至250-450℃；(3)将步骤(2)的加热产物加热至所述共热解的温度。

根据本发明，优选情况下，该方法还包括在所述共热解的过程中，引入气体热载体，用于为所述共热解进行供热。

根据本发明，优选情况下，在所述共热解的过程中，将所述干燥煤、所述液态的煤液化残渣和所述循环的热半焦与所述气体热载体进行间接接触。

根据本发明，优选情况下，所述气体热载体为部分煤气或其他燃料经燃烧得到的燃烧废气，所述气体热载体的温度为650-800℃；所述煤气为所述热解气经过净化得到的产物。

根据本发明，还可以进一步利用气体热载体，可以将经过共热解过程的气体热载体再用于煤的干燥。优选情况下，该方法还包括将所述气体热载体经过所述共热解的过程后，再与煤进行直接接触，用于煤的干燥得到所述干燥煤。所述气体热载体经过所述共热解的过程后成为热废气用于煤的干燥。

根据本发明，优选情况下，所述干燥的终温为160-210℃，所述干燥的时间为1-3h。

根据本发明，优选情况下，所述煤为低阶原料煤；优选所述煤为褐煤和/或长焰煤。例如可以为呼伦贝尔煤(褐煤)或神东煤(长焰煤)。可直接选用粒径为30mm以下得粉煤或以将煤经破碎机破碎至粒径为30mm以下后进行干燥。

根据本发明，优选情况下，该方法还包括将得到的未循环的热半焦与所述煤液化残渣进行间接接触，用于将所述煤液化残渣预热为所述液态的煤液化残渣。这样可以利用未循环的热半焦的热能，并使热半焦降温，得到最终的半焦产品。

根据本发明，优选情况下，该方法还包括将得到的所述热解气通入煤气净化系统进行分离得到焦油和煤气。所述热解气为高热值的热解气(荒煤气)。本发明的方法中加入液态的煤液化残渣与干燥煤一起共热解，煤液化残渣中含有的焦油可以在共热解过程中进入到热解气中。另外，如前所述本发明中的共热解过程使用气体热载体(如来自煤气或其他燃料经燃烧得到的燃烧废气)对干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦进行间接加热，可以避免燃烧废气对热解气组成的影响，因而本发明不仅可以减少热解气中的粉焦量，还可以减少热解气的总气量，进而减少煤气净化系统的处理压力，同时还可以得到更多、质量更好的焦油产品。

本发明还提供一种制备半焦的装置，该装置包括热解炉1；该热解炉1设置有进料口、热半焦出料口、热解气排放口；热解炉1的进料口设置有用于加入干燥煤的进煤管以及用于加入液态的煤液化残渣的液化残渣加入管，在液化残渣加入管端设置有喷洒管；于热解炉1内，液态的煤液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气，并分别经热半焦出料口和热解气排放口离开热解炉1；其中，所述煤液化残渣为煤直接液化产生的物质，热解炉1内的温度为450-650℃。

根据本发明，优选情况下，热解炉1设置有循环热半焦加入口，其与所述热半焦出料口连接，用于将部分热半焦循环回热解炉1。

根据本发明，优选情况下，该装置还包括煤液化残渣加热系统2，煤液化残渣加热系统2设置有煤液化残渣进料口、热液化残渣出料口、热半焦进料口和半焦出料口；热解炉1的液化残渣加入管与煤液化残渣加热系统2的热液化残渣出料口连接，热解炉1的热半焦出料口与煤液化残渣加热系统2的热半焦进料口连接；煤液化残渣加热系统2的半焦出料口用于得到半焦产品，煤液化残渣加热系统2利用未循环的热半焦加热煤液化残渣得到液态的煤液化残渣。煤液化残渣加热系统2中未循环的热半焦与煤液化残渣为间接接触，同时未循环的热半焦可以被冷却得到半焦产品。煤液化残渣加热系统2可以利用未循环的热半焦所携带的热量将煤液化残渣加热，同时煤液化残渣也可以冷却热半焦，从而提高本发明提供装置的热量利用效率。

