CN107794069A - 一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法 - Google Patents
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Abstract
一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，适合于粉煤的加工，使用第一固体热载体的粉煤热解产物通过布置于沉降器内的使用旋风分离器的分离段S10分离为一段煤气和一段半焦，最终热解半焦RCPS排出热解反应过程RC进入流化烧焦反应过程R50的烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触发生流化床烧焦反应R50R产生高温氧化半焦R50PS和烟气YQ；至少一部分排出流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦R50PS用作第一固体热载体，R50设置两个烧焦步骤，根据第一固体热载体的预期粒度分布，优先燃烧半焦细粉或半焦粗粉。流化烧焦反应器R50E和烧焦反应R50R，可以是单器两段式或2器2段式。
Description
技术领域
本发明涉及一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，适合于粉煤的加工，使用第一固体热载体的粉煤热解产物通过布置于沉降器内的使用旋风分离器的分离段S10分离为一段煤气和一段半焦，最终热解半焦RCPS排出热解反应过程RC进入流化烧焦反应过程R50的烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触发生流化床烧焦反应R50R产生高温氧化半焦R50PS和烟气YQ；至少一部分排出流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦R50PS用作第一固体热载体，R50设置两个烧焦步骤，根据第一固体热载体的预期粒度分布，优先燃烧半焦细粉或半焦粗粉。流化烧焦反应器R50E和烧焦反应R50R，可以是单器两段式或2器2段式。
背景技术
本发明所述含碳氢元素的粉料，指的是在本发明所述热解反应过程可以产生含油蒸汽的含有碳元素、氢元素的粉料，比如挥发分含量高的低变质煤粉。
现代化大型煤矿比如低变质煤矿通常采用机械化综采技术以提高采煤效率、降低成本，其煤炭采出品中的粉煤产率约为60～70％，成为主体产品，因此粉煤的深度转化和综合利用技术必将占据现代低变质煤炭利用技术的主体地位，粉煤加工的一个分支领域是“粉煤分质分级利用”，其中粉煤热解被视为有经济竞争力的技术途径。
本发明所述粉煤FM即R10FS，通常为干燥后脱水粉煤，其水分重量通常低于10％、一般低于7％、较佳者低于5％。
本发明所述粉煤FM即R10FS，其粒度通常为0.00001～6毫米、一般为0.0001～3.5毫米、较佳者为0.001～2毫米。
本发明所述粉煤热解过程，指的是以多产煤焦油为工艺目标的在适宜的温度范围内操作的粉煤热解过程。
粉煤热解过程的主要产品是焦油、煤气、半焦，其中焦油被认为是潜在经济价值最大的产品，通常期望提高其产率和或氢含量。
粉煤热解商业化技术的主要目标是：提高粉煤高价值组分提取率(或提高粉煤高价值产品收率)、提高单套装置加工量、降低单位能耗、提高技术的可靠性和可控性；因此，只有在上述一个或几个目标上取得显著突破，才能支撑工业技术的经济性，并最终成为主流的粉煤热解商业化技术。
目前为止，多个工业国或大型商业公司对粉煤热解技术进行了研究开发，已经提出多种工艺如德国L-R工艺即鲁奇-鲁尔工艺、美国Toscoal工艺、美国COED工艺，但是尚无大型商业化装置的成功案例。
上述典型粉煤热解技术，从工程技术角度讲，无法全面或大体消除下述缺陷，根源在于没有将实现不同目标的技术手段合理融合集成：
①热解反应的热力学机制不清晰，单个热解反应过程的主体操作温度位于超过500℃的狭窄温度范围，不具备分级热解功能，无法兼顾粉煤不同温度阶段的热解反应的差异，缺乏煤热解过程的并行反应、串联反应的反应深度的选择性控制能力，导致焦油收率低、氢含量低；
②热解反应工业过程的供热方式不合理、流体力学特性不合理及设备结构不合理，导致运转周期太短即可靠性差，不易实现大型化，导致单位加工量投资大；
③热能回收系统集成度太低，导致系统热效率低；
④热解步骤集成度太低，操作步骤多，系统复杂可靠性差。
通常，挥发分含量高的煤的不同的热解反应存在于如380～680℃的较宽的热解温度范围内，就反应类型而言，粉煤热解过程存在众多的并行反应和串联反应，就指向不同目标产品的途径方向而言，主要有煤的大分子产生更小分子量产物(煤气和焦油)的热裂解反应(包括一次热裂解反应、热裂解产物的二次热裂解反应)和煤热解过程的2个或多个中间产物自由基缩合为大分子量产物的缩合反应，因此，为了提高焦油收率、提高焦油氢含量，一方面需要增加产生焦油的煤的热裂解反应，一方面需要抑制焦油产物的二次缩合反应。
COED工艺采用的多段热解方法，分级热解反应条件符合煤的逐级升温分级热解要求，热解焦油的收率能达到18～22％且品质优良，但是，该方法包含的操作步骤太多、系统复杂、可靠性差；加之煤干馏过程供热方式仅使用了气体热载体而没有使用固体热载体，其热载体单位体积、单位质量的热容量较小，传热速度较低，反应空间体积必然庞大，不利于大型化。
随着CN105602593A、CN105694933A方法的出现，上述情况被基本改变，其基本原理可以看作是在一定程度上将石油工业蜡油或渣油流态化催化裂化领域的反应再生系统技术的移植应用。在渣油流态化催化裂化的反应再生系统中，单程通过的原料是雾化的渣油、其产品是气态裂解油气，循环加工的物料是粉状固体催化剂，排出提升管催化热裂化反应器的催化剂为结焦后催化剂固体，结焦后催化剂经过沉降器内布置的旋风分离系统完成脱气、然后进入烧炭器或再生器进行烧炭再生，高温态的再生后催化剂粉料作为固体热载体和催化剂返回提升管反应器的下部入口，在提升气体作用下，与雾化的渣油混合接触进行流态化催化裂化反应，再生器产生的至少一部分热量被返回提升管催化热裂化反应器的再生后热态催化剂载入提升管催化热裂化反应器充当热裂化过程的热源。渣油流态化催化裂化的反应再生系统，已有超过50年的成功运转历史，其大型化单系列装置加工渣油量可达400～800万吨/年，催化剂循环量可达2000～4000万吨/年即即2500～5000吨/时。
与蜡油或渣油流态化催化裂化的反应再生系统相比，CN105602593A、CN105694933A方法，采用类似的提升管反应器进行粉煤热解反应，采用类似的旋风分离系统(布置于沉降器内)完成粉煤热解反应产物的气固分离，采用类似的烧炭器进行粉焦贫氧燃烧，烧炭器产生的热半焦的一部分作为固体热载体进入提升管反应器向煤热解反应过程供热并形成循环系统，多余的半焦排出系统和或氧化燃烧释放热量。在CN105602593A、CN105694933A所述系统中，单程通过的原料是新鲜固体粉煤，其热解产品是气态煤气和固体半焦，循环加工的物料是固体半焦(热解反应一次半焦产物或半焦循环料)，高温态的固体氧化半焦作为固体热载体返回提升管反应器的下部入口，在提升气体作用下，与新鲜煤粉混合接触进行流态化热解反应。
从上述对比可以看出，二种技术的热解反应器、热解产物气固分离系统、热解固体产物沉降器、循环固体料烧炭器，其相同流程位置的气固流体的流动方式基本相同。由于二者上述的相似性，CN105602593A、CN105694933A方法，极大地简化了系统的结构和操作，极大地提高了系统的安全性，是深具大型工业化潜力的技术方法，具有以下优势：
①热解反应的热力学机制清晰，使用自热式固体热载体，用提升气提供粉料的表面能和上行动能、位能，实现了固体粉料的离散化和快速聚分、强化了传热速度，实现了快速热解；
②热解反应过程的供热方式合理(系统自热式，燃料为低价值半焦)、流体力学特性合理(提升管提供固体料位能、沉降器利用重力做功下行)及设备结构合理，可靠性高即运转周期长，易于实现大型化，可降低单位加工量投资；
③热能回收系统高度集成，系统热效率高；
④热解、供热步骤高度集成，操作步骤少，系统简单、可靠性高。
上述CN105602593A、CN105694933A方法，是使用单个反应过程或单个反应器的上流式提升管流化床粉煤热解方法，不具备分级热解功能，仅能实现一个终端热解温度，为了提高焦油收率，就只能提高粉煤热解深度，这必然增加焦油产物的二次缩合反应，这是其缺陷。针对上述缺陷，本发明人已经提出实现分级热解方法。
上述CN105602593A、CN105694933A方法，包含热解半焦的烧炭过程或烧焦过程，烧焦过程产生的高温氧化半焦用作热解反应过程的固体热载体，CN105602593A、CN105694933A方法提供的烧炭步骤或烧焦步骤是使用单个烧焦步骤的反应过程或或者说没有明确提出包含2级或多级烧焦步骤的烧焦过程。
然而，事实上，使用氧化半焦固体热载体的粉煤热解过程与热解半焦烧焦过程组成的“粉煤热解及烧焦系统CTC-UNIT”的循环固体热载体的颗粒粒径变化趋向和边界限制，与蜡油或渣油流态化催化裂化的反应再生系统的循环固体热载体的颗粒粒径变化趋向和边界限制相比，具有完全不同的机制，比较而言，主要表现为：
①催化裂化反应过程使用的粉状催化裂化催化剂的粒度范围较窄，有少量小于10微米甚至小于1微米的颗粒，有大量20～180微米的颗粒，也有极少量的大于180微米的颗粒；待生催化剂即沉降器排出的等待再生的催化剂是可燃的焦层外壳和不可燃的催化剂粒子组成的“焦层包石头”双层结构的粒子，因为结焦催化剂上(内外表面)焦炭含量较低(通常低于15％、一般低于10％)、催化剂本身是不可燃烧的惰性物质，固体颗粒内可燃烧反应物较少，在烧焦反应过程中，固体粒子的粒径变化不大，这样再生催化剂(即烧焦再生后催化剂)的颗粒直径和待生催化剂的颗粒直径，通常可以粗略的看作相等统，也就是说，待生催化剂的颗粒直径对再生催化剂的颗粒直径“自然地具有颗粒粒径变化趋向的边界限制作用”；当然，其它过程如提升管反应器、沉降器内的旋风分离器、沉降器、烧焦器内的旋风分离器、固体物料输送管道及阀门内的含固体物料的流动，因为颗粒与颗粒之间的碰撞、颗粒与通道壁面的碰撞、崩裂等效应，粉碎机制会导致大直径颗粒向小直径颗粒的变化；
②而粉煤热解产物CCP中的固体半焦粉尘的粒度范围更宽，有大量小于10微米甚至小于1微米的颗粒(来自于原料粉煤、来自流动过程的碰撞粉碎、来自流化床烧焦过程的燃烧缩径产生的小颗粒)，有大量20～180微米的颗粒，也有大量180～2000微米甚至2000～6000微米的颗粒；当然，其它过程如提升管反应器、沉降器内的旋风分离器、沉降器、烧焦器内的旋风分离器、固体物料输送管道及阀门内的含固体物料的流动，因为颗粒与颗粒之间的碰撞、颗粒与通道壁面的碰撞、崩裂等效应，粉碎机制会导致大直径颗粒向小直径颗粒的变化；
但是，更为重要的是，沉降器排出的热解半焦是整体可燃的粒子(当粒子不含无机物内核时)或几乎整体可燃的粒子(当粒子含有无机物内核时)，固体颗粒内可燃烧反应物接近100％，在烧焦反应过程中，固体粒子的粒径逐步变小直至最后消失(当粒子不含无机物内核时)，或者固体粒子的粒径逐步变小直至最后形成细灰(当粒子含无机物内核时)，这样半焦烧焦过程的氧化半焦的颗粒直径就是一个0至待生催化剂粒径DIN范围内的动态值，也就是说氧化半焦的颗粒直径“自然地具有颗粒粒径变化趋向于零的倾向”，热解半焦的颗粒直径对氧化半焦的颗粒直径“自然地不具有颗粒粒径变化趋向的边界限制作用”。
在“热解半焦是整体可燃的粒子”这一事实的基础上，烧焦空气即流化风对烧焦反应器内半焦颗粒形成浮选作用，这样，单位质量外表面积大、浮力/颗粒重量比值大的小粒径半焦，在流化床烧焦过程具有如下特点：
①小粒径半焦，比大粒径半焦，在密相床停留时间短；
②稀相床半焦颗粒主要是小粒径半焦，密相床上部的小粒径半焦重量浓度高于密相床下部的小粒径半焦重量浓度，即密相床上部富集小粒径半焦；
③燃烧风或烟气中的氧气浓度，沿密相床下部→密相床上部→稀相床下部→稀相床上部逐步降低，这种氧气浓度的分布，不利于小粒径半焦的燃烧；
④在“密相床上部→稀相床下部→稀相床上部→烟气旋风分离器→烟气旋风分离器半焦下降料腿”形成的小粒径半焦循环回路，有循环积累形成巨大循环量的倾向。
上述分析暗示，在热解半焦的烧焦过程中，“需要人为干预，才能使氧化半焦产物的颗粒粒径变化形成边界限制”，换句话说为了保证或者说根据固体热载体颗粒粒径的预期分布，需要合理控制烧焦过程氧化半焦产物的颗粒粒径分布，也就是说需要出现一种根据烧焦反应器内半焦颗粒粒度进行分类烧焦的分段烧焦方法，其工艺目标和工艺效果是：
