CN106811220A - 一种热解反应分离器及热解反应分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热解反应分离器及热解反应分离方法，包括活化快速床、半焦缓冲仓、热解提升管、沉降室、以及位于沉降室内的气固分离器和热解旋风分离器单元，沉降室的上部设置有集气室；活化快速床上设置有与干煤输送仓出口连接的进煤口、高温煤气进口以及高温半焦进料口，活化快速床的上端与热解提升管的入口端连接，热解提升管的出口与气固分离器的入口连接，气固分离器分离出的气体通过气体出口进入热解旋风分离器单元的入口；气固分离器分离出的一次半焦留在气固分离器中并延着气固分离器进入沉降室。现有煤热解中存在容易缩合结焦堵塞、能耗高的技术问题，本发明将煤气在快速床内活化，参与热解提高了焦油的收率。
Description
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种热解反应分离器及热解反应分离方法。
背景技术
高挥发份烟煤和褐煤梯级分质利用是洁净煤化工的一个重要途径，煤热解是煤炭梯级分质利用的关键技术，煤热解装置投资少，能耗低，热效率高，且水耗小、碳排放低，有着广泛的市场前景和较好的经济效益。
从热解的机理和实践证明快速热解和快速导出、快速冷却是提高热解焦油产率的有效途径。煤的粒径越小同样条件下热解的速度越快，小于0.1mm粉煤热解，属于闪速热解；热解后的焦油气能快速导出、并能快速冷却，避免二次裂解，液体收率高；粉体采用气流输送可控性好，工艺简单，投资少，被推崇。由于煤粉粒径太小各环节的除尘系统难以保证特别是荒煤气高温下除尘，至今未能彻底解决，制约着该工艺的发展。旋风除尘器作为含尘气体粗除尘，投资少，运行可靠；旋风的切割粒径与旋风子的直径有较大的关系，工业上对于较小粒径的除尘多采用旋风子组合，但旋风子组合除尘系统由于下料腿相互串气除尘效率下降，加之荒煤气在高温下大分子煤焦油聚合、出现温度梯度时焦油析出与煤粉结合积炭，使旋风子的下料腿堵塞，装置无法运行。采用传统的外置旋风或夹套保温等措施或旋风子加翼阀的方式无法保证下料通畅且不互相串气，无法保证在荒煤气系统中高效除尘并稳定运行。
煤气中甲烷经催化剂活化后可饱和热解过程中产生自由基，避免产生大量的气体，可大幅提高热解的焦油收率。甲烷活化有催化剂活化法、有氧化活化法，催化活化容易在催化剂表面形成积碳，无法长周期运行，高温下氧化活化可克服催化活化的弱点。
专利CN 101955799 A粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法，采用小于0.1mm的粉煤固体热载体提升管热解，虽做到了干燥、一级热解、二级热解、高温半焦的制作、气化、蒸汽，进行了梯级利用，热解也属于闪速热解，但就热解的除尘问题没有记载，也未考虑快速导出和快速冷却，专利CN 102250646 A半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置及方法是提升管气固热载体热解，所用原料为200目(小于0.1mm)的粉煤，是气化和热解的耦合，半焦全部气化，同时用高温气体活化煤气，焦油收率高，但受气化的限制，在大规模推广有一定的制约，再加之热解的热源基本上是气体热载体，后续的除尘压力太大。专利CN 102127460 A逆流下行床热解反应器中固体燃料的低温热解方法。该专利是逆流式，物料自上而下，气体自下而上，热量由气体和侧壁加热的方法，该方法由于粉煤处于悬浮状态，并采用气体热载体和间接换热，气体热载体量大，大量细煤粉随气体带出，造成后续荒煤气除尘困难。专利201410673063.3提升管粉煤热解方法和专利201410673070.3热载气提升快速反应的粉煤热解方法，采用原料煤热0.1mm-5mm粉煤，热解温度为400-800℃，压力为0.1-3MPa，反应时间1-10s，由于采用原料较大无法做到闪速热解，无法在提升管提升的过程中热解完，势必要在沉降室热解，粗除尘采用内置旋风，但未说明旋风的规格及布置方式，无法达到高效的除尘，冷却后煤焦油里携带大量的粉尘，后续无法利用，采用内置旋风的沉降室热解后的油气停留时间过长，造成煤焦油二次裂解，降低了焦油的收率，同时热解温度不在合理的范围内，400℃无法热解，800℃热解过头，焦油收率极低。专利201410625795.5一种顺流下行式煤气半焦活化粉煤热解系统和方法，所用原料为200目的(小于0.1mm)粉煤，是固体热载体下行管内闪速热解，煤气在输送固体热载体时活化，分离采用重力沉降和内置二级旋风组进行粗分离，避免出现温度梯度时焦油析出与煤粉结合集块堵塞，也提高了热解的焦油的收率，下行床能耗较低，但热解后的沉降室大，热解油气停留时间较长，一定程度的裂解影响焦油的收率。整体上采用下行床装置的较高，一次性投资较大。专利CN 101935539A粉煤催化热解热解制备煤焦油的方法及其装置和专利CN1664069A一种以甲烷为反应气提高煤热解焦油产率的方法，为负载金属催化剂甲烷活化气氛中热解，可大幅提高煤焦油的收率，但由于催化剂容易结炭失活，不能保证装置长周期稳定运行。
