CN105602593A - 提升管粉煤热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提升管粉煤热解方法，包括以下步骤：步骤一，粉煤干燥及制备步骤；步骤二，热解反应步骤；步骤三，热解产物的分离步骤；步骤四，粉焦及烟气利用步骤。本发明采用快速热解方式，获得的煤焦油产量高且品质好，解决了粉煤利用效率低的问题。

Description

提升管粉煤热解方法

技术领域

本发明涉及一种热解方法，具体地，涉及一种提升管粉煤热解方法。

背景技术

煤热解按热解的最终温度可以分为低温热解（500~700℃），以制取焦油为目的；中温热解（700~1000℃），以生产中热值煤气为主；高温热解（1000~1200℃），即炼焦过程，生产高强度的冶金焦。高温热解即炼焦工艺是最成熟、最大规模的煤转化技术。低温热解尚未实现有重要影响的工业化应用。煤低温热解使煤中氢富集到煤焦油和煤气中，并得到富碳的半焦，可以有效利用煤中的氢。

煤低温热解是一种温和的方式将利用价值较低的煤转化为便于利用的煤气、焦油和半焦。煤气经过一定的处理，不仅可以作为民用和工业上的洁净燃料，也可以作为生产化学品的基础原料；煤焦油经过深加工可以得到酚类、苯类和萘类等系列产品，煤焦油加氢可以得到石脑油、汽油和柴油等燃料油；半焦是一种良好的固体清洁燃料，可用于民用和工业发电，也可以用于造气生产合成氨和甲醇等化工产品。通过煤热解将煤进行分质利用，有利于提高煤炭的利用效率，并为煤化工产业的发展增添了新的方法和工艺。

工业上的煤低温热解装置，对于大颗粒(>6mm)的普遍采用直立炉的工艺进行热解，针对6mm以下的粉煤尚未有成熟的工艺。同时，由于器械开采煤中粉煤所占比例高达40%以上，如何高效利用这部分粉煤已经成为制约煤低温热解工艺发展的一个瓶颈。发明人在对煤化工和石油化工的研究过程发现：石油化工的提升管反应器对粉煤热解有一定的借鉴作用。基于上诉原因，本发明采用并列式粉煤提升管反应器进行粉煤热解。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种提升管粉煤热解方法，其采用提升管热解的方式进行粉煤热解，解决了煤化工领域内粉煤难以热解利用的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种提升管粉煤热解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，粉煤干燥及制备步骤，原料煤从原煤料仓中经称重后进入磨煤机中，将原料煤磨制成粒度为0.1mm-5mm的粉煤，同时将余热锅炉尾气利用风机输送至磨煤机内将粉煤进行干燥并输送至粉煤料仓的旋风分离器中，脱除烟气后粉煤储存在粉煤料仓中；

步骤二，热解反应步骤，在载气作用下，将原料粉煤和一定比例的热载体粉焦输送至并列式提升管的反应器内，粉煤温度升高到400-800℃，并发生快速热解反应，反应压力在0.1-3Mpa，反应时间在1-10s之间；

步骤三，热解产物的分离步骤，并列式提升管内发生热解反应后，粉煤转化为粉焦、焦油气和热解气三种产物，热解产物与热载体在载气的作用下共同进入沉降器的旋风分离器中，将焦油气、热解气、载气和部分细粉焦从旋风分离器的上部导出后进入后续分离系统中；热载体和颗粒大的粉焦从旋风分离器的下部导出进入沉降器的密相区，粉焦与沉降器下部进入的汽提蒸汽相接触，将粉焦中含有的油气产品带出沉降器后进入后续分离系统中；

步骤四，粉焦及烟气利用步骤，沉降器中的粉焦分成两部分，其中一部分作为粉焦产品，另一部分粉焦通过粉焦输送管被热风送入烧炭器中进行贫氧燃烧反应，利用贫氧燃烧产生的热量将粉焦转化为500-1000℃的热载体粉焦，热载体粉焦通过给料机送入提升管反应器内与原料粉煤直接接触，短时间内完成换热和热解反应；粉焦燃烧产生的热烟气通过烧炭器的旋风分离器后从上部排出后，进入余热锅炉中产生高品位的蒸汽，同时热烟气经余热锅炉降温后转化为低温热烟气送入磨煤机内来提升和干燥粉煤。

优选地，所述步骤二中的载气为煤热解产生的煤气或是工艺产生的烟气。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明采用快速热解方式，获得的煤焦油产量高且品质好，解决了粉煤利用效率低的问题。

附图说明

图1为本发明提升管粉煤热解方法的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提升管粉煤热解方法包括以下步骤：

步骤一，粉煤干燥及制备步骤，原料煤A1从原煤料仓中经称重后进入磨煤机E-1中，将原料煤磨制成粒度为0.1mm-5mm的粉煤A3，同时将余热锅炉尾气A2利用风机输送至磨煤机内将粉煤A3进行干燥并输送至粉煤料仓E-2的旋风分离器中，脱除烟气后粉煤储存在粉煤料仓E-2中；

步骤二，热解反应步骤，在载气作用下，将原料粉煤A3和一定比例（热载体/粉煤质量比为5-20）的热载体粉焦A5输送至并列式提升管的反应器内，粉煤温度升高到400-800℃，并发生快速热解反应，反应压力在0.1-3Mpa，反应时间在1-10s之间；其中，载气为煤热解产生的煤气或是工艺产生的烟气。