①对烧焦反应器内半焦颗粒，利用流化风的浮选功能，形成大粒度颗粒床与小粒度颗粒床，分别使用最佳的流化条件进行烧焦反应，或控制需要的最佳的烧焦速度；
可以显著降低烧焦反应器内烟气气固分离系统分离出的循环回流半焦物料流量；
②排出需要数量的大颗粒氧化半焦固体热载体和或排出需要数量的小颗粒氧化半焦固体热载体，灵活控制氧化半焦固体热载体的粒度分布；
③使用大颗粒氧化半焦固体热载体，可以降低热解反应产物中小颗粒半焦数量，减轻降低热解反应产物的气体脱固负荷。
该分类分段烧焦方法的一个典型应用是，优先烧完半焦细颗粒如粒径低于0.5～1.0微米的焦粉，从而降低热解反应器内使用的固体热载体所含的粒径低于0.5～1.0微米的半焦颗粒数，即降低热解反应产物中的细焦粉的颗粒数量，从而减轻热解反应产物旋风分离器的细焦粉分离负荷，降低脱尘煤气中细焦粉的含量，最终降低净化煤气中焦粉的总含量、降低焦油中焦粉的总含量；而对于进行二级热解反应的沉降器，则可以显著降低二级热解煤气气固分离系统分离出的循环半焦物料流量。当然，一定要在保证含半焦物流的输送畅通性和有关通道表面的耐磨性能的前提下，充分发挥本发明的作用。
对于粉煤热解烧焦系统的分段烧焦方法而言，能够实现“跟据烧焦反应器内半焦颗粒粒度进行分类烧焦”的方法都是合适的方法，它必然包含热解半焦进料、半焦流化浮选、分区烧焦或分器烧焦、分别排出或选择性排出氧化半焦、分别或集中进行烟气气固分离、净化烟气的后处理如深度脱尘及能量回收，其中半焦流化浮选是核心步骤，分区烧焦或分器烧焦则决定了烧焦系统的流程和设备结构形式，理论上讲，将第一烧焦区的细粉焦快速转移至第二烧焦区(细粉焦烧焦区)的反应空间并即刻开展第二烧焦解反应，或者将第一烧焦区的粗粉焦快速转移至第二烧焦区(粗粉焦烧焦区)的反应空间并即刻开展第二烧焦解反应，那么就能构建合理的2级或多级烧焦反应系统，当然要充分考虑流化风的浮力和地球重力的相互关系，本发明就是在这一理念指导下提出的，是有助于粉煤热解技术商业化的一个完善性技术，利于“粉煤热解及烧焦系统CTC-UNIT”的稳定长期高效运行。
事实上，本发明的粉煤热解烧焦系统的分段烧焦过程DOTP，可以与石油基重油催化裂化反应再生系统的催化剂两段再生烧焦过程DOCOP相比较，二者存在较多的共性。由于蜡油或渣油流态化催化裂化的反应再生系统，已有超过50年的成功运转历史，其大型化单系列装置加工渣油量可达400～800万吨/年，催化剂循环量可达2000～4000万吨/年即2500～5000吨/时，因此，该成熟技术的两段再生烧焦技术的借鉴价值极大。本发明认为，结合粉煤热解烧焦系统的分段烧焦过程DOTP的热力学特征，借鉴或移植或组合移植或移植改造组合石油基重油催化裂化反应再生系统的两段再生烧焦的成熟技术，完全能够构建粉煤热解烧焦系统的分段烧焦过程DOTP的分段烧焦方法。
本发明的基本设想是：一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，适合于粉煤的加工，使用第一固体热载体的粉煤热解产物通过布置于沉降器内的使用旋风分离器的分离段S10分离为一段煤气和一段半焦，最终热解半焦RCPS排出热解反应过程RC进入流化烧焦反应过程R50的烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触发生流化床烧焦反应R50R产生高温氧化半焦R50PS和烟气YQ；至少一部分排出流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦R50PS用作第一固体热载体，R50设置两个烧焦步骤，根据第一固体热载体的预期粒度分布，优先燃烧半焦细粉或半焦粗粉。流化烧焦反应器R50E和烧焦反应R50R，可以是单器两段式或2器2段式。
本发明的粉煤热解烧焦系统的分段烧焦方法的技术方式，是借鉴石油基重油催化裂化反应再生系统的两段再生烧焦技术而提出的，因此，全部相关技术可以作为本发明的借鉴技术或背景技术，相关的各种技术均可以合理移植使用，记载这类技术的一个文献T001是：①出版物名称：《催化裂化工艺与工程》，1311页至1322页和1330页至1332页；②检索用图书编码：ISBN编码：7-80043-537-7；中国版本图书馆CIP数据核字：(2004)第131193号；③主编：陈俊武；④出版社：中国石化出版社。
在文献T001的1311页至1322页，详细记载了催化裂化反应再生系统的多种两段再生烧焦技术，特别对各种两段再生烧焦技术涉及的烧焦反应器结构和系统流程进行了系统描述，可以概括为错流两段再生和逆流两段再生，详细分类如下：
(1)单器错流两段再生方法，如美国Kellogg公司1971年开发的单器错流两段烧焦方法，在一个再生烧焦器的下部空间，分割出两个密相床空间烧焦区，两个烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器；
②单器逆流两段再生方法，如美国Kellogg公司提出的上下叠置式工艺，见文献T001的1315页至1316页记载的图8-66所示工艺；
③双器两段错流再生方法，见文献T001的1316页至1320页记载的工艺；
④双器逆流两段再生方法，如UOP公司和Ashland公司70年代末期开发成功的RCC渣油催化裂化工艺，见文献T001的1320页至1322页记载的工艺。
在文献T001中，1311页至1314页和1330页至1332页记载了图8-85表示的美国Kellogg公司1971年开发的单器错流两段烧焦方法，Kellogg-TYPE的设备结构，几乎可以全部移植，改造后即形成本发明推荐的优选方案一；参见本发明图5、图6，其结构和工作方式如下：单器错流两段烧焦反应器R50E，其下部装有垂直的弧形隔板3将烧焦反应器底部分为4和6两部分，6部分可以是圆形、椭圆形或方形；隔板3上设有溢流堰8，溢流堰8尽可能远离热解半焦入口管和氧化半焦出口管；热解半焦通过管道P502自烧焦反应器的底部或侧面(如图5中所示)进入第一烧焦段密相床空间4；第一烧焦段密相床4的氧化半焦出口管18上部有一翻边19，位于第一烧焦段密相床空间4的底部；第二烧焦段密相床6的氧化半焦出口管23上部有一翻边24，位于第二烧焦段密相床空间6的底部；第一烧焦风通过入口管29进入空气分布器26；第二烧焦风通过入口管31进入空气分布器27；隔板3和烧焦反应器器壁的连接方式应保证在各种操作工况条件下的避免焊接开裂，防止隔板3变形造成两个烧焦段密相床之间形成半焦短路；两个烧焦段密相床之间的半焦流通输送形成隔板顶部的槽口溢流。其主要特点在于：
①优点一，用错流烧焦生方式，把第一烧焦段的密相床上部富集的细半焦吹送进入第二烧焦段的密相床进行烧焦，把第一烧焦段颗粒直径较大的半焦和较高的第一主风过流速度、第二段颗粒直径较小的半焦和较低的第二主风过流速度相互组合，提高了密相床烧焦效率，降低了烟气旋风分离器料腿排出的的细粉半焦的循环量，利于降低烟气中半焦粉尘含量；
②优点二，两个烧焦反应区只排出一股含CO但是氧气浓度很低的烟气，消除了两股烟气合流产生后燃的威胁，而且能量利用效率高；
③优点三，两个烧焦反应区公用一套旋风分离器，第二烧焦区烟气携带的半焦细粉返混进入第二烧焦段的密相床层；
④两个烧焦段烧焦空气流量分配，是烧焦比例的关键。
在文献T001中，1320页至1322页记载了图8-72表示的UOP公司和Ashland公司70年代末期开发成功的RCC渣油催化裂化工艺，其所包含的两器两段逆流再生技术UOP-TYPE为本发明推荐优选参考方案一，UOP-TYPE的设备结构，几乎可以全部移植；改造后即形成本发明推荐的优选方案二，参见本发明图7，其结构和工作方式如下：如图7所示，待生催化剂从斜管P502流入烧焦反应器R50E的位于上方的第一烧焦反应器V5A的密相床，利用第二烧焦反应器V5B顶部排出的半焦细粉、含氧烟气和进入第一烧焦反应器V5A的第一燃烧风F101烧去大部分中小细粉，一部分第一段半焦经过外取热器HX101，另一部分第一段半焦直接流入位于下方的第二烧焦反应器V5B，利用一燃烧风F102进行烧焦，大部分细粉半焦被第二烟气携带进入第一烧焦反应器V5A，第二烧焦反应器V5B底部的氧化半焦为粗大中粒度的氧化半焦；调控外取热器热负荷和两个烧焦反应器的燃烧风量比例，可以灵活地调节第一段的烧炭比例和第二段的烧炭比例，实现不同粒径半焦的控制性燃烧，得到需要粒径分布的氧化半焦固体热载体。
其主要特点在于：
①优点一，用逆流烧焦方式，把第一段的CO不完全燃烧和第二段的CO完全燃烧，把第一段颗粒直径较小的半焦和氧气浓度低的空气、第二段颗粒直径较大的半焦和氧气浓度高的空气相互组合，提高了烧焦效率；
②优点二，两个烧焦反应器只排出一股含CO但是氧气浓度很低的烟气，消除了两股烟气合流产生后燃的威胁，而且能量利用效率高；
③优点三，第二烧焦反应器不设旋风分离器，第二烧焦反应器烟气携带的半焦返混进入第一烧焦反应器的密相床层；
④两个烧焦反应器烧焦空气流量分配，是烧焦比例的关键；
⑤第二烧焦反应器烟气流过大孔分布板要产生足够的压力降，才能托起第一烧焦反应器的全部藏量，否者会产生不稳定。
事实上，本发明--粉煤热解烧焦系统的分段烧焦过程DOTP的分段烧焦方法DOTP，与被移植技术对象--石油基重油催化裂化反应再生系统的两段再生烧焦技术DOCOP相比，烧焦目标、烧焦温度和烧焦速度、烧焦过程固体热载体粒径变化机制、控制手段等，均存在本质性差别，是两种显著不同的工艺，主要表现在：
①烧焦目标不同：
重油催化裂化两段再生烧焦技术DOCOP的操作目标是，将结焦催化剂的全部烧焦过程分为烧除大部分结焦和绝大部分氢的第一烧焦区和水蒸气分压低的深度烧焦的第二烧焦区，其核心目标是实现催化剂的深度烧焦、同时降低催化剂的活性损失幅度；
本发明粉煤热解两段烧焦技术DOTP的操作目标是，将全部热解半焦的烧焦过程分为一个大颗粒烧焦区和一个小颗粒烧焦区，其核心目标是选择性控制不同粒径热解半焦颗粒的烧焦速度，最终控制烧焦残留物--氧化半焦固体热载体的颗粒粒径分布；
②烧焦温度和烧焦速度的差异较大：
重油催化裂化两段再生烧焦技术DOCOP的烧焦过程，第一烧焦区，因烧氢速度快故产生大量水蒸气，为降低催化裂化催化剂的水热失活速度，第一烧焦区的烧焦温度不能太高；第二烧焦区，因残留氢较少故仅产生少量水蒸气，催化裂化催化剂的水热失活速度很低，故为提高烧焦深度，第二烧焦区烧焦温度较高且通常高于第一烧焦区的烧焦温度，但因为催化剂表面焦炭量很低故其单位体积的烧焦速度很小；第一烧焦区和第二烧焦区的固体颗粒直径变化不大；
本发明粉煤热解两段烧焦技术DOTP的的烧焦过程，第一烧焦区的烧焦温度可以较高以降低烟气中CO体积浓度，第二烧焦区的烧焦温度可以较高且可以与第一烧焦区的烧焦温度基本相同，第二烧焦区的单位体积的烧焦速度很大；第一烧焦区和第二烧焦区的固体颗粒直径变化很大，两个烧焦区的颗粒流化速度通常相差很大；
③固体热载体粒径变化趋向的受控制机不同：
重油催化裂化两段再生烧焦技术DOCOP的烧焦过程，“自然地具有颗粒粒径变化趋向的边界限制作用”；
粉煤热解两段烧焦技术DOTP的的烧焦过程，“自然地具有颗粒粒径变化趋向于零的倾向”，“需要人为干预，才能使氧化半焦产物的颗粒粒径变化形成边界限制”；
④固体热载体粒径的可控性不同：
重油催化裂化两段再生烧焦技术DOCOP的烧焦过程，对固体热载体粒径的控制能力较小，烧焦前后催化剂颗粒粒径几乎无变化，通常DOCOP的烧焦过程排出催化剂颗粒粒径分布统一的1路或2路或多路烧焦后催化剂；
粉煤热解两段烧焦技术DOTP的的烧焦过程，对固体热载体粒径的控制能力很大，通过定量排放大颗粒氧化半焦和或定量排放小颗粒氧化半焦，可以形成大颗粒氧化半焦固体热载体BDP、小颗粒氧化半焦固体热载体SDP、BDP和SDP定量混合的氧化半焦固体热载体MDP。
本发明一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，流化烧焦反应过程R50的烧焦反应空间，设置两个烧焦步骤，根据第一固体热载体的预期粒度分布，优先燃烧半焦细粉或半焦粗粉，流化烧焦反应器R50E和烧焦反应R50R，可以是单器两段式或2器2段式，主要分为4种类型，特点如下：
①单器错流两段烧焦方法：
在一个烧焦反应器的下部空间，分割出两个密相床空间烧焦区，两个烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器即仅设置一套气固分离系统，两个密相床空间可以各自排出氧化半焦用作固体热载体；热解半焦进入第一烧焦区密相床，第一烧焦区密相床排出的烟气和第二烧焦区密相床排出的烟气一并进入烧焦反应器顶部稀相床并进入旋风分离系统，至少一部分通常全部由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦区密相床烧焦；第一烧焦区密相床顶部浮选出的小颗粒半焦可以溢流到第二烧焦区密相床的上部；
该方案，流程简单、设备简单、工艺可控性好；