根据本发明，优选情况下，该装置还包括燃烧炉3，燃烧炉3设置有排气口和燃料进口；热解炉1还设置有气体热载体入口和气体热载体排气口，其中，热解炉1的气体热载体入口与燃烧炉3的排气口连接，用于向热解炉1中引入气体热载体；燃烧炉3的燃料进口与热解炉1的热解气排放口连接。燃烧炉3可以采用本领域常规使用的燃烧炉。燃烧炉3可以利用部分热解气作为燃料。

根据本发明，优选情况下，该装置还包括煤气净化系统4，煤气净化系统4设置在热解炉1的热解气排放口与燃烧炉3的燃料进口之间，煤气净化系统4设置有热解气进口、净化的煤气出口和焦油排出口，热解气进口与热解炉1的热解气排放口连接，净化的煤气出口与燃烧炉3的燃料进口连接；煤气净化系统4用于分离热解气得到焦油和煤气。燃烧炉3可以利用热解气经煤气净化系统4净化后得到的煤气的一部分作为燃料，这样可以减少另外使用额外的燃料减少本发明提供的装置的能源消耗。另外，如前所述本发明得到的热解气中没有混杂用作气体热载体的燃烧废气，因此，煤气净化系统4可以采用尺寸更小的设备，节省设备投资，操作成本更低。

根据本发明，优选情况下，该装置还包括干燥炉5，干燥炉5设置有煤加料口、干燥煤出料口、热废气进口和排放气体出口；干燥煤出料口与热解炉1的进煤管连接，干燥炉5的热废气进口与热解炉1的气体热载体出口连接，用于使热解炉1排出的热废气加热干燥炉5，干燥炉5的排放气体出口用于排出废气。干燥炉5可以使用本领域常规使用的干燥炉。

根据本发明，优选情况下，该装置还在热解炉1的内部设置有热环形盘管，热环形盘管设置有进气口和出气口，热环形盘管的进气口与热解炉1的气体热载体入口连接，热环形盘管的出气口与热解炉1的气体热载体出口连接；该热环形盘管用于气体热载体流动。

本发明中，热解炉1产生热解气，经煤气净化系统4净化得到的部分煤气可以用于燃烧炉3燃烧得到燃烧废气；该燃烧废气可以作为气体热载体用于热解炉1的加热，之后成为热废气可以用于干燥炉5的加热，最后作为废气从干燥炉5的排放气体出口排出。如此可以更有效地提高在制备半焦过程中的总的能量利用。

本发明中，热解炉1可以为本领域常规使用的内热式回转炉，内衬耐火材料。热解炉1可以设置有加热筒体，用于盛装进行热解的干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦。热环形盘管可以设置在热解炉1的加热筒体内，优选在该加热筒体的出料段。热环形盘管的长度可以约为加热筒体的总长度的1/3-1/2。在热环形盘管内通入气体热载体，热环形盘管外与进行热解的干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦接触，可以利用气体热载体对干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦进行间接加热，完成共热解。

本发明中，干燥可以使用本领域常用的回转干燥炉等进行。本发明选用立式角盒式干燥炉。干燥炉的主要结构可以为：在炉体中为角钢隔层90°排列，在炉体两侧为气体分配器。煤经干燥炉炉顶的煤加料口加入干燥炉中，从上向下经三角盒折流向下流动；热废气经热废气进口从一侧分配器通过三角盒分配后与煤以逆流和错流的方式接触进行热交换，进行煤的干燥。与煤接触后的废气从干燥炉另一侧的气体分配器经排放气体出口排出。经干燥后获得的干燥煤通过提升机被送入热解炉中进行热解。