以上专利未就煤热解过程中很好的把握快速热解、快速导出、快速冷却，自由基饱和的机理，以及高温油气容易缩合结焦堵塞、能耗、一次性投资方面优化，造成要么产油率低，要么投资、能耗较高。本发明在提高焦油收率的前提下，优化高温油气容易缩合结焦堵塞、磨损、综合能耗、一次投资等因素，提出有针对性的坚决方案。
发明内容
现有煤热解中存在容易缩合结焦堵塞、能耗高的技术问题，本发明提供一种热解反应分离器及热解反应分离方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
本发明提供的一种热解反应分离器，包括活化快速床17、半焦缓冲仓7、热解提升管9、沉降室13、以及位于沉降室13内的气固分离器以及热解旋风分离器单元，所述沉降室13的上部设置有集气室1；
所述活化快速床17上设置有与干煤输送仓28出口连接的进煤口、高温煤气进口19以及高温半焦进料口18，所述活化快速床17的上端与热解提升管9的入口端连接，所述热解提升管9的出口与气固分离器的入口连接，所述气固分离器分离出的气体通过气体出口进入热解旋风分离器单元的入口；所述气固分离器分离出的一次半焦留在气固分离器中并延着气固分离器进入沉降室；经过热解旋风分离器单元分离的二次半焦延着沉降室下移，经过热解旋风分离器单元分离的气体通过出口进入集气室1；所述半焦缓冲仓7上设置有产品半焦排料口8和循环半焦排料口16，所述产品半焦排料口8与半焦冷却装置连接，所述循环半焦排料口16与半焦加热分离器连接；所述半焦缓冲仓7与沉降室的下端连通；所述集气室1上设置有荒煤气导出口11，所述荒煤气导出口11与煤焦油回收装置连接。
进一步的，沉降室13的壳体从下往上依次包括第一直线段、第一扩口段、第二直线段、第二扩口段、第三直线段和集气段，所述集气室1位于集气段；
所述气固分离器包括沉降室内壳体14、热解快分头4、一级汽提装置和二级汽提装置，所述沉降室内壳体14的一端位于第二扩口段，所述沉降室内壳体14的另一端位于第三直线段，所述一级汽提装置位于内沉降室内壳体14内，所述二级汽提装置位于沉降室13的第二直线段处；所述一级汽提装置包括从上到下依次放置的一级锥形引流锥5、一级锥斗6以及一级汽提气环管21，所述一级锥斗6的大径段与一级锥形引流锥5的大径段相对，所述一级锥形引流锥5和一级锥斗6上均开设有透气孔，一级锥形引流锥5的锥角为55～75°,一级锥斗6的锥角为125～105°；
所述二级汽提装置包括从上到下依次放置的二级锥形引流锥22、二级锥斗23以及二级汽提气环管24；所述二级锥斗23的大径段与二级锥形引流管22的大径段相对，所述二级锥形引流管22和二级锥斗23上均开设有透气孔，二级锥形引流管22的锥角为55～75°，二级锥斗23的锥角为125～105°；
所述热解提升管9的出口端穿过半焦缓冲仓7位于沉降室内壳体14内；所述沉降室内壳体14与热解提升管9之间形成内沉降通道，所述热解快分头4设置在热解提升管9的出口端，经过热解快分头4分出的一次半焦聚集在内沉降通道并延着沉降室内壳体14下移，进入沉降室13的第二直线段内，经过热解快分头4的分出的气体进入热解旋风分离器单元的入口；
所述沉降室内壳体14与沉降室13的壳体之间设置有环缝。
进一步的，所述沉降室13的壳体从下往上依次包括第一直线段、第一扩口段、第二直线段、第二扩口段、第三直线段和集气段，所述集气室1位于集气段；
所述气固分离器包括中心旋风分离器20、一级汽提装置和二级汽提装置，所述中心旋风分离器20的固体出口位于位于第二扩口段，所述中心旋风分离器20的气体出口位于第三直线段处，所述一级汽提装置位于中心旋风分离器20内，所述一级锥斗6的大径段与一级锥形引流锥5的大径段相对，所述一级锥形引流锥5和一级锥斗6上均开设有透气孔，一级锥形引流锥5的锥角为55～75°,一级锥斗6的锥角为125～105°；
所述二级汽提装置位于沉降室13的第二直线段处；所述一级汽提装置包括从上到下依次放置的一级锥形引流锥5、一级锥斗6以及一级汽提气环管21，
所述二级汽提装置包括从上到下依次放置的二级锥形引流锥22、二级锥斗23以及二级汽提气环管24；所述二级锥斗23的大径段与二级锥形引流管22的大径段相对，所述二级锥形引流管22和二级锥斗23上均开设有透气孔，二级锥形引流管22的锥角为55～75°，二级锥斗23的锥角为125～105°；
所述热解提升管9的在沉降室13外，热解提升管9的出口与中心旋风分离器20入口相连。
进一步的，所述热解旋风分离器单元包括1-3个热解旋风分离器组，所述热解旋风分离器组包括多个并联的热解旋风分离器。
进一步的，所述热解快分头4为伞帽式快分头或三叶旋流式(VQS)快分头，所述三叶旋流式快分头的下旋角为20°，开口面积与热解提升管面积比为0.75-0.85。
本发明提供的一种热解反应分离方法，包括以下步骤：
1)活化快速床反应：