②双器逆流两段烧焦方法：
设置两个烧焦反应器，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第一烧焦反应器设置上部烟气气固分离器，两个烧焦反应器的密相床空间可以各自排出氧化半焦用作固体热载体；2个烧焦反应器上下重叠式布置；
热解半焦从斜管流入位于上方的烧焦反应器的密相床，利用第二烧焦反应器顶部排出的半焦细粉、含氧烟气和进入第一烧焦反应器的一次风烧去大部分中小细粉，可以使一部分第一段半焦经过外取热器，另一部分第一段半焦(大颗粒半焦)直接流入位于下方的第二烧焦反应器，利用二次风进行烧焦，第二烧焦反应器的大部分细粉半焦被第二烟气携带进入第一烧焦反应器，第二烧焦反应器底部的氧化半焦为粗大中粒度的氧化半焦；利用外取热器热负荷和向两个烧焦反应器的供风比例，可以灵活地调节第一烧焦反应器的烧焦比例和第二段的烧焦比例，实现不同粒径半焦的控制性燃烧，得到需要粒径分布的氧化半焦固体热载体；
热解半焦进入位于上部的第一烧焦反应器的密相床，第一烧焦反应器密相床排出的烟气(包括第二烧焦反应器密相床排出的烟气)一并进入第一烧焦反应器顶部稀相床并进入旋风分离系统，至少一部分通常全部由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦反应器密相床烧焦；第一烧焦反应器密相床顶部浮选出的小颗粒半焦，在第一烧焦反应器流化烧焦风的浮选作用下，通常只能在第一烧焦反应器密相床、稀相床、旋风分离器、旋风分离器料腿构成的回路路径运动和烧焦；第一烧焦反应器密相床中下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦反应器；
在第二烧焦反应器，来自第一烧焦反应器的大颗粒半焦经过稀相床进入密相床，与自下而上流动的第二烧焦反应器的流化烧焦风逆流接触进行烧焦，第二烧焦反应器密相床排出的第二烟气(通常含有氧气并夹带小颗粒半焦)一并进入第一烧焦反应器底部参第一烧焦反应器的烧焦并成为第一烟气的一部分；因为烧焦过程气固流动状态的波动性而不稳定，该工艺的第二烧焦反应器上行气固物流对第一烧焦区底部的烧焦反应过程的稳定性控制存在潜在的干扰，为了平稳控制第一烧焦反应器底部的烧焦反应过程的稳定性，通常要求设置使用精心设计的大孔分布板，并平稳控制第二烧焦反应器的流化风数量、流化风含氧气量，进而稳定控制烟气的产量，本发明认为双器逆流两段烧焦方法，比单器逆流两段烧焦方法的可控性好；
③单器逆流两段烧焦方法：
在一个烧焦反应器的下部空间，构造出两个上下重叠式布置的烧焦区，两个烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器即仅设置一套气固分离系统，两个密相床空间可以各自排出氧化半焦用作固体热载体；热解半焦进入位于上部的第一烧焦区密相床，第一烧焦区密相床排出的烟气(包括第二烧焦区密相床排出的烟气)一并进入烧焦反应器顶部稀相床并进入旋风分离系统，至少一部分通常全部由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦区密相床烧焦；第一烧焦区密相床顶部浮选出的小颗粒半焦，在第一烧焦区流化烧焦风的浮选作用下，通常只能在第一烧焦区密相床、稀相床、旋风分离器、旋风分离器料腿构成的回路路径运动和烧焦；第一烧焦区密相床中下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦区；
在第二烧焦区，来自第一烧焦区的大颗粒半焦经过稀相床进入密相床，与自下而上流动的第二流化烧焦风逆流接触进行烧焦，第二烧焦区密相床排出的第二烟气(通常含有氧气并夹带小颗粒半焦)一并进入第一烧焦区底部参第一烧焦区的烧焦并成为第一烟气的一部分；因为烧焦过程气固流动状态的波动性而不稳定，该工艺的第二烧焦区上行气固物流对第一烧焦区底部的烧焦反应过程的稳定性控制带来极大干扰，第一烧焦区底部的烧焦反应过程的稳定性控制难度大，工艺可控性差，本发明认为单器逆流两段烧焦方法不如双器逆流两段烧焦方法的可控性好；
④双器两段错流烧焦方法：
设置两个烧焦反应器，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第二烧焦反应器设置上部烟气气固分离器，两个烧焦反应器的密相床空间可以各自排出氧化半焦用作固体热载体；热解半焦进入第一烧焦反应器密相床，第一烧焦反应器密相床排出的烟气和夹带的小颗粒半焦进入第二的烧焦反应器的顶部稀相床并进入旋风分离系统，至少一部分通常全部由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦区密相床烧焦；第一烧焦反应器密相床顶部浮选出的小颗粒半焦，溢流到第二烧焦反应器密相床的上部的路径更长且不易控制；
该工艺，其功能与单器错流两段烧焦方法完全相同，因设置两个烧焦反应器故流程复杂，工艺可控性差，本发明认为不如单器错流两段烧焦方法简单、可控。
本发明所述一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，未见报道。
本发明方法可应用于多种含有碳氢元素的固体粉料的热解反应过程，也可应用于2种或多种不同来源粉料的联合加工。
因此，本发明的第一目的在于提出一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法。
本发明的第二目的在于提出一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，采用单器错流两段烧焦方法。
本发明的第二目的在于提出一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，采用单器错流两段烧焦方法。
本发明的第三目的在于提出一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，采用单器逆流两段烧焦方法，。
本发明的第四目的在于提出一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，采用双器两段错流烧焦方法。
本发明的第五目的在于提出一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，采用双器逆流两段烧焦方法。
本发明的第六目的在于提出一种粉煤热解烧焦系统的分段烧焦方法。
本发明的第七目的在于提出一种煤粉热解方法。
发明内容
本发明一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)在一级热解反应过程R10，使用流化床提升管热解反应器R10E，碳氢粉料R10FS、第一固体热载体R10KS自下部进入反应器R10E混合，在气体进料R10FV作用下通过提升管热解反应器R10E向上流动完成一级热解反应R10R转化为一级热解反应气固产物R10P；
(2)在分离段S10，一级热解反应气固产物R10P通过使用旋风分离器的分离系统分离为一段分离煤气S10PV和一段分离半焦S10PS；
(3)在二级热解反应过程R20，一段分离半焦S10PS进入二级热解反应过程R20的反应空间进行第二热解反应R20R，主体流向是自上而下流动；
二级热解半焦R20PS排出二级热解反应过程R20；
(4)在气固分离过程S20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过使用旋风分离器的分离系统S20分离为排出气固分离过程S20的脱尘二级热解煤气S20PV和半焦S20PS；
(5)在流化烧焦反应过程R50，基于二级热解半焦R20PS的半焦进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触发生流化床烧焦反应R50R产生高温半焦R50PS和烟气YQ，烟气YQ自上部空间排出流化烧焦反应过程R50；高温半焦R50PS排出流化烧焦反应过程R50；
流化烧焦反应过程R50，设置两个烧焦段，第一烧焦段密相床注入第一燃烧风，第二烧焦段密相床注入第二燃烧风；基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦段V5A，第一烧焦段V5A的密相床流出的至少一部分半焦颗粒进入第二烧焦段V5B的密相床；其中一个烧焦段密相床半焦颗粒的平均直径小于另一个烧焦段密相床半焦颗粒的平均直径；
⑥至少一部分流化烧焦反应过程R50排出的高温半焦R50PS，用作至少一部分一级热解反应过程R10使用的第一固体热载体R10KS。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行单器错流两段烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的流化烧焦反应器R50E设置两个烧焦段，进行单器错流两段烧焦反应过程；
在烧焦反应器R50E的下部空间，分割出两个烧焦段的密相床烧焦区，两个密相床烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器S50即仅设置一套气固分离系统，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦段密相床，第一烧焦段密相床排出的烟气和第二烧焦区密相床排出的烟气一并进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由分离系统S50的旋风分离器料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦段密相床烧焦；第一烧焦段密相床顶部浮选出的小颗粒半焦溢流到第二烧焦区密相床中。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行双器逆流两段烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE各自设置一个烧焦段，进行双器逆流两段烧焦反应过程；
两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第一烧焦反应器设置上部烟气气固分离器S50，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；2个烧焦反应器上下重叠式布置；
基于二级热解半焦R20PS的半焦流入位于上方的第一烧焦反应器V5AE的密相床，利用第二烧焦反应器V5BE顶部排出的半焦细粉、含氧烟气和进入第一烧焦反应器V5AE的一次风烧去大部分细粉，至少一部分第一烧焦反应器V5AE密相床的大颗粒半焦流入位于下方的第二烧焦反应器V5BE，利用二次风进行烧焦，第二烧焦反应器V5BE的大部分细粉半焦被第二烟气携带进入第一烧焦反应器V5AE，第二烧焦反应器V5BE底部的氧化半焦为粗大中粒度的氧化半焦；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入位于上部的第一烧焦反应器V5AE的密相床，包括第二烧焦反应器V5BE烟气的第一烧焦反应器V5AE密相床排出的烟气进入第一烧焦反应器V5AE顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦反应器V5AE密相床烧焦；第一烧焦反应器V5AE密相床下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦反应器V5BE；
在第二烧焦反应器V5BE，来自第一烧焦反应器V5AE的大颗粒半焦进入第二烧焦反应器V5BED的密相床，与自下而上流动的第二燃烧风逆流接触进行烧焦，第二烧焦反应器V5BE密相床排出的第二烟气进入第一烧焦反应器V5AE底部密相床参第一烧焦反应器V5AE的烧焦并成为第一烟气的一部分。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行单器逆流两段烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的流化烧焦反应器R50E设置两个烧焦段，进行单器逆流两段烧焦反应过程；
在一个烧焦反应器R50E的下部空间，构造出两个上下重叠式布置的烧焦段，两个烧焦段分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦段的上部烟气公用烟气气固分离器S50即仅设置一套气固分离系统，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入位于上部的第一烧焦段密相床，包括第二烧焦段烟气的第一烧焦段密相床排出的烟气进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦段密相床烧焦；第一烧焦段密相床下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦段；