本发明提供的装置还可以包括破碎机6，用于将原料煤破碎以提供给干燥炉。

下面结合图1描述本发明提供的方法的工作过程：

原料煤经破碎机6破碎后被提升机提升加入立式干燥炉5上方的料斗，煤被加入立式干燥炉5进行干燥。用来自热解炉1排出的热废气作为立式干燥炉的热源直接加热以干燥煤。将得到的干燥煤用提升机提升加入热解炉1的进煤管，同时经液化残渣加入管加入液态的煤液化残渣以及经循环热半焦加入口加入循环的热半焦。将干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦一起在热解炉1中进行热解。在热解炉1的出料段设置有热环形盘管，其中引入从燃烧炉3中排出的燃烧废气作为气体热载体对干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦进行共热解。将共热解得到的热半焦部分循环返回至热解炉1。将剩下的未循环的热半焦引入煤液化残渣加热系统2加热煤液化残渣，之后未循环的热半焦进一步冷却得到半焦产品。与未循环的热半焦间接热交换后得到液态的煤液化残渣被输送到热解炉1的液化残渣加入管，经喷洒管均匀喷洒到干燥煤上。从热解炉1的热解气排放口排出的热解气通入煤气净化系统4进行分离得到焦油和煤气，净化得到的部分煤气通入燃烧炉3作为燃料。富余的煤气可以作为原料送入其它工序，焦油经深加工后获得附加值更高的产品。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中，煤和液化残渣的工业分析通过国家标准-GB/T212方法采用MAG2700全自动工业分析仪进行；元素分析通过国家标准-GB/T476方法采用CHN2000碳氢氮分析器测定；

粉焦量以半焦中<0.5mm部分的含量表征，采用GB/T477-20008方法测定；

焦油的质量改善采用焦油中正己烷溶解物含量表征，正己烷溶解物含量的测定采用索氏萃取方法：以正己烷为抽提剂，在加热条件下对焦油进行抽提，然后用色谱-质谱联用仪(GC/MS)对正己烷萃取物进行分析，确定焦油正己烷可溶物的含量。

焦油的产率以干燥煤为基准，由试验物料平衡计算获得。

对比例1

(1)干燥。将粒径<30mm的呼伦贝尔煤(工业分析数据见表1)，加入立式干燥炉进行干燥。干燥的终温为180℃，干燥的时间为2.5h，得到干燥煤；

(2)共热解。将得到的干燥煤和循环的热半焦，按照循环的热半焦与干燥煤的重量比为2.5：1，加入热解炉中进行共热解。循环的热半焦的温度为450℃。热解炉的进料段的温度为330℃。在热解炉的出料段设置热环形盘管，向其中引入从燃烧炉中排出的燃烧废气，燃烧废气的温度为750℃。在热解炉的出料段将干燥煤和循环的热半焦一起加热至550℃的共热解温度。从热解炉排出的热半焦，部分循环回热解炉，剩余部分进一步冷却得到半焦产品；

(3)煤气净化。将热解炉得到的热解气送入煤气净化系统得到焦油和煤气，净化后的煤气部分用于燃烧炉燃烧，剩余部分作为产品外送。

得到的半焦中<0.5mm部分的含量为11.5重量％。得到的焦油的产率为7.5％，焦油中正己烷溶解物含量为61.5重量％。

实施例1

本实施例用于说明本发明的制备半焦的方法。

(1)干燥。将粒径<30mm的呼伦贝尔煤，加入立式干燥炉进行干燥。干燥的终温为180℃，干燥的时间为2.5h，得到干燥煤；

(2)共热解。将得到的干燥煤、液态的煤液化残渣(煤液化残渣来自直接煤液化生产厂，分析数据见表2和3)和循环的热半焦，按照液态的煤液化残渣与干燥煤的重量比为15：100、循环的热半焦与干燥煤的重量比为2.5：1，加入热解炉中进行共热解。液态的煤液化残渣的温度为220℃，循环的热半焦的温度为450℃。热解炉的进料段的温度为330℃。在热解炉的出料段设置热环形盘管，向其中引入从燃烧炉中排出的燃烧废气，燃烧废气的温度为750℃。在热解炉的出料段将干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦一起加热至550℃的共热解温度。从热解炉排出的热半焦，部分循环回热解炉，剩余部分进入煤液化残渣加热系统加热煤液化残渣后，再进一步冷却得到半焦产品；