1.1)温度为750～850℃的高温半焦粉通过高温半焦进料口18进入热解反应分离器30的活化快速床17；温度为550～650℃、压力为0.01～2MPa的高温煤气通过高温煤气进口19进入活化快速床17；高温煤气的气速为0.5～3m/s，高温半焦粉被高温煤气在活化快速床的下部活化；
1.2)将温度为80～120℃、压力为0.01～2Mpa的煤粉通过进煤口进入活化快速床17上部；高温半焦粉和煤粉的混合质量比例为(2.5～5):1
1.3)煤粉与活化后的煤气及高温半焦粉在活化快速床上部混合；
2)热解反应：
混合后煤粉与高温半焦粉的进入热解提升管9进行热解反应，热解提升管9中热解温度为480～750℃，热解压力为0.01～2MPa，气速为16m/s，热解反应后经热解提升管9出口的气固分离器分离；
3)分离：
3.1)热解后480～750℃的一次半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于气固分离器下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入气固分离器将一次半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s；
3.2)热解后的480～750℃的荒煤气通过气固分离器的气体出口依次进入热解一级旋风分离器组3、热解二级旋风分离器组2、热解三级旋风分离器组12分离后，在集气室1汇集后经荒煤气导出口11导出后用于制备煤气和煤焦油；
3.3)经热解旋风分离器单元分离后的二次半焦粉排入沉降室13，与在气固分离器中一次半焦粉一起向下移动，进入半焦缓冲仓7，待制备低温半焦。
步骤3)具体为：
3.1)热解后480～750℃的一次半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于沉降室内壳体14和沉降室的第二直线段下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入一级汽提环管和二级汽提环管，将一次半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s；
3.2)热解后的480～750℃的荒煤气通过沉降室内壳体14的顶部出口，依次进入热解一级旋风分离器组3、热解二级旋风分离器组2、热解三级旋风分离器组12分离后，在集气室1汇集后经荒煤气导出口11导出后制备煤气和煤焦油；
3.3)经热解旋风分离器单元分离后的二次半焦粉排入沉降室13，通过沉降室内壳体14上的环缝并随沉降室内壳体14中的一次半焦粉一起向下移动，进入半焦缓冲仓7，待制备低温半焦。
本发明所具有的优点：
1、本发明热解反应分离器，采用小于0.1mm物料在提升的过程中闪速热解，顶部快分头采用料打料的方式减少了设备的磨损并实现了快速分离沉降，气相直接导入多级旋风组除尘，气体在冷却之前的停留时间大大缩短，避免焦油气的二次裂解，多级旋风组内置于内外夹套间，避免了旋风由于温度梯度而结碳。热解反应分离器的沉降室设计成折流锥样，增加半焦粉的流动时间，以提高汽提效果，增加煤焦油的收率。
2、本发明将煤气在快速床内活化，参与热解提高了焦油的收率。
附图说明
图1为本发明热解反应分离器的一种结构示意图。
图2为本发明的热解反应分离器的另一种结构示意图。
图3为一种实施例的工艺流程图。
图4为图3的半焦加热分离器的结构示意图。
其中附图标记为：
1-集气室，2-热解二级旋分组，3-热解一级旋风组，4-热解快分头，5-环锥汽提分布器，6-汽提气环管，7-半焦缓冲仓，产品半焦排料口，9-热解提升管，32-进煤口，11-荒煤气导出口，12-热解三级旋风组，13-沉降室，14-沉降室内壳体，15-汽提气进口，16-循环半焦排料口，17-活化快速床，1高温半焦进料口，19-高温煤气进口，20-中心旋风分离器，21一级汽提气环管，22-二级锥形引流锥，23-二级锥斗，24-二级汽提气环管，44-烟气循环风机，45-布袋除尘器，25-干燥旋风分离器，26-干煤缓冲仓，27-干煤中间仓，2干煤输送仓，29-高温半焦冷却器，30-热解反应分离器，31-急冷器，32-半焦加热分离器，33-补燃室，34-高温气体换热器，35-脱硫脱硝反应器，36-立磨，37-过滤除尘器，3油洗塔，39-塔底油循环泵，40-塔顶回流泵，41-横管冷却器，42-电捕焦油器，43-煤气循环风机，32-1半焦二级旋风组，32-2半焦一级旋风组，32-3高温半焦沉降室，32-4高温半焦出口，32-5加热提升管，32-6流化床助燃室；32-7循环半焦进料口，32-8二次燃烧进气口，32-9烟气出口，32-10半焦三级旋风组，32-11半焦加热分离器烟气导出口，32-12高温半焦快分头，32-13二次燃烧进气管，32-14流化床进气口。
具体实施方式
现结合附图与实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
实施例1：本发明的一种热解反应分离器，包括活化快速床17、半焦缓冲仓7、热解提升管9、沉降室13、以及位于沉降室13内的气固分离器以及热解旋风分离器单元，沉降室13的上部设置有集气室1；