在第二烧焦段，来自第一烧焦段密相床的大颗粒半焦进入第二烧焦段密相床，与自下而上流动的第二燃烧风逆流接触进行烧焦，第二烧焦段烟气进入第一烧焦段底部参第一烧焦区的烧焦并成为第一烟气的一部分。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行双器两段错流烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE各自设置一个烧焦段，进行双器两段错流烧焦反应过程：
两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第二烧焦反应器V5BE设置上部烟气气固分离器S50E，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦反应器V5AE密相床，第一烧焦反应器V5AE密相床排出的携带半焦颗粒的烟气进入第二烧焦反应器V5BE的顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦反应器V5BE的密相床烧焦。
本发明，一级热解反应过程R10和气固分离过程S20的操作方案通常是：
(1)在一级热解反应过程R10，气体进料R10FV提供流化动力，一级热解反应过程R10的至少大部分吸热量由第一固体热载体R10KS提供；
(4)在气固分离过程S20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过至少使用2级串联操作的旋风分离器的气固分离系统S20完成气固分离，所得脱尘二级热解煤气S20PV自二级热解反应过程R20反应空间上部排出，S20与S1至少部分共用。
本发明，在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径通常为0～6毫米、一般为0～2毫米，碳氢粉料R10FS选自下列物料中的一种或几种，：
①低变质粉煤；
②高变质粉煤；
③油母页岩粉；
④其它在热解过程能够产生含油蒸汽的固体粉料。
本发明，二级热解反应过程R20的操作方式通常为：
(3)在二级热解反应过程R20，二级热解反应混合固体料R20R-MFS进入第二级热解反应过程R20，主体流向是自上而下流动，与供热的气体热载体进行多级逆流接触分离，使一级热解半焦产生升温效应进行第二热解反应R20R产生二级热解煤气和二级解热解半焦，并完成气固分离；二级热解反应过程R20的气固流动状态表现为散式流化床；通常，在二级热解反应过程R20使用的二级热解反应器R20E的下部，通入气提气以气体携带半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气S20PV中；通常，气提气，选自煤气或氮气和或水蒸气和或无氧烟气。
本发明，流化烧焦反应过程R50的操作方式通常为：
(5)流化烧焦反应过程R50，设置两个烧焦段，两个烧焦段的密相床各自排出一个氧化半焦BDP、氧化半焦SDP；氧化半焦BDP的平均颗粒直径，与氧化半焦SDP的平均颗粒直径不同；至少一部分一个氧化半焦BDP和或氧化半焦SDP用作第一固体热载体R10KS；
通常，在流化烧焦反应过程R50，基于二级热解半焦R20PS的半焦进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触，发生流化床烧焦反应R50R，产生高温半焦R50PS和烟气YQ，烟气YQ自上部空间排出流化烧焦反应过程R50；高温半焦R50PS排出流化烧焦反应过程R50；
通常，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气R50E-YQ，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统S50脱尘分离为烟气YQ和半焦粉尘R50-RS；通常，烟气YQ自上部空间离开旋风分离系统S50排出流化烧焦反应过程R50；通常，旋风分离系统S50的旋风分离器料腿排出的半焦粉尘R50-RS返回流化烧焦反应空间循环加工。
本发明，流化烧焦反应过程R50，可以设置外取热器R50-OUT-HX，排出流化烧焦反应过程R50的热半焦进入外取热器R50-OUT-HX与取热介质间接换热降低温度后，排出外取热器R30-OUT-HX。
本发明，流化烧焦反应过程R50，可以设置外取热器R50-OUT-HX，来自流化烧焦反应过程R50的热半焦进入外取热器R50-OUT-HX与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器R50-OUT-HX的热半焦返回流化烧焦反应过程R30循环使用。
本发明，在二级热解反应过程R20，二级热解反应器同时也是沉降器。
本发明，一级热解反应过程R10、二级热解反应过程R20的热解油产率比例，通常为：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程R20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤R10FS重量的1～12％；
二级热解反应过程R20的粉焦R20PS挥发分为3～25％；
一级热解反应过程R10的焦油产量为R10PY、二级热解反应过程R2的焦油产量为R20PY与，定义KR＝R20PY/(R10PY+R10PY)，KR为0.05～0.50。
本发明，一级热解反应过程R10、二级热解反应过程R20的热解油产率比例，一般为：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程R20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤R10FS重量的1～7％；
二级热解反应过程R20的粉焦R20PS挥发分为3～15％；
KR为0.05～0.30。
本发明，流化烧焦反应过程R50的烧焦风气速为：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，大颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速：通常为0.1～2.5米/秒、一般为0.2～1.5米/秒、可为0.3～1.0米/秒。
小颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速：通常为0.01～1.0米/秒、一般为0.1～0.8米/秒、可为0.2～0.4米/秒。
本发明，流化烧焦反应过程R50的小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径为：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径：通常小于2.0为微米、一般小于1.0为微米、可小于0.5为微米。
本发明各步骤的操作条件通常为：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间0.1～10s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应温度为400～500℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为1～30；
(2)在分离段S10，脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于50克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为460～700℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明各步骤的操作条件一般为：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为低变质粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间1.0～6s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为430～470℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为3～15；
(2)在分离段S10，一脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于10克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～600℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明各步骤的操作条件可为：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为高挥发分的低变质粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间2.5～4s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为440～460℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为6～10；
(2)在气固分离过程S1，脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于4克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～530℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，一级热解反应过程R10使用的提升管流化床热解反应器R10E与二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E与流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E，可以组成组合设备。
本发明，一级热解反应过程R10使用的提升管流化床热解反应器R10E、二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E、流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系可以是：流化床烧焦反应器R50E的底部比二级热解器R20E的底部更低，二级热解器R20E排出的最终热解半焦依靠料位差流入流化床烧焦反应器R50E的底部。
本发明，二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，与流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E组成同轴式组合设备；
同轴式指的是，二级热解反应器R20E、流化床烧焦反应器R50E可以为同轴式立式组合设备，从空间位置关系讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器R50E的空间部分地包围着二级热解器R20E的空间；来自二级热解器R20E的底部空间的热解半焦通过立管和塞阀流入流化床烧焦反应器R50E的下部空间。
本发明，各步骤操作压力为：
(1)一级热解反应过程R10的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计；
(2)二级热解反应过程R20的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计；
(5)流化烧焦反应过程R50的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计。
附图说明
图1是本发明一种粉煤热解、热解半焦分段烧焦、固体热载体循环的固体物料循环路径的流体力学状态示意图，用于表示分段烧焦过程在总体流程中的位置。