(3)煤气净化。将热解炉得到的热解气送入煤气净化系统得到焦油和煤气，净化后的煤气部分用于燃烧炉燃烧，剩余部分作为产品外送。

得到的半焦中<0.5mm部分的含量为2.8重量％。得到的焦油的产率为7.9％，焦油中正己烷可溶物含量为63.4重量％。

相比对比例1，焦油的产率提高了5.3％，半焦中<0.5mm部分减少75.7％。焦油中正己烷溶解物含量增加了3.1重量％。

表1

*空气干燥基准。

表2

**空气干燥基准。

表3

对比例2

(1)干燥。将神东煤(工业分析数据见表4)经破碎机破碎至粒径为30mm以下后，加入立式干燥炉进行干燥。干燥的终温为200℃，干燥的时间为1.0h，得到干燥煤；

(2)共热解。将得到的干燥煤和循环的热半焦，按照循环的热半焦与干燥煤的重量比为2：1，加入热解炉中进行共热解。循环的热半焦的温度为480℃。热解炉的进料段的温度为340℃。在热解炉的出料段设置热环形盘管，向其中引入从燃烧炉中排出的燃烧废气，燃烧废气的温度为780℃。在热解炉的出料段将干燥煤和循环的热半焦加热至580℃的共热解温度。从热解炉排出的热半焦，部分循环回热解炉，剩余部分进一步冷却得到半焦产品；

(3)煤气净化。将热解炉得到的热解气送入煤气净化系统得到焦油和煤气，净化后的煤气部分用于燃烧炉燃烧，剩余部分作为产品外送。

得到的半焦中<0.5mm部分的含量为7.5重量％。得到的焦油的产率为5.8％，焦油中正己烷溶解物含量为60.4重量％。

实施例2

本实施例用于说明本发明的制备半焦的方法。

(1)干燥。将神东煤经破碎机破碎至粒径为30mm以下后，加入立式干燥炉进行干燥。干燥的终温为200℃，干燥的时间为1.0h，得到干燥煤；

(2)共热解。将得到的干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦，按照液态的煤液化残渣与干燥煤的重量比为15：100、循环的热半焦与干燥煤的重量比为2：1，加入热解炉中进行共热解。液态的煤液化残渣的温度为240℃，循环的半焦的温度为480℃。热解炉的进料段的温度为340℃。在热解炉的出料段设置热环形盘管，向其中引入从燃烧炉中排出的燃烧废气，燃烧废气的温度为780℃。在热解炉的出料段将干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦一起加热至580℃的热解温度。从热解炉排出的热半焦，部分循环回热解炉，剩余部分进入煤液化残渣加热系统加热煤液化残渣后，再进一步冷却得到半焦产品；