活化快速床17上设置有与干煤输送仓28出口连接的进煤口、高温煤气进口19以及高温半焦进料口18，活化快速床17的上端与热解提升管9的入口端连接，热解提升管9的出口与气固分离器的入口连接，气固分离器分离出的气体通过气体出口进入热解旋风分离器单元的入口；气固分离器分离出的一次半焦留在气固分离器中并延着气固分离器进入沉降室；经过热解旋风分离器单元分离的二次半焦延着沉降室下移，经过热解旋风分离器单元分离的气体通过出口进入集气室1；半焦缓冲仓7上设置有产品半焦排料口8和循环半焦排料口16，产品半焦排料口8与半焦冷却装置连接，循环半焦排料口16与半焦加热分离器连接；半焦缓冲仓7与沉降室的下端连通；集气室1上设置有荒煤气导出口11，荒煤气导出口11与煤焦油回收装置连接。
实施例2：为了优化热解工艺，如图1所示，本发明的热解反应分离器中气固分离器包括沉降室内壳体14、热解快分头4、一级汽提装置和二级汽提装置。沉降室13的壳体从下往上依次包括第一直线段、第一扩口段、第二直线段、第二扩口段、第三直线段和集气段，集气室1位于集气段；
沉降室内壳体14的一端位于第二扩口段，沉降室内壳体14的另一端位于第三直线段，一级汽提装置位于内沉降室内壳体14内，二级汽提装置位于沉降室13的第二直线段处；一级汽提装置包括从上到下依次放置的一级锥形引流锥5、一级锥斗6以及一级汽提气环管21，一级锥斗6的大径段与一级锥形引流锥5的大径段相对，一级锥形引流锥5和一级锥斗6上均开设有透气孔，一级锥形引流锥5的锥角为55～75°,一级锥斗6的锥角为125～105°；
二级汽提装置包括从上到下依次放置的二级锥形引流锥22、二级锥斗23以及二级汽提气环管24；二级锥斗23的大径段与二级锥形引流管22的大径段相对，二级锥形引流管22和二级锥斗23上均开设有透气孔，二级锥形引流管22的锥角为55～75°，二级锥斗23的锥角为125～105°；
热解提升管9的出口端穿过半焦缓冲仓7位于沉降室内壳体14内；沉降室内壳体14与热解提升管9之间形成内沉降通道，热解快分头4设置在热解提升管9的出口端，经过热解快分头4分出的一次半焦聚集在内沉降通道并延着沉降室内壳体14下移，进入沉降室13的第二直线段内，经过热解快分头4的分出的气体进入热解旋风分离器单元的入口；
沉降室内壳体14与沉降室13的壳体之间设置有环缝。
为了更进一步说清楚，实施例2也可以表达为：
热解反应分离器由活化快速床17、半焦缓冲仓7、热解提升管9、环锥汽提分布器5、汽提气环管6、热解快分头4、沉降室内壳体14、沉降室、内外壳体之间的与内壳体通过承插式相连的带有翼阀的三级旋风分离器组12和气固进出口组成；活化快速床17上设置有与干煤输送仓28出口连接的进煤口、高温煤气进口19以及高温半焦进料口18，活化快速床17的上端与热解提升管9的入口端连接，热解提升管9的出口端设置有热解快分头4且位于沉降室内；沉降室由沉降室内壳体14和沉降室外壳体13组成，沉降室内壳14的下端与半焦缓冲仓17连接，沉降室内壳体14套装在热解提升管9上且与热解提升管之间形成半焦通道，沉降室内壳体14的下端与半焦缓冲仓17连接，沉降室内壳体14上端设置有与热解旋风分离器组连接的出口；半焦缓冲仓17与半焦通道连通；沉降室内壳体14上设置有环缝，沉降室外壳体13罩在沉降室内壳体14的外侧与沉降室内壳体14之间形成旋风分离室，沉降室外壳体13的下端与环缝的下部固定连接；(沉降室外壳体的物质能够流入半焦通道内)半焦通道内设置有汽提器，汽提器包括汽提气环管6和环锥汽提分布器5；半焦缓冲仓17上设置有产品半焦排料口8和循环半焦排料口16，产品半焦排料口8与半焦生成装置连接，循环半焦排料口16与半焦加热分离器连接；热解旋风分离器组包括至少三个热解旋风组，热解旋风分离器组位于旋风分离室内，旋风分离室的上部为集气室1，热解旋风分离器组的出口与集气室1连通，沉降室外壳体13上设置有荒煤气导出口11，荒煤气导出口11与煤焦油生成装置连接。
实施例3：为了防止气体快速凝结，如图2所示，本发明的热解反应分离器中气固分离器的结构为：气固分离器包括中心旋风分离器20、一级汽提装置和二级汽提装置，沉降室13的壳体从下往上依次包括第一直线段、第一扩口段、第二直线段、第二扩口段、第三直线段和集气段，集气室1位于集气段；中心旋风分离器20的固体出口位于位于第二扩口段，中心旋风分离器20的气体出口位于第三直线段处，一级汽提装置位于中心旋风分离器20内，一级锥斗6的大径段与一级锥形引流锥5的大径段相对，一级锥形引流锥5和一级锥斗6上均开设有透气孔，一级锥形引流锥5的锥角为55～75°,一级锥斗6的锥角为125～105°；
二级汽提装置位于沉降室13的第二直线段处；一级汽提装置包括从上到下依次放置的一级锥形引流锥5、一级锥斗6以及一级汽提气环管21，
二级汽提装置包括从上到下依次放置的二级锥形引流锥22、二级锥斗23以及二级汽提气环管24；二级锥斗23的大径段与二级锥形引流管22的大径段相对，二级锥形引流管22和二级锥斗23上均开设有透气孔，二级锥形引流管22的锥角为55～75°，二级锥斗23的锥角为125～105°；