从固体物料循环路径的流体力学状态方面讲，本发明实质上是构成了图1所示的功能安排，在常规的“上行(一级粉煤热解提升管反应器)、水平流动(一级粉煤热解反应产物气固分离)、下行(一级热解半焦在旋风分离器料腿内、二级粉煤热解反应空间)、热解半焦固体输送、流化床烧焦、固体热载体输送”组成的O形回路中，对热解半焦执行分段烧焦，可以得到大颗粒氧化半焦、小颗粒氧化半焦，并可根据需要控制固体热载体的粒径分布；分段烧焦的方法至少有单器错流两段烧焦方法、单器逆流两段烧焦方法、双器两段错流烧焦方法、双器逆流两段烧焦方法4种，图1示出的是单器错流两段烧焦过程的情况，图1示出的是分段烧焦过程排出大粒径氧化半焦BDS固体热载体和小粒径氧化半焦SDS固体热载体的情况。
图2是本发明应用于粉煤热解、热解半焦分段烧焦过程的第一种实施方案的流程示意图。
图2是高低并列式粉煤热解系统；高低并列式指的是，沉降器R20E、流化床烧焦反应器R50E均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器R50E的底部比沉降器R20E的底部更低，沉降器R20E排出的最终热解半焦可依靠料位差自流进入流化床烧焦反应器R50E的底部。沉降器R20E，因为具有一定热解功能，也可称为二级热解反应器。
如图2所示，R10E为提升管式一级热解反应器，提升气R10FV经管道P101进入布置于R10E底部的分配器R10FV-SB分配后向上流动，粉煤FM(即R10FS)经管道P102、第一固体热载体半焦R10KS经管道P103进入R10E底部混合区R10E-1在提升气R10FV作用下形成流化床沿着提升管向上移动，期间发生粉煤第一热解反应R10R；传热途径有热载体半焦→粉煤、高温粉煤→低温粉煤、热载体半焦→气体、高温气体→低温气体、高温气体→粉煤，高频次的混合、分离形成快速传热效应，在升温过程中粉煤进行一级热解反应；完成第一热解反应的物料作为第一热解反应流出物R10P自顶部开口R10E-OUT排出R10E，R10P是由包含焦油组分的煤气、热解半焦组成的气固混相物流。
如图2所示，一级热解反应流出物R10P经管P105进入粗旋S101，粗旋S101完成一级气固分离。
如图2所示，分离段S10为一级热解反应流出物R10P的气固分离系统，布置于沉降器R20E内部空间的顶部位置。
图3是图2中的气固分离系统S10的三级串联分离流程详图，粗旋S101为一级分离，一级主旋S102为二级分离，二级主旋S103为三级分离。
图4是图3中的气固分离系统S10的粗旋S101与一级主旋S102的连接方式示意详图。如图4所示，粗旋S101出口气体输送管道与主旋的气体进料口之间存在周隙，用作接收沉降器R20E的含尘煤气的进料口。
如图3所示，一级热解反应流出物R10P经管P105进入粗旋S101，粗旋S101完成一级气固分离，粗旋粉料沿料腿P106下降进入沉降器R20E内部空间并通常流入密相床区域以防止粉尘过度飞扬；含粉尘的粗旋煤气沿管P107喷入软连接的一级主旋S102的进料管P108，一级主旋S102完成二级气固分离，一级主旋粉料沿料腿P109下降进入沉降器R20E内部空间并通常流入稀相床区域；含少量粉尘的一级主旋煤气沿管P111进入直接连接的二级主旋S103，二级主旋S103完成三级气固分离，二级主旋粉料沿料腿P112下降进入沉降器R20E内部空间并通常流入稀相床区域，脱尘二级主旋煤气作为一段分离煤气S10PV沿管P115排出系统S10E。
如图4所示，在分离段S10中，含粉尘的粗旋煤气沿管P107喷入软连接的一级主旋S102的进料管P108，图4表示了一种软连接方式，进料管P108的头部是一个扩径的喇叭口敞口P1081，管P107的头部P1071是一个同径延伸管敞口P1071，P1071伸入到喇叭口P1081的空间内，粗旋出口气体输送管道与主旋的气体进料管口之间存在周隙。
如图2所示，R20E为二级热解反应器，R20E的内部空间，按照工艺功能至少包括设置旋风分离系统的顶部空间V21、一段分离半焦S10PL的沉降脱气空间或二级热解反应空间V22。
通常希望二级热解反应空间呈现散式流化床形态，此时，上部为稀相空间V21、下部为密相空间V22，密相空间V22底部通常有气提气体V22V向上流动。
如图2所示，系统S10的料腿中的粉焦依靠重力进入二级热解反应过程R20，即旋风分离器料腿中的粉焦依靠重力进入二级热解反应过程R20的空间。
如图2所示，进入沉降器R20E反应空间的一段分离半焦S10PL，产生主体流向为自上而下的流动并被挡板多次改变流向，挡板的结构形式有多种比如设置多块人字挡板、多块环形板等，在上述过程中一段分离半焦S10PL进行第二热解反应R20R；完成二级热解反应的物料分为下行的二级热解半焦R20EPS和二级热解含尘煤气R20EPV，脱气后二级热解半焦R20PS自沉降器R20E反应空间的底部经管道P302、阀门、管道P502排出，二级热解半焦R20PS最终可以去流化床烧焦反应器R50E或冷却后储存。
如图2所示，二级热解含尘煤气R20EPV，其气固分离过程S20与一级热解反应流出物的气固分离段S10，可部分或全部共用主旋系统，接收二级热解含尘煤气R20EPV的进料口为“粗旋出口气体输送管道与主旋的气体进料口之间的周隙”，二级热解含尘煤气R20EPV离开二级热解反应空间进入系统S10的主旋进行气固分离。
如图2所示，450～650℃气提气V22V沿管道P2201进入V22内布置的分配器V22V-SB分配后进入二级热解反应空间V22底部，气提气通过半焦料层后气提并携带焦油蒸汽向上流动并最终进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中。
图5是本发明应用于粉煤热解、热解半焦分段烧焦过程的第一种实施方案选用的第1种分段烧焦烧焦反应器系统结构的示意图，为单器错流两段烧焦方法使用的单器错流两段烧焦反应器。
图6是图5所示的单器错流两段烧焦反应器的底部结构的示意图。
如图5、图6所示，在一个烧焦反应器R50E的下部空间，分割出两个烧焦区的密相床空间4和6，两个烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器即仅设置一套气固分离系统，两个密相床空间各自排出氧化半焦用作固体热载体；热解半焦进入第一烧焦区密相床4，第一烧焦区密相床4排出的烟气和第二烧焦区密相床6排出的烟气一并进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入旋风分离系统S50，至少一部分通常全部由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦区密相床烧焦；第一烧焦区密相床顶部浮选出的小颗粒半焦可以溢流到第二烧焦区密相床；
如图5、图6所示，单器错流两段烧焦反应器R50E，其下部装有垂直的弧形隔板3将烧焦反应器底部分为4和6两部分，6部分可以是圆形、椭圆形或方形；隔板3上设有溢流堰8，溢流堰8尽可能远离热解半焦入口管和氧化半焦出口管；热解半焦通过管道P502自烧焦反应器的底部或侧面(如图5中所示)进入第一烧焦段密相床空间4；第一烧焦段密相床4的氧化半焦出口管18上部有一翻边19，位于第一烧焦段密相床空间4的底部；第二烧焦段密相床6的氧化半焦出口管23上部有一翻边24，位于第二烧焦段密相床空间6的底部；第一烧焦风通过入口管29进入空气分布器26；第二烧焦风通过入口管31进入空气分布器27；隔板3和烧焦反应器器壁的连接方式应保证在各种操作工况条件下的避免焊接开裂，防止隔板3变形造成两个烧焦段密相床之间形成半焦短路；两个烧焦段密相床之间的半焦流通输送形成隔板顶部的槽口溢流。
如图2、图5所示，在流化床烧焦反应器R50E，来自沉降器R20E的最终热解半焦如二级热解半焦R20PS，经过管道P302、阀门、管道P502后进入烧焦反应器R50E的第一烧焦段密相床VA52即空间4中，含氧气提升气VA52-ZF进入布置于空间4底部的分布器VA52-SB分布后向上流动，形成半焦流化床燃烧，燃烧生成的烟气沿着流化床烧焦反应器R50E内的空间VA52、V51向上移动并夹带半焦粉尘。
如图2、图5所示，流化床烧焦反应器R50E的第一烧焦段的器内烧焦烟气VA50EPV，其气固分离过程S50布置于流化床烧焦反应器R50E内部空间的顶部位置，由1级旋风分离器或串联操作的2级或多级旋风分离器组成，图中示出的是2级旋风分离器串联操作的方案；气固分离过程S50，分离粉焦后所得脱尘烟气YQ经管道P507排出流化床烧焦反应器R50E并去压力能回收和或热量回收和或粉尘深度分离系统处理，通常处理后烟气YQ排入大气或部分循环利用；气固分离过程S50，分离器料腿中的粉焦R50-KR依靠重力返回流化床烧焦反应器R50E内烧焦，如图5所示，通常部分或全部粉焦R50-KR进入第二烧焦段的密相床VB52即空间6烧焦；当然部分或全部粉焦R50-KR也可以进入稀相区V51，当然部分或全部粉焦R50-KR也可以进入第一烧焦段密相床VA52即空间4中。
如图2所示，通过管道P503、滑阀和管道P103输送的小颗粒氧化半焦固体热载体SDP，作为固体热载体R10KS1进入一级热解反应器R10E。
如图2所示，通过管道P566、滑阀和管道P166输送的大颗粒氧化半焦固体热载体BDP，作为固体热载体R10KS2进入一级热解反应器R10E。
此时，固体热载体R10KS1、固体热载体R10KS2，共同组成第一固体热载体R10KS。
根据需要，其它热半焦排出流化床烧焦反应器R50E，可以换热冷却后储存或直接用于燃过程烧或直接用于气化过程等。
如图2所示，一段分离煤气S10PV通过管道P115进入后续分离回收系统S30。
如图5所示，流化床烧焦反应器R50E的器内顶部空间布置间接换热器R50E-HX，用以加热气相或液相或混相取热物流如循环水、待过热水蒸气、煤气物流等；工艺介质R50-HX-HS经管道P509通过间接换热器R50E-HX成为热物流经管P508排出流化床烧焦反应器R50E。
图5中，分布器R10FV-SB或V22V-SB或VA525-SB或VB525-SB，可为任意合适的形式，比如可为一个开有多个小孔的顶盖的喷头或为一个开有多个小孔的环形分布管或为一个开有多个小孔的顶盖的喷气室。
图7是本发明应用于粉煤热解、热解半焦分段烧焦过程的第二种实施方案即双器逆流两段烧焦方法的流程和烧焦反应器结构的示意图。
图7中，粉煤提升管第一热解反应器R10E与沉降器或第二热解反应器R20E组合为一体化设备，第一热解反应器R10E为顶部敞口的提升管，与沉降器旋风分离器相连接连接，沉降器旋风分离器料腿排出的半焦下降进入沉降器R20E内部空间并通常流入密相床区域以防止粉尘过度飞扬。
如图7所示，R20E为二级热解反应器，R20E的内部空间，按照工艺功能至少包括设置旋风分离系统的顶部空间V21、一段分离半焦S10PL的沉降脱气空间或二级热解反应空间V22。通常希望二级热解反应空间呈现散式流化床形态，此时，上部为稀相空间V21、下部为密相空间V22，密相空间V22底部通常有气提气体V22V向上流动。
如图7所示，系统S10的料腿中的粉焦依靠重力进入二级热解反应过程R20，即旋风分离器料腿中的粉焦依靠重力进入二级热解反应过程R20的空间。
如图7所示，进入沉降器R20E反应空间的一段分离半焦S10PL，产生主体流向为自上而下的流动并被挡板多次改变流向，挡板的结构形式有多种比如设置多块人字挡板、多块环形板等，在上述过程中一段分离半焦S10PL进行第二热解反应R20R；完成二级热解反应的物料分为下行的二级热解半焦R20EPS和二级热解含尘煤气R20EPV，脱气后二级热解半焦R20PS自沉降器R20E反应空间的底部经管道P302、阀门、管道P502排出，至少一部分二级热解半焦R20PS去流化床烧焦反应器R50E。
如图7所示，二级热解含尘煤气R20EPV，其气固分离过程S20与一级热解反应流出物的气固分离段S10，可部分或全部共用主旋系统，接收二级热解含尘煤气R20EPV的进料口为“粗旋出口气体输送管道与主旋的气体进料口之间的周隙”，二级热解含尘煤气R20EPV离开二级热解反应空间进入系统S10的主旋进行气固分离。
通常，450～650℃气提气V22V沿管道P2201进入V22内布置的分配器V22V-SB分配后进入二级热解反应空间V22底部，气提气通过半焦料层后气提并携带焦油蒸汽向上流动并最终进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中。
如图7所示，待生催化剂从斜管P502流入烧焦反应器R50E的位于上方的第一烧焦反应器V5A的密相床，利用第二烧焦反应器V5B顶部排出的半焦细粉、含氧烟气和进入第一烧焦反应器V5A的第一燃烧风F101烧去大部分中小细粉，一部分第一段半焦经过外取热器HX101，另一部分第一段半焦直接流入位于下方的第二烧焦反应器V5B，利用一燃烧风F102进行烧焦，大部分细粉半焦被第二烟气携带进入第一烧焦反应器V5A，第二烧焦反应器V5B底部的氧化半焦为粗大中粒度的氧化半焦；调控外取热器热负荷和两个烧焦反应器的燃烧风量比例，可以灵活地调节第一段的烧炭比例和第二段的烧炭比例，实现不同粒径半焦的控制性燃烧，得到需要粒径分布的氧化半焦固体热载体。