(3)煤气净化。将热解炉得到的热解气送入煤气净化系统得到焦油和煤气，净化后的煤气部分用于燃烧炉燃烧，剩余部分作为产品外送。

得到的半焦中<0.5mm部分的含量为1.4重量％。得到的焦油的产率为6.2％，焦油中正己烷可溶物含量为62.5重量％。

相比对比例2，焦油的产率提高了6.9％，半焦中<0.5mm部分减少81.3％。焦油中正己烷溶解物含量增加了3.4重量％。

表4

***空气干燥基准。

实施例3

本实施例用于说明本发明的制备半焦的方法。

(1)干燥。将呼伦贝尔煤经破碎机破碎至粒径为30mm以下后，加入立式干燥炉进行干燥。干燥的终温为160℃，干燥的时间为3h，得到干燥煤；

(2)共热解。将得到的干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦，按照循环的热半焦与干燥煤的重量比为3：1、液态的煤液化残渣与干燥煤的重量比为25：100，加入热解炉中进行共热解。液态的煤液化残渣的温度为210℃，循环的热半焦的温度为430℃。热解炉的进料段的温度为320℃。在热解炉的出料段设置热环形盘管，向其中引入从燃烧炉中排出的燃烧废气，燃烧废气的温度为720℃。在热解炉的出料段将干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦一起加热至530℃的热解温度。从热解炉排出的热半焦，部分循环回热解炉，剩余部分进入煤液化残渣加热系统加热煤液化残渣后，再进一步冷却得到半焦产品；

(3)煤气净化。将热解炉得到的热解气送入煤气净化系统得到焦油和煤气，净化后的煤气部分用于燃烧炉燃烧，剩余部分作为产品外送。

得到的半焦中<0.5mm部分的含量为2.1重量％。得到的焦油的产率为8.3％。

相比对比例1，焦油的产率提高了10.6％，半焦中<0.5mm部分减少81.7％。

实施例4

(1)干燥。将神东煤经破碎机破碎为至粒径为30mm以下后，加入立式干燥炉进行干燥。干燥的终温为180℃，干燥的时间为1.5h，得到干燥煤；

(2)共热解。将得到的干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦，按照液态的煤液化残渣与干燥煤的重量比为20：100、循环半焦与干燥煤的重量比为1.0：1，加入热解炉中进行共热解。液态的煤液化残渣的温度为230℃，循环的热半焦的温度为460℃。热解炉的进料段的温度为350℃。在热解炉的出料段设置热环形盘管，向其中引入从燃烧炉中排出的燃烧废气，燃烧废气的温度为760℃。在热解炉的出料段将干燥煤、液态的煤液化残渣和循环的热半焦一起加热至550℃的热解温度。从热解炉排出的热半焦，部分循环回热解炉，剩余部分进入煤液化残渣加热系统加热煤液化残渣后，再进一步冷却得到半焦产品；

(3)煤气净化。将热解炉得到的热解气送入煤气净化系统得到焦油和煤气，净化后的煤气部分用于燃烧炉燃烧，部分送入作为产品外送。得到的半焦中<0.5mm部分的含量为1.1重量％。得到的焦油的产率为6.5％。

相比对比例2，焦油的产率提高了12.1％，半焦中<0.5mm部分减少85.3％。

由实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明提供的半焦制备方法，通过加入液态的煤液化残渣与干燥煤一起进行共热解，半焦中<0.5mm部分的含量明显减少，说明降低了粉焦量，从而可以使本发明提供的方法和装置进行长周期运行。得到的焦油产率明显提高，焦油中正己烷溶解物含量也提高，说明焦油品质更好。

Claims (22)

1.一种制备半焦的方法，该方法包括：在共热解反应的条件下，将液态的煤液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气；其中，所述煤液化残渣为煤直接液化产生的物质，所述共热解的温度为450-650℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液态的煤液化残渣的温度为180-280℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液态的煤液化残渣的加入量与所述干燥煤的重量比为10-30：100。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液化残渣的坩埚膨胀序数为5-8。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括将得到的部分的热半焦进行循环，与所述液态的煤液化残渣和干燥煤混合，循环的热半焦用作固体热载体为所述共热解供热，循环的热半焦与所述干燥煤的重量比为0.5-3:1。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述循环的热半焦的温度为320-550℃。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述共热解的过程包括：