热解提升管9的在沉降室13外，热解提升管9的出口与中心旋风分离器20入口相连。
实施例4：将本发明的热解反应分离器应用到一种固体热载体活化煤气闪速热解煤制取煤焦油、煤气和半焦的系统中，如图3所示，包括原煤初加工装置、热解反应分离器、半焦加热分离器、循环再利用装置、煤焦油回收装置以及半焦冷却装置；热解反应分离器出来的一部分半焦粉进入半焦加热分离器32，热解反应分离器用于将干煤热解产生荒煤气和中温半焦；半焦加热分离器用于将中温半焦进一步加热分离产生高温半焦和高温烟气；从半焦加热分离器32中出来的高温烟气进入循环再利用装置，煤焦油生产装置利用荒煤气产生煤焦油和煤气；半焦冷却装置利用中温半焦产生低温半焦；
原煤初加工装置包括立磨36、干燥旋风分离器25、布袋除尘器45、烟气循环风机44、干煤缓冲仓26、干煤中间仓27以及干煤输送仓28，立磨36的一个入口接原煤，另一个入口接300～350℃的高温烟气，立磨36的出口接干燥旋风分离器25的入口，干燥旋风分离器25的一个出口接布袋除尘器45，另一个出口接干煤缓冲仓26的一个入口，布袋除尘器的一个出口接干煤缓冲仓26的另一个入口，干煤缓冲仓26的出口与干煤中间仓27的入口连接，干煤中间仓27的出口与干煤输送仓28的一个入口连接，干煤输送仓28的另一个入口接煤气，干煤输送仓28的出口与热解反应分离器连接。
半焦冷却装置包括高温半焦冷却器29，高温半焦冷却器的入口接产品半焦排料口8，高温半焦冷却器29的另一个入口接脱盐水，高温半焦冷却器29的一个出口接蒸汽；
煤焦油回收装置包括急冷器31、过滤除尘器37、油洗塔38油洗塔38、塔底油循环泵39、塔顶回流泵40、横管冷却器41、电补焦油器20以及煤气循环风机43；急冷器31的入口与煤气导出口11连接，急冷器31的出口与过滤除尘器37的入口连接，过滤除尘器37的出口与油洗塔38油洗塔38底部连接，油洗塔38油洗塔38底部连接有塔底油循环泵39，油洗塔38油洗塔38顶部连接有塔顶回流泵40，塔底油循环泵39回收重质煤焦油，塔顶回流泵40回收轻质煤焦油；油洗塔38油洗塔38的顶部出口与横管冷却器41的入口连接，横管冷却器41的出口电捕焦油器42，经电捕焦油器42后产生煤气，其中一部分煤气排出，另一部分煤气经煤气循环风机43进入高温气体换热器34煤气入口。油洗塔中部喷淋口和重油排出口与塔底油循环泵相连；油洗塔上部有塔顶回流泵和轻质煤焦油出口，油洗塔顶部气体排出口与横管冷却器入口相连，横管冷却器出口与电捕焦油器入口相连，电捕焦油器出口与煤气循环风机相连，电捕焦油器和横贯冷却器连接有轻油和水的排出口。
实施例5：为了节能减排，能量循环利用。本发明循环再利用装置包括补燃室33、高温气体换热器34和脱硫脱硝反应器35，旋风分离器组的出口与补燃室33的入口连接，补燃室33的出口与高温气体换热器34连接，同时与高温气体换热器34的入口连接的还有烟气循环风机44的出口、煤焦油产生装置的煤气出口以及加压空气的进口，烟气循环风机44的入口接布袋除尘器45的另一个出口；高温气体换热器34的出口与脱硫脱硝反应器35的入口连接，同时高温气体换热器34的出口还与高温煤气进口19、流化床进气口32-14以及二次燃烧进气口32-8连接，脱硫脱硝反应器35的出口与立磨36连接。
实施例6：如图4所示，半焦加热分离器包括流化床助燃室32-6、二次燃烧进气管32-13、加热提升管32-5、高温半焦沉降室32-3以及高温半焦沉降室外的带有翼阀的半焦旋风分离器单元，流化床助燃室32-6上设置有循环半焦进料口32-7、流化床进气口32-14以及二次燃烧进气口32-8，流化床助燃室32-6内设置有二次燃烧进气管32-13，流化床助燃室32-6的上端与加热提升管32-5的一端连通，加热提升管32-5的另一端上设置有高温半焦快分头32-12，高温半焦沉降室32-3罩在加热提升管32-5的上端，高温半焦沉降室32-3的下端固定在加热提升管32-5上，高温半焦沉降室32-3的下部设置有高温半焦出口32-4，高温半焦出口32-4与高温半焦进料口18连接，高温半焦沉降室32-3的上端设置有烟气导出口32-11，烟气导出口与半焦旋风分离器单元的入口连接，半焦旋风分离器单元的烟气出口32-9与循环再利用装置连接。
实施例7：为了提交分离效果，本发明的热解旋风分离器单元包括依次连接热解一级旋风分离器组3、热解二级旋风分离器组2、热解三级旋风分离器组12，每个热解旋风分离器组包括多个并联的热解旋风分离器，呈环形分布。
半焦旋风分离器单元包括依次连接的带有翼阀的的半焦一级旋风分离器组32-1、半焦二级旋风分离器组32-2和半焦三级旋风分离器组32-3。
实施例8：一种热解反应分离方法，包括以下步骤：
1)活化快速床反应：
1.1)温度为750～850℃的高温半焦粉通过高温半焦进料口18进入热解反应分离器30的活化快速床17；温度为550～650℃、压力为0.01～2MPa的高温煤气通过高温煤气进口19进入活化快速床17；高温煤气的气速为0.5～3m/s，高温半焦粉被高温煤气在活化快速床的下部活化；