具体实施方式
本发明一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)在一级热解反应过程R10，使用流化床提升管热解反应器R10E，碳氢粉料R10FS、第一固体热载体R10KS自下部进入反应器R10E混合，在气体进料R10FV作用下通过提升管热解反应器R10E向上流动完成一级热解反应R10R转化为一级热解反应气固产物R10P；
(2)在分离段S10，一级热解反应气固产物R10P通过使用旋风分离器的分离系统分离为一段分离煤气S10PV和一段分离半焦S10PS；
(3)在二级热解反应过程R20，一段分离半焦S10PS进入二级热解反应过程R20的反应空间进行第二热解反应R20R，主体流向是自上而下流动；
二级热解半焦R20PS排出二级热解反应过程R20；
(4)在气固分离过程S20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过使用旋风分离器的分离系统S20分离为排出气固分离过程S20的脱尘二级热解煤气S20PV和半焦S20PS；
(5)在流化烧焦反应过程R50，基于二级热解半焦R20PS的半焦进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触发生流化床烧焦反应R50R产生高温半焦R50PS和烟气YQ，烟气YQ自上部空间排出流化烧焦反应过程R50；高温半焦R50PS排出流化烧焦反应过程R50；
流化烧焦反应过程R50，设置两个烧焦段，第一烧焦段密相床注入第一燃烧风，第二烧焦段密相床注入第二燃烧风；基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦段V5A，第一烧焦段V5A的密相床流出的至少一部分半焦颗粒进入第二烧焦段V5B的密相床；其中一个烧焦段密相床半焦颗粒的平均直径小于另一个烧焦段密相床半焦颗粒的平均直径；
⑥至少一部分流化烧焦反应过程R50排出的高温半焦R50PS，用作至少一部分一级热解反应过程R10使用的第一固体热载体R10KS。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行单器错流两段烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的流化烧焦反应器R50E设置两个烧焦段，进行单器错流两段烧焦反应过程；
在烧焦反应器R50E的下部空间，分割出两个烧焦段的密相床烧焦区，两个密相床烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器S50即仅设置一套气固分离系统，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦段密相床，第一烧焦段密相床排出的烟气和第二烧焦区密相床排出的烟气一并进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由分离系统S50的旋风分离器料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦段密相床烧焦；第一烧焦段密相床顶部浮选出的小颗粒半焦溢流到第二烧焦区密相床中。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行双器逆流两段烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE各自设置一个烧焦段，进行双器逆流两段烧焦反应过程；
两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第一烧焦反应器设置上部烟气气固分离器S50，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；2个烧焦反应器上下重叠式布置；
基于二级热解半焦R20PS的半焦流入位于上方的第一烧焦反应器V5AE的密相床，利用第二烧焦反应器V5BE顶部排出的半焦细粉、含氧烟气和进入第一烧焦反应器V5AE的一次风烧去大部分细粉，至少一部分第一烧焦反应器V5AE密相床的大颗粒半焦流入位于下方的第二烧焦反应器V5BE，利用二次风进行烧焦，第二烧焦反应器V5BE的大部分细粉半焦被第二烟气携带进入第一烧焦反应器V5AE，第二烧焦反应器V5BE底部的氧化半焦为粗大中粒度的氧化半焦；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入位于上部的第一烧焦反应器V5AE的密相床，包括第二烧焦反应器V5BE烟气的第一烧焦反应器V5AE密相床排出的烟气进入第一烧焦反应器V5AE顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦反应器V5AE密相床烧焦；第一烧焦反应器V5AE密相床下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦反应器V5BE；
在第二烧焦反应器V5BE，来自第一烧焦反应器V5AE的大颗粒半焦进入第二烧焦反应器V5BED的密相床，与自下而上流动的第二燃烧风逆流接触进行烧焦，第二烧焦反应器V5BE密相床排出的第二烟气进入第一烧焦反应器V5AE底部密相床参第一烧焦反应器V5AE的烧焦并成为第一烟气的一部分。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行单器逆流两段烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的流化烧焦反应器R50E设置两个烧焦段，进行单器逆流两段烧焦反应过程；
在一个烧焦反应器R50E的下部空间，构造出两个上下重叠式布置的烧焦段，两个烧焦段分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦段的上部烟气公用烟气气固分离器S50即仅设置一套气固分离系统，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入位于上部的第一烧焦段密相床，包括第二烧焦段烟气的第一烧焦段密相床排出的烟气进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦段密相床烧焦；第一烧焦段密相床下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦段；
在第二烧焦段，来自第一烧焦段密相床的大颗粒半焦进入第二烧焦段密相床，与自下而上流动的第二燃烧风逆流接触进行烧焦，第二烧焦段烟气进入第一烧焦段底部参第一烧焦区的烧焦并成为第一烟气的一部分。
本发明，在流化烧焦反应过程R50，可以进行双器两段错流烧焦反应过程，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE各自设置一个烧焦段，进行双器两段错流烧焦反应过程：
两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第二烧焦反应器V5BE设置上部烟气气固分离器S50E，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦反应器V5AE密相床，第一烧焦反应器V5AE密相床排出的携带半焦颗粒的烟气进入第二烧焦反应器V5BE的顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦反应器V5BE的密相床烧焦。
本发明，一级热解反应过程R10和气固分离过程S20的操作方案通常是：
(1)在一级热解反应过程R10，气体进料R10FV提供流化动力，一级热解反应过程R10的至少大部分吸热量由第一固体热载体R10KS提供；
(4)在气固分离过程S20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过至少使用2级串联操作的旋风分离器的气固分离系统S20完成气固分离，所得脱尘二级热解煤气S20PV自二级热解反应过程R20反应空间上部排出，S20与S1至少部分共用。
本发明，在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径通常为0～6毫米、一般为0～2毫米，碳氢粉料R10FS选自下列物料中的一种或几种，：
①低变质粉煤；
②高变质粉煤；
③油母页岩粉；
④其它在热解过程能够产生含油蒸汽的固体粉料。
本发明，二级热解反应过程R20的操作方式通常为：
(3)在二级热解反应过程R20，二级热解反应混合固体料R20R-MFS进入第二级热解反应过程R20，主体流向是自上而下流动，与供热的气体热载体进行多级逆流接触分离，使一级热解半焦产生升温效应进行第二热解反应R20R产生二级热解煤气和二级解热解半焦，并完成气固分离；二级热解反应过程R20的气固流动状态表现为散式流化床；通常，在二级热解反应过程R20使用的二级热解反应器R20E的下部，通入气提气以气体携带半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气S20PV中；通常，气提气，选自煤气或氮气和或水蒸气和或无氧烟气。
本发明，流化烧焦反应过程R50的操作方式通常为：
(5)流化烧焦反应过程R50，设置两个烧焦段，两个烧焦段的密相床各自排出一个氧化半焦BDP、氧化半焦SDP；氧化半焦BDP的平均颗粒直径，与氧化半焦SDP的平均颗粒直径不同；至少一部分一个氧化半焦BDP和或氧化半焦SDP用作第一固体热载体R10KS；
通常，在流化烧焦反应过程R50，基于二级热解半焦R20PS的半焦进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触，发生流化床烧焦反应R50R，产生高温半焦R50PS和烟气YQ，烟气YQ自上部空间排出流化烧焦反应过程R50；高温半焦R50PS排出流化烧焦反应过程R50；
通常，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气R50E-YQ，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统S50脱尘分离为烟气YQ和半焦粉尘R50-RS；通常，烟气YQ自上部空间离开旋风分离系统S50排出流化烧焦反应过程R50；通常，旋风分离系统S50的旋风分离器料腿排出的半焦粉尘R50-RS返回流化烧焦反应空间循环加工。
本发明，流化烧焦反应过程R50，可以设置外取热器R50-OUT-HX，排出流化烧焦反应过程R50的热半焦进入外取热器R50-OUT-HX与取热介质间接换热降低温度后，排出外取热器R30-OUT-HX。
本发明，流化烧焦反应过程R50，可以设置外取热器R50-OUT-HX，来自流化烧焦反应过程R50的热半焦进入外取热器R50-OUT-HX与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器R50-OUT-HX的热半焦返回流化烧焦反应过程R30循环使用。
本发明，在二级热解反应过程R20，二级热解反应器同时也是沉降器。
本发明，一级热解反应过程R10、二级热解反应过程R20的热解油产率比例，通常为：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程R20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤R10FS重量的1～12％；
二级热解反应过程R20的粉焦R20PS挥发分为3～25％；
一级热解反应过程R10的焦油产量为R10PY、二级热解反应过程R2的焦油产量为R20PY与，定义KR＝R20PY/(R10PY+R10PY)，KR为0.05～0.50。
本发明，一级热解反应过程R10、二级热解反应过程R20的热解油产率比例，一般为：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程R20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤R10FS重量的1～7％；
二级热解反应过程R20的粉焦R20PS挥发分为3～15％；
KR为0.05～0.30。