(1)将所述干燥煤、所述液态的煤液化残渣和所述循环的热半焦混合；

(2)将步骤(1)得到的混合物加热至250-450℃；

(3)将步骤(2)的加热产物加热至所述共热解的温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括在所述共热解的过程中，引入气体热载体，用于为所述共热解进行供热。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述共热解的过程中，将所述干燥煤、所述液态的煤液化残渣和所述循环的热半焦与所述气体热载体进行间接接触。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述气体热载体为部分煤气或其他燃料经燃烧得到的燃烧废气，所述气体热载体的温度为650-800℃；所述煤气为所述热解气经过净化得到的产物。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括将所述气体热载体经过所述共热解的过程后，再与煤进行直接接触，用于煤的干燥得到所述干燥煤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述干燥的终温为160-210℃，所述干燥的时间为1-3h。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述煤为低阶原料煤；优选所述煤为褐煤和/或长焰煤。

14.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括将得到的未循环的热半焦与煤液化残渣进行间接接触，用于将所述液化残渣加热为所述液态的煤液化残渣。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括将得到的所述热解气通入煤气净化系统进行分离得到焦油和煤气。

16.一种制备半焦的装置，该装置包括热解炉(1)；该热解炉(1)设置有进料口、热半焦出料口、热解气排放口；热解炉(1)的进料口设置有用于加入干燥煤的进煤管以及用于加入液态的煤液化残渣的液化残渣加入管，在液化残渣加入管端设置有喷洒管；于热解炉(1)内，液态的煤液化残渣与干燥煤混合进行共热解，得到热半焦和热解气，并分别经热半焦出料口和热解气排放口离开热解炉(1)；其中，所述煤液化残渣为煤直接液化产生的物质，热解炉(1)内的温度为450-650℃。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，热解炉(1)设置有循环热半焦加入口，其与热半焦出料口连接，用于将部分热半焦循环回热解炉(1)。

18.根据权利要求16所述的装置，其中，该装置还包括煤液化残渣加热系统(2)，煤液化残渣加热系统(2)设置有煤液化残渣进料口、热液化残渣出料口、热半焦进料口和半焦出料口；热解炉(1)的液化残渣加入管与煤液化残渣加热系统(2)的热液化残渣出料口连接，热解炉(1)的热半焦出料口与煤液化残渣加热系统(2)的热半焦进料口连接；煤液化残渣加热系统(2)的半焦出料口用于得到半焦产品，煤液化残渣加热系统(2)利用未循环的热半焦加热煤液化残渣得到液态的煤液化残渣。

19.根据权利要求16所述的装置，其中，该装置还包括燃烧炉(3)，燃烧炉(3)设置有排气口和燃料进口；热解炉(1)还设置有气体热载体入口和气体热载体排气口，其中，热解炉(1)的气体热载体入口与燃烧炉(3)的排气口连接，用于向热解炉(1)中引入气体热载体；燃烧炉(3)的燃料进口与热解炉(1)的热解气排放口连接。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，该装置还包括煤气净化系统(4)，煤气净化系统(4)设置在热解炉(1)的热解气排放口与燃烧炉(3)的燃料进口之间，煤气净化系统(4)设置有热解气进口、净化的煤气出口和焦油排出口，热解气进口与热解炉(1)的热解气排放口连接，净化的煤气出口与燃烧炉(3)的燃料进口连接；煤气净化系统(4)用于分离热解气得到焦油和煤气。

21.根据权利要求16所述的装置，其中，该装置还包括干燥炉(5)，干燥炉(5)设置有煤加料口、干燥煤出料口、热废气进口和排放气体出口；干燥煤出料口与热解炉(1)的进煤管连接，干燥炉(5)的热废气进口与热解炉(1)的气体热载体出口连接，用于使热解炉(1)排出的热废气加热干燥炉(5)，干燥炉(5)的排放气体出口用于排出废气。

22.根据权利要求19-21中任意一项所述的装置，其中，该装置还在热解炉(1)的内部设置有热环形盘管，热环形盘管设置有进气口和出气口，热环形盘管的进气口与热解炉(1)的气体热载体入口连接，热环形盘管的出气口与热解炉(1)的气体热载体出口连接；该热环形盘管用于气体热载体流动。