1.2)将温度为80～120℃、压力为0.01～2Mpa的煤粉通过进煤口进入活化快速床17上部；高温半焦粉和煤粉的混合质量比例为(2.5～5):1
1.3)煤粉与活化后的煤气及高温半焦粉在活化快速床上部混合；
2)热解反应：
混合后煤粉与高温半焦粉的进入热解提升管9进行热解反应，热解提升管9中热解温度为480～750℃，热解压力为0.01～2MPa，气速为16m/s，热解反应后经热解提升管9出口的气固分离器分离；
3)分离：
3.1)热解后480～750℃的一次半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于气固分离器下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入气固分离器将一次半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s；
3.2)热解后的480～750℃的荒煤气通过气固分离器的气体出口依次进入热解一级旋风分离器组3、热解二级旋风分离器组2、热解三级旋风分离器组12分离后，在集气室1汇集后经荒煤气导出口11导出后用于制备煤气和煤焦油；
3.3)经热解旋风分离器单元分离后的二次半焦粉排入沉降室13，与在气固分离器中一次半焦粉一起向下移动，进入半焦缓冲仓7，待制备低温半焦。
实施例9：实施例8中的分离还可以优化为：
3.1)热解后480～750℃的一次半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于沉降室内壳体14和沉降室的第二直线段下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入一级汽提环管和二级汽提环管，将一次半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s；
3.2)热解后的480～750℃的荒煤气通过沉降室内壳体14的顶部出口，依次进入热解一级旋风分离器组3、热解二级旋风分离器组2、热解三级旋风分离器组12分离后，在集气室1汇集后经荒煤气导出口11导出后制备煤气和煤焦油；
3.3)经热解旋风分离器单元分离后的二次半焦粉排入沉降室13，通过沉降室内壳体14上的环缝并随沉降室内壳体14中的一次半焦粉一起向下移动，进入半焦缓冲仓7，待制备低温半焦。
实施例10：本发明还提供了一种固体热载体活化煤气闪速热解煤制取煤焦油、煤气和半焦的方法是：
(1)将原煤送入立磨36研磨，经脱硫脱硝反应器35后的温度为300～350℃高温烟气，干燥风选，85％～90％粒径达到0.1mm以下、水分在2％以下，立磨烟气压力为微负压，并将干燥后的煤粉依次输送到干煤旋风除尘器和布袋除尘器45，煤粉存于干煤粉缓冲仓4中；除煤粉后的部分烟气经过烟气循环风机44循环，部分烟气放空。
(2)半焦加热分离器32高温半焦出口32-4的温度为750～850℃的高温半焦通过高温半焦进料口18进入热解反应分离器30的活化快速床17，被高温气体换热器加热的温度为550～650℃、压力为0.01～2MPa的高温煤气通过高温煤气进口19进入活化快速床17，高温煤气的气速为0.5～3m/s，高温半焦被高温煤气在活化快速床的下部活化，经干煤输送仓28将温度为80～120℃煤粉加压至0.01～2MPa通过充气输送锥送入活化快速床上部的进煤口10，煤粉与活化后的高温半焦在活化快速床上部混合并进入热解提升管9进行热解反应，半焦粉和煤粉的混合比例为2.5～5:1，热解温度为480～750℃，热解压力为0.01～2MPa，热解提升管的气速为16m/s，反应后的半焦粉经热解提升管9顶部的热解快分头4分离，大部分半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于沉降室内壳体14，经折流锥折流缓慢下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口15进入一级汽提气环管21和二级汽提气环管24，分别通过一级汽提装置、二级汽提装置进行汽提将半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s，热解后荒煤气快速通过沉降室内壳体14的顶部出口，依次进入一级旋风分离器组3、二级旋风分离器组2、三级旋风分离器组12，在集气室1汇集后经荒煤气导出口11进入急冷器31冷却。分离后的半焦粉经旋风分离器的料腿翼阀排入沉降室13和沉降室内壳体14中间的环缝并随沉降室内壳体14的半焦一起向下移动，进入半焦缓冲仓7。在急冷器31内与250～300℃低温蒸汽换热冷却将480～750℃荒煤气的急速冷却到360～400℃之间，露点以上，防止油气的二次裂解并不析出焦油。然后进入过滤除尘器过滤除尘，除尘后的荒煤气进入油洗塔38油洗塔38底部被塔底油循环泵39喷淋洗涤，和塔顶回流泵40冷却，分别回收重质煤焦油和轻质煤焦油，塔顶气进入横管冷却器41冷却后进电捕焦油器42回收轻油和热解水。经电捕后的煤气一部分排出，另一部分经煤气循环风机43循环进入高温气体换热器34煤气入口。