本发明，流化烧焦反应过程R50的烧焦风气速为：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，大颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速：通常为0.1～2.5米/秒、一般为0.2～1.5米/秒、可为0.3～1.0米/秒。
小颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速：通常为0.01～1.0米/秒、一般为0.1～0.8米/秒、可为0.2～0.4米/秒。
本发明，流化烧焦反应过程R50的小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径为：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径：通常小于2.0为微米、一般小于1.0为微米、可小于0.5为微米。
本发明各步骤的操作条件通常为：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间0.1～10s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应温度为400～500℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为1～30；
(2)在分离段S10，脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于50克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为460～700℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明各步骤的操作条件一般为：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为低变质粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间1.0～6s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为430～470℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为3～15；
(2)在分离段S10，一脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于10克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～600℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明各步骤的操作条件可为：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为高挥发分的低变质粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间2.5～4s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为440～460℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为6～10；
(2)在气固分离过程S1，脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于4克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～530℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，一级热解反应过程R10使用的提升管流化床热解反应器R10E与二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E与流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E，可以组成组合设备。
本发明，一级热解反应过程R10使用的提升管流化床热解反应器R10E、二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E、流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系可以是：流化床烧焦反应器R50E的底部比二级热解器R20E的底部更低，二级热解器R20E排出的最终热解半焦依靠料位差流入流化床烧焦反应器R50E的底部。
本发明，二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，与流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E组成同轴式组合设备；
同轴式指的是，二级热解反应器R20E、流化床烧焦反应器R50E可以为同轴式立式组合设备，从空间位置关系讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器R50E的空间部分地包围着二级热解器R20E的空间；来自二级热解器R20E的底部空间的热解半焦通过立管和塞阀流入流化床烧焦反应器R50E的下部空间。
本发明，各步骤操作压力为：
(1)一级热解反应过程R10的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计；
(2)二级热解反应过程R20的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计；
(5)流化烧焦反应过程R50的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计。
以下结合总体流程描述各步骤具体特征。
进入一级热解反应过程R10的粉煤FM即R10FS，通常为干燥后脱水粉煤，其水分重量通常低于10％、一般低于7％、较佳者低于5％。
进入一级热解反应过程R10的粉煤FM即R10FS，其粒度通常为0.00001～6毫米、一般为0.0001～3.5毫米、较佳者为0.001～2毫米。
进入一级热解反应过程R10的气提气R10FV，可以是任意一种温度、压力、组分组成等合适的气体，通常为水蒸气或氮气或不含氧气烟道气或净化脱油后的煤气或煤制合成气或半焦制合成气。
进入一级热解反应过程R10的第一固体热载体R10KS，通常为来自流化床烧焦反应过程R50的高温氧化半焦，其重量流量与粉煤R10FS重量流量的比值，根据需要确定，通常为0.5～30、一般为3～15、较佳者为5～10。
一级热解反应过程R10，使用的一级热解反应器R10E的设备型式根据需要确定，通常使用提升管式一级热解反应器。
气固分离段S10，通常使用离心分离式气固分离设备元件，可以形成1级或2级或多级串联操作的气固分离系统。
一段分离煤气S10PV中固体含量通常低于50克/立方米、一般低于10克/立方米、较佳者低于4克/立方米。
二级热解反应过程R20，其设备型式根据需要确定，通常使用立式下流式沉降器R20E。
二级热解反应器底部的气提气，通常选择惰性气体如蒸汽或氮气或无氧气的烟道气或净化煤气循环气或其它惰性气体。
关于沉降器R20E结构，其工艺功能是形成流化床、最好是形成散式流化床即膨胀床，沉降器R20E的内部空间大体分为三段：上段为低气速的气体脱固空间、中段为气速适宜的二级热解主反应空间、下段为气提段。
上段为低气速的气体脱固空间，因此，需要降低来自下部热解主反应空间的煤气的截面流速，也就是说要求降低气体流速即需要扩大截面面积，因此，通常上段即气体脱固空间的径向截面积大于中段即二级热解主反应空间的径向截面积。
中段为气速适宜的二级热解主反应空间，在此，一级热解半焦发生二级热解反应释放出煤气、焦油蒸汽；在一级热解半焦从上而下穿过二级热解主反应空间的过程中，随着温度的升高，一级热解半焦逐步释放煤气、焦油蒸汽，二级热解主反应空间的底部排出的半焦的释放煤气、焦油蒸汽的能力已经很小。
在气提段，自底部进入二级热解反应器下部气提段的的向上流动的气提气，通常通过气体分布器实现初期的均匀分布，由于该气体的作用是携带二级热解反应段底部半焦中包含的焦油气，因此，气提气的流量通常是较小的，从后续煤气加工利用角度讲气提气属于无效组分(水蒸气、氮气、烟气)或循环煤气，其数量应尽可能缩小，这样气提段的截面面积通常较小。实际上，气提段的截面面积通常小于二级热解主反应空间的截面面积。
排出气固分离系统S20的脱尘二级热解煤气S20V或R20PV中固体含量通常低于50克/立方米、一般低于10克/立方米、较佳者低于4克/立方米。
气体热载体V22V，可以是任意一种温度、压力、组分组成等合适的气体，通常为水蒸气或氮气或不含氧气烟道气或净化脱油后的煤气或煤制合成气或半焦制合成气。
流化床烧焦反应过程R50，流化床烧焦反应器R50E的设备型式根据需要确定，通常使用立式流化床烧焦反应器R50E。
根据需要，流化床烧焦反应过程R50，可以排出热氧化半焦R50PS产品或不排出热氧化半焦R50PS产品；排出的热氧化半焦R50PS可以通过间接换热器冷却回收热能后储存。
根据需要，流化床烧焦反应过程R50，可以设置循环氧化半焦物流R50RS取热器，循环氧化半焦物流R50RS通过间接换热器如蒸汽发生器外输热能冷却后返回流化床烧焦反应过程R50，此时，循环氧化半焦物流R50RS充当外输热能的热载体。
烟气YQ中固体含量通常低于50克/立方米、一般低于10克/立方米、较佳者低于4克/立方米。
在烧焦反应器R50E，大颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速，通常为0.1～2.5米/秒、一般为0.2～1.5米/秒、宜为0.3～1.0米/秒。
在烧焦反应器R50E，小颗粒焦段密相床的烧焦风气速，通常为0.01～1.0米/秒、一般为0.1～0.8米/秒、宜为0.2～0.4米/秒。
在烧焦反应器R50E，小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径，通常小于2.0为微米、一般小于1.0为微米、宜小于0.5为微米。
本发明的优点在于：
①对烧焦反应器内半焦颗粒，利用流化风的浮选功能，形成大粒度颗粒床与小粒度颗粒床，分别使用最佳的流化条件进行烧焦反应，或控制需要的最佳的烧焦速度；
可以显著降低烧焦反应器内烟气气固分离系统分离出的循环回流半焦物料流量；
②排出需要数量的大颗粒氧化半焦固体热载体和或排出需要数量的小颗粒氧化半焦固体热载体，灵活控制氧化半焦固体热载体的粒度分布；
③使用大颗粒氧化半焦固体热载体，可以降低热解反应产物中小颗粒半焦数量，减轻降低热解反应产物的气体脱固负荷。
对照例
陕西神木柠条塔煤质分析数据见表1，从表1可以看出，该煤炭属于特低灰、特低硫、高挥发份的长焰煤，属可分质利用的优质煤炭。
采用CN105602593A、CN105694933A方法，设置单级煤热解反应过程加工干燥后粉煤，粉煤粒径范围为0～2.0毫米，采用一级提升管热解反应过程R10，一级热解反应产物R10P进入布置于沉降器R20E内顶部空间的由粗旋、一级主旋、二级主旋组成的三级旋风分离器串联操作的气固分离系统S10分离为一段分离半焦S10PL和一段分离煤气S10PV，一段分离半焦S10PL进入下流式沉降器R20E与气提蒸汽逆流接触完成脱焦油气任务，沉降器R20E顶部稀相段排出的含尘煤气汇入气固分离系统S10的二级旋风分离器的入口。一段分离煤气S10PV中固体含量低于3克/立方米，通常为1.5～2.0克/立方米。
气固分离系统S10排出的煤气，经过冷却、分离，进行尘、气、油、水的分离和回收。回收的焦油的20℃密度为密度1.131～1.150吨/立方米，焦油收率(对粉煤R10FS的重量比例)为0.131～0.152。
沉降器排出的脱气二级热解半焦进入流化床烧焦反应器R50E，燃烧反应产生温度约为700℃的氧化热半焦，部分氧化热半焦作为一级提升管热解反应过程R10使用的第一固体热载体，部分氧化热半焦作为外取热器的热载体循环流动通过蒸汽发生器后返回流化床烧焦反应器R50E，剩余氧化热半焦排出流化床烧焦反应器R50E回收热能后储存。
表2为对照例操作条件。
实施例
实施例一
基于对照例，采用本发明单器错流两段烧焦方法，将粒径小于1.0微米特别是粒径小于0.5微米的半焦颗粒优先燃烧，第二烧焦段密相床排出的小颗粒氧化半焦，密闭气流输送至锅炉系统燃烧产生蒸汽，第一烧焦段密相床排出的大颗粒氧化半焦中粒径小于0.5微米的半焦颗粒重量含量低于3％，有利效果是：
①低烧了烧焦反应器内烟气气固分离系统分离出的循环回流半焦物料流量；