步骤三，热解产物的分离步骤，并列式提升管内发生热解反应后，粉煤A3转化为粉焦、焦油气和热解气三种产物，热解产物与热载体在载气的作用下共同进入沉降器E-5的旋风分离器中，将焦油气、热解气、载气和部分细粉焦从旋风分离器的上部导出后进入后续分离系统中；热载体和颗粒大的粉焦从旋风分离器的下部导出进入沉降器的密相区，粉焦与沉降器下部进入的汽提蒸汽相接触，将粉焦中含有的油气产品带出沉降器后进入后续分离系统中；沉降器的温度在400-800℃，压力在0.1-3Mpa之间。

步骤四，粉焦及烟气利用步骤，沉降器E-5中的粉焦分成两部分，其中一部分作为粉焦产品P1，另一部分粉焦A6通过粉焦输送管被热风A7送入烧炭器E-4中进行贫氧燃烧反应，利用贫氧燃烧产生的热量将粉焦A6转化为500-1000℃的热载体粉焦A5，热载体粉焦A5通过给料机送入提升管反应器内与原料粉煤直接接触，短时间内完成换热和热解反应；半焦燃烧产生的热烟气A4通过烧炭器E-4的旋风分离器后从上部排出后，进入余热锅炉E-3中产生高品位的蒸汽，同时热烟气A4经余热锅炉降温后转化为低温热烟气A2送入磨煤机内来提升和干燥粉煤。烧炭器的温度在500-1000℃，压力在0.1-3Mpa之间。由于发生贫氧燃烧反应，烧炭产生的烟气中含有较多的CO，该部分烟气进入余热锅炉系统中用于发生高品位的蒸汽。

煤中大部分挥发份以气态形式析出进入沉降器的旋风分离器中进行气固分离，气体在后续系统中分离得到焦油和煤气，煤热解固体粉焦一部分以产品形式出装置，一部分进入烧炭器发生部分氧化反应升温后作为热载体循环至提升管中。在提升载气作用下，粉煤与热载体粉焦在提升管内充分快速混合，粉煤温度升高并发生快速热解反应，反应时间较短，避免了焦油的缩聚，焦油品质好。热载体半焦升温采用部分燃烧的方式，得到的气体中CO含量较高，可进入余热锅炉内进行燃烧反应，装置热效率较高，可用于发生高品位的蒸汽。热载体循环量在一定范围内可调，且不需要装置进行改动，操作条件灵活，便于工业化。

本发明由于采用快速热解，避免了焦油发生缩聚反应，因而获得的煤焦油不仅收率高，且品质也较好。本发明将利用效率较低的粉煤转化成焦油、粉焦和煤气，提高了粉煤的利用价值。

综上所述，本发明将粉煤和循环热粉焦在提升管反应器内混合，粉煤温度瞬间上升并发生快速热解反应，煤中大部分挥发份以气态形式析出进入沉降器的旋风分离器中进行气固分离。气体进入后续系统进行分离为焦油和煤气；沉降器中煤热解固体粉焦一部分以产品形式出装置，一部分进入烧炭器中升温后作为循环热粉焦循环至提升管中。粉煤利用循环热粉焦取热，在提升管中发生快速热解反应，并在沉降器和后续系统中分离得到粉焦、焦油和煤气产品。粉煤是指褐煤、烟煤、长焰煤等煤炭在开采过程中，粒径在6mm以下的粉煤。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (2)

1.一种提升管粉煤热解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，粉煤干燥及制备步骤，原料煤从原煤料仓中经称重后进入磨煤机中，将原料煤磨制成粒度为0.1mm-5mm的粉煤，同时将余热锅炉尾气利用风机输送至磨煤机内将粉煤进行干燥并输送至粉煤料仓的旋风分离器中，脱除烟气后粉煤储存在粉煤料仓中；

步骤二，热解反应步骤，在载气作用下，将原料粉煤和一定比例的热载体粉焦输送至并列式提升管的反应器内，粉煤温度升高到400-800℃，并发生快速热解反应，反应压力在0.1-3Mpa，反应时间在1-10s之间；

步骤三，热解产物的分离步骤，并列式提升管内发生热解反应后，粉煤转化为粉焦、焦油气和热解气三种产物，热解产物与热载体在载气的作用下共同进入沉降器的旋风分离器中，将焦油气、热解气、载气和部分细粉焦从旋风分离器的上部导出后进入后续分离系统中；热载体和颗粒大的粉焦从旋风分离器的下部导出进入沉降器的密相区，粉焦与沉降器下部进入的汽提蒸汽相接触，将粉焦中含有的油气产品带出沉降器后进入后续分离系统中；

步骤四，粉焦及烟气利用步骤，沉降器中的粉焦分成两部分，其中一部分作为粉焦产品，另一部分粉焦通过粉焦输送管被热风送入烧炭器中进行贫氧燃烧反应，利用贫氧燃烧产生的热量将粉焦转化为500-1000℃的热载体粉焦，热载体粉焦通过给料机送入提升管反应器内与原料粉煤直接接触，短时间内完成换热和热解反应；粉焦燃烧产生的热烟气通过烧炭器的旋风分离器后从上部排出后，进入余热锅炉中产生高品位的蒸汽，同时热烟气经余热锅炉降温后转化为低温热烟气送入磨煤机内来提升和干燥粉煤。

2.根据权利要求1所述的提升管粉煤热解方法，其特征在于，所述步骤二中的载气为煤热解产生的煤气或是工艺产生的烟气。