(3)热解后的480～750℃半焦粉一部分经半焦缓冲仓产品半焦排料口8进入高温半焦冷却器29和脱盐水换热产生蒸汽，将半焦粉冷却到80℃以下仓储。另一部分半焦粉经循环半焦排料口16通过管道上调节滑阀和循环半焦进料口32-7进入半焦加热分离器32的流化床助燃室32-6，与通过流化床进气口32-14进入流化床助燃室的温度450～550℃空气流化燃烧，流化床的流化气速为0.2～1m/s，并与通过二次燃烧进气管32-13的温度为450～550℃富氧烟气再次燃烧并经加热提升管32-5提升进入高温半焦沉降室32-3，燃烧后的半焦和高温气体的温度为750～850℃，压力为0.01～2MPa，加热提升管32-5的提升气速为8～16m/s，半焦经提升管顶部的高温半焦快分头32-12分离沉降后，高温烟气经半焦加热分离器烟气导出口32-11依次进入外置半焦一级旋风分离器组32-1、半焦二级旋风分离器组32-2、半焦三级旋风分离器组32-10分离，分离后的半焦粉经半焦旋风分离器的下料腿的翼阀排入高温半焦沉降室32-3。烟气经三级旋风排出口，进入补燃室33，将燃烧加热过程中生成的小量可燃气体烧掉，然后高温烟气进入高温气体换热器34。
(4)半焦加热分离器排出的温度750～850℃、压力为0.01～2MPa的高温烟气进入补燃室，燃烧后温度升到850～950℃，进入高温气体换热器与温度为80～120℃、压力为0.01～2MPa循环烟气、温度为25～50℃、压力为0.01～2MPa循环煤气和温度为25℃、压力为0.01～2MPa空气进行换热，高温烟气的温度降为温度300～350℃、压力为0.01～2MPa烟气经脱硫脱硝反应器后减压为常压进入立磨36，煤气加热到600～650℃、压力为0.01～2MPa，循环烟气加热到450～550℃、压力为0.01～2MPa，空气加热到450～550℃、压力为0.01～2MPa。
Claims (7)
1.一种热解反应分离器，其特征在于：包括活化快速床(17)、半焦缓冲仓(7)、热解提升管(9)、沉降室(13)、以及位于沉降室(13)内的气固分离器和热解旋风分离器单元，所述沉降室(13)的上部设置有集气室(1)；
所述活化快速床(17)上设置有与干煤输送仓(28)出口连接的进煤口、高温煤气进口(19)以及高温半焦进料口(18)，所述活化快速床(17)的上端与热解提升管(9)的入口端连接，所述热解提升管(9)的出口与气固分离器的入口连接，所述气固分离器分离出的气体通过气体出口进入热解旋风分离器单元的入口；所述气固分离器分离出的一次半焦留在气固分离器中并延着气固分离器进入沉降室；经过热解旋风分离器单元分离的二次半焦延着沉降室下移，经过热解旋风分离器单元分离的气体通过出口进入集气室(1)；所述半焦缓冲仓(7)上设置有产品半焦排料口(8)和循环半焦排料口(16)，所述产品半焦排料口(8)与半焦冷却装置连接，所述循环半焦排料口(16)与半焦加热分离器连接；所述半焦缓冲仓(7)与沉降室的下端连通；所述集气室(1)上设置有荒煤气导出口(11)，所述荒煤气导出口(11)与煤焦油回收装置连接。
2.根据权利要求1所述的热解反应分离器，其特征在于：所述沉降室(13)的壳体从下往上依次包括第一直线段、第一扩口段、第二直线段、第二扩口段、第三直线段和集气段，所述集气室(1)位于集气段；
所述气固分离器包括沉降室内壳体(14)、热解快分头(4)、一级汽提装置和二级汽提装置，所述沉降室内壳体(14)的一端位于第二扩口段，所述沉降室内壳体(14)的另一端位于第三直线段，所述一级汽提装置位于内沉降室内壳体(14)内，所述二级汽提装置位于沉降室(13)的第二直线段处；所述一级汽提装置包括从上到下依次放置的一级锥形引流锥(5)、一级锥斗(6)以及一级汽提气环管(21)，所述一级锥斗(6)的大径段与一级锥形引流锥(5)的大径段相对，所述一级锥形引流锥(5)和一级锥斗(6)上均开设有透气孔，一级锥形引流锥(5)的锥角为55～75°,一级锥斗(6)的锥角为125～105°；
所述二级汽提装置包括从上到下依次放置的二级锥形引流锥(22)、二级锥斗(23)以及二级汽提气环管(24)；所述二级锥斗(23)的大径段与二级锥形引流管(22)的大径段相对，所述二级锥形引流管(22)和二级锥斗(23)上均开设有透气孔，二级锥形引流管(22)的锥角为55～75°，二级锥斗(23)的锥角为125～105°；
所述热解提升管(9)的出口端穿过半焦缓冲仓(7)位于沉降室内壳体(14)内；所述沉降室内壳体(14)与热解提升管(9)之间形成内沉降通道，所述热解快分头(4)设置在热解提升管(9)的出口端，经过热解快分头(4)分出的一次半焦聚集在内沉降通道并延着沉降室内壳体(14)下移，进入沉降室(13)的第二直线段内，经过热解快分头(4)的分出的气体进入热解旋风分离器单元的入口；
所述沉降室内壳体(14)与沉降室(13)的壳体之间设置有环缝。
3.根据权利要求1所述的热解反应分离器，其特征在于：所述沉降室(13)的壳体从下往上依次包括第一直线段、第一扩口段、第二直线段、第二扩口段、第三直线段和集气段，所述集气室(1)位于集气段；
所述气固分离器包括中心旋风分离器(20)、一级汽提装置和二级汽提装置，所述中心旋风分离器(20)的固体出口位于位于第二扩口段，所述中心旋风分离器(20)的气体出口位于第三直线段处，所述一级汽提装置位于中心旋风分离器(20)内，所述一级锥斗(6)的大径段与一级锥形引流锥(5)的大径段相对，所述一级锥形引流锥(5)和一级锥斗(6)上均开设有透气孔，一级锥形引流锥(5)的锥角为55～75°,一级锥斗(6)的锥角为125～105°；
所述二级汽提装置位于沉降室(13)的第二直线段处；所述一级汽提装置包括从上到下依次放置的一级锥形引流锥(5)、一级锥斗(6)以及一级汽提气环管(21)；
所述二级汽提装置包括从上到下依次放置的二级锥形引流锥(22)、二级锥斗(23)以及二级汽提气环管(24)；所述二级锥斗(23)的大径段与二级锥形引流管(22)的大径段相对，所述二级锥形引流管(22)和二级锥斗(23)上均开设有透气孔，二级锥形引流管(22)的锥角为55～75°，二级锥斗(23)的锥角为125～105°；
所述热解提升管(9)的在沉降室(13)外，热解提升管(9)的出口与中心旋风分离器(20)入口相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的热解反应分离器，其特征在于：所述热解旋风分离器单元包括1-3个热解旋风分离器组，所述热解旋风分离器组包括多个并联的热解旋风分离器。
5.根据权利要求2所述的热解反应分离器，其特征在于：所述热解快分头(4)为伞帽式快分头或三叶旋流式(VQS)快分头，所述三叶旋流式快分头的下旋角为20°，开口面积与热解提升管面积比为0.75-0.85。
6.一种热解反应分离方法，其特征在于包括以下步骤：
1)活化快速床反应：
1.1)温度为750～850℃的高温半焦粉通过高温半焦进料口(18)进入热解反应分离器(30)的活化快速床(17)；温度为550～650℃、压力为0.01～2MPa的高温煤气通过高温煤气进口(19)进入活化快速床(17)；高温煤气的气速为0.5～3m/s，高温半焦粉被高温煤气在活化快速床的下部活化；
1.2)将温度为80～120℃、压力为0.01～2Mpa的煤粉通过进煤口进入活化快速床(17)上部；高温半焦粉和煤粉的混合质量比例为(2.5～5):1
1.3)煤粉与活化后的煤气及高温半焦粉在活化快速床上部混合；
2)热解反应：
混合后煤粉与高温半焦粉的进入热解提升管(9)进行热解反应，热解提升管(9)中热解温度为480～750℃，热解压力为0.01～2MPa，气速为16m/s，热解反应后经热解提升管(9)出口的气固分离器分离；
3)分离：
3.1)热解后480～750℃的一次半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于气固分离器下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口(15)进入同时汽提煤气通过汽提煤气进口(15)进入气固分离器将一次半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s；
3.2)热解后的480～750℃的荒煤气通过气固分离器的气体出口依次进入热解一级旋风分离器组(3)、热解二级旋风分离器组(2)、热解三级旋风分离器组(12)分离后，在集气室(1)汇集后经荒煤气导出口(11)导出后用于制备煤气和煤焦油；
3.3)经热解旋风分离器单元分离后的二次半焦粉排入沉降室(13)，与在气固分离器中一次半焦粉一起向下移动，进入半焦缓冲仓(7)，待制备低温半焦。
7.根据权利要求6所述的热解反应分离方法其特征在于：步骤3)具体为：
3.1)热解后480～750℃的一次半焦粉在重力和惯性力的作用下聚团沉降于沉降室内壳体(14)和沉降室的第二直线段下移，同时汽提煤气通过汽提煤气进口(15)进入一级汽提环管和二级汽提环管，将一次半焦粉中的残留油气汽提，汽提气的温度与热解温度相同、压力为0.01～2MPa，截面气速不大于0.1m/s；
3.2)热解后的480～750℃的荒煤气通过沉降室内壳体(14)的顶部出口，依次进入热解一级旋风分离器组(3)、热解二级旋风分离器组(2)、热解三级旋风分离器组(12)分离后，在集气室(1)汇集后经荒煤气导出口(11)导出后制备煤气和煤焦油；
3.3)经热解旋风分离器单元分离后的二次半焦粉排入沉降室(13)，通过沉降室内壳体(14)上的环缝并随沉降室内壳体(14)中的一次半焦粉一起向下移动，进入半焦缓冲仓(7)，待制备低温半焦。
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