②使用大颗粒氧化半焦为第一固体热载体，控制了氧化半焦固体热载体的粒度分布；
③使用大颗粒氧化半焦为第一固体热载体，降低了热解反应产物中小颗粒半焦数量，减轻降低热解反应产物的气体脱固负荷。
实施例二
基于对照例，采用本发明双器逆流两段烧焦方法，将粒径小于1.5微米特别是粒径小于1.0微米的半焦颗粒优先燃烧，第二烧焦段密相床排出的小颗粒氧化半焦，密闭气流输送至锅炉系统燃烧产生蒸汽，第一烧焦段密相床排出的大颗粒氧化半焦中粒径小于1.0微米的半焦颗粒重量含量低于2％，有利效果是：
①低烧了烧焦反应器内烟气气固分离系统分离出的循环回流半焦物料流量；
②使用大颗粒氧化半焦为第一固体热载体，控制了氧化半焦固体热载体的粒度分布；
③使用大颗粒氧化半焦为第一固体热载体，降低了热解反应产物中小颗粒半焦数量，减轻降低热解反应产物的气体脱固负荷。
表1陕西神木柠条塔煤质分析数据
表2对照例操作条件
| 序号 | 项目 | 数据 |
| 1 | 一级热解反应过程R10E | |
| 1.1 | 一级热解反应过程R10底部压力，MPa绝对压力 | 0.180～0.186 |
| 1.2 | 一级热解反应过程R10顶部压力，MPa绝对压力 | 0.170～0.176 |
| 1.3 | 一级热解反应过程R10顶部温度，℃ | 465～475 |
| 1.4 | 粉煤R10FS粒径范围，毫米 | 0～2.0 |
| 1.5 | 粉煤R10FS温度，℃ | 120～130 |
| 1.6 | 第一固体热载体R10KS温度，℃ | 690～710 |
| 1.7 | 第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比 | 7.2～8.8 |
| 1.8 | 反应时间，秒 | 2.5～3.0 |
| 2 | 热解反应结果 | |
| 2.1 | 焦油收率，与粉煤R10FS重量比例 | 0.131～0.152 |
| 2.2 | 煤气产率，标准立方米/吨煤 | 72～85 |
| 2.3 | 半焦收率，与粉煤R10FS重量比例 | 0.651～0.752 |
| 2.4 | 焦油20℃密度，吨/立方米 | 1.131～1.150 |
| 3 | 流化床烧焦反应器R50E | |
| 3.1 | 底部压力，MPa绝对压力 | 0.200～0.210 |
| 3.2 | 顶部压力，MPa绝对压力 | 0.197～0.207 |
| 3.3 | 热载体半焦温度，℃ | 690～710 |
Claims (38)
1.一种含碳氢元素的粉料的热解烧焦系统的分段烧焦方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)在一级热解反应过程R10，使用流化床提升管热解反应器R10E，碳氢粉料R10FS、第一固体热载体R10KS自下部进入反应器R10E混合，在气体进料R10FV作用下通过提升管热解反应器R10E向上流动完成一级热解反应R10R转化为一级热解反应气固产物R10P；
(2)在分离段S10，一级热解反应气固产物R10P通过使用旋风分离器的分离系统分离为一段分离煤气S10PV和一段分离半焦S10PS；
(3)在二级热解反应过程R20，一段分离半焦S10PS进入二级热解反应过程R20的反应空间进行第二热解反应R20R，主体流向是自上而下流动；
二级热解半焦R20PS排出二级热解反应过程R20；
(4)在气固分离过程S20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过使用旋风分离器的分离系统S20分离为排出气固分离过程S20的脱尘二级热解煤气S20PV和半焦S20PS；
(5)在流化烧焦反应过程R50，基于二级热解半焦R20PS的半焦进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触发生流化床烧焦反应R50R产生高温半焦R50PS和烟气YQ，烟气YQ自上部空间排出流化烧焦反应过程R50；高温半焦R50PS排出流化烧焦反应过程R50；
流化烧焦反应过程R50，设置两个烧焦段，第一烧焦段密相床注入第一燃烧风，第二烧焦段密相床注入第二燃烧风；基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦段V5A，第一烧焦段V5A的密相床流出的至少一部分半焦颗粒进入第二烧焦段V5B的密相床；其中一个烧焦段密相床半焦颗粒的平均直径小于另一个烧焦段密相床半焦颗粒的平均直径；
⑥至少一部分流化烧焦反应过程R50排出的高温半焦R50PS，用作至少一部分一级热解反应过程R10使用的第一固体热载体R10KS。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的流化烧焦反应器R50E设置两个烧焦段，进行单器错流两段烧焦反应过程；
在烧焦反应器R50E的下部空间，分割出两个烧焦段的密相床烧焦区，两个密相床烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器S50即仅设置一套气固分离系统，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦段密相床，第一烧焦段密相床排出的烟气和第二烧焦区密相床排出的烟气一并进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由分离系统S50的旋风分离器料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦段密相床烧焦；第一烧焦段密相床顶部浮选出的小颗粒半焦溢流到第二烧焦区密相床中。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE各自设置一个烧焦段，进行双器逆流两段烧焦反应过程；
两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第一烧焦反应器设置上部烟气气固分离器S50，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；2个烧焦反应器上下重叠式布置；
基于二级热解半焦R20PS的半焦流入位于上方的第一烧焦反应器V5AE的密相床，利用第二烧焦反应器V5BE顶部排出的半焦细粉、含氧烟气和进入第一烧焦反应器V5AE的一次风烧去大部分细粉，至少一部分第一烧焦反应器V5AE密相床的大颗粒半焦流入位于下方的第二烧焦反应器V5BE，利用二次风进行烧焦，第二烧焦反应器V5BE的大部分细粉半焦被第二烟气携带进入第一烧焦反应器V5AE，第二烧焦反应器V5BE底部的氧化半焦为粗大中粒度的氧化半焦；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入位于上部的第一烧焦反应器V5AE的密相床，包括第二烧焦反应器V5BE烟气的第一烧焦反应器V5AE密相床排出的烟气进入第一烧焦反应器V5AE顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦反应器V5AE密相床烧焦；第一烧焦反应器V5AE密相床下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦反应器V5BE；
在第二烧焦反应器V5BE，来自第一烧焦反应器V5AE的大颗粒半焦进入第二烧焦反应器V5BED的密相床，与自下而上流动的第二燃烧风逆流接触进行烧焦，第二烧焦反应器V5BE密相床排出的第二烟气进入第一烧焦反应器V5AE底部密相床参第一烧焦反应器V5AE的烧焦并成为第一烟气的一部分。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的流化烧焦反应器R50E设置两个烧焦段，进行单器逆流两段烧焦反应过程；
在一个烧焦反应器R50E的下部空间，构造出两个上下重叠式布置的烧焦段，两个烧焦段分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦段的上部烟气公用烟气气固分离器S50即仅设置一套气固分离系统，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入位于上部的第一烧焦段密相床，包括第二烧焦段烟气的第一烧焦段密相床排出的烟气进入烧焦反应器R50E顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第一烧焦段密相床烧焦；第一烧焦段密相床下部的大颗粒半焦，因为重力大于流化风浮力而下落进入第二烧焦段；
在第二烧焦段，来自第一烧焦段密相床的大颗粒半焦进入第二烧焦段密相床，与自下而上流动的第二燃烧风逆流接触进行烧焦，第二烧焦段烟气进入第一烧焦段底部参第一烧焦区的烧焦并成为第一烟气的一部分。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，使用的两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE各自设置一个烧焦段，进行双器两段错流烧焦反应过程：
两个流化烧焦反应器V5AE、V5BE，分别设置燃烧风通道和分布器，仅第二烧焦反应器V5BE设置上部烟气气固分离器S50E，两个密相床烧焦区中的至少一个密相床烧焦区排出的至少一部分氧化半焦用作第一固体热载体R10KS；
基于二级热解半焦R20PS的半焦进入第一烧焦反应器V5AE密相床，第一烧焦反应器V5AE密相床排出的携带半焦颗粒的烟气进入第二烧焦反应器V5BE的顶部稀相床并进入使用旋风分离器的分离系统S50，至少一部分由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦反应器V5BE的密相床烧焦。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，气体进料R10FV提供流化动力，一级热解反应过程R10的至少大部分吸热量由第一固体热载体R10KS提供；
(4)在气固分离过程S20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过至少使用2级串联操作的旋风分离器的气固分离系统S20完成气固分离，所得脱尘二级热解煤气S20PV自二级热解反应过程R20反应空间上部排出，S20与S1至少部分共用。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自下列物料中的一种或几种，：
①低变质粉煤；
②高变质粉煤；
③油母页岩粉；
④其它在热解过程能够产生含油蒸汽的固体粉料。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS的粒径为0～2毫米。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(3)在二级热解反应过程R20，二级热解反应混合固体料R20R-MFS进入第二级热解反应过程R20，主体流向是自上而下流动，与供热的气体热载体进行多级逆流接触分离，使一级热解半焦产生升温效应进行第二热解反应R20R产生二级热解煤气和二级解热解半焦，并完成气固分离；二级热解反应过程R20的气固流动状态表现为散式流化床。
10.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(3)在二级热解反应过程R20使用的二级热解反应器R20E的下部，通入气提气以气体携带半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气S20PV中。
11.根据权利要求10所述方法，其特征在于：
气提气，选自煤气或氮气和或水蒸气和或无氧烟气。
12.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(5)流化烧焦反应过程R50，设置两个烧焦段，两个烧焦段的密相床各自排出一个氧化半焦BDP、氧化半焦SDP；氧化半焦BDP的平均颗粒直径，与氧化半焦SDP的平均颗粒直径不同；至少一部分一个氧化半焦BDP和或氧化半焦SDP用作第一固体热载体R10KS。
13.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，基于二级热解半焦R20PS的半焦进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触，发生流化床烧焦反应R50R，产生高温半焦R50PS和烟气YQ，烟气YQ自上部空间排出流化烧焦反应过程R50；高温半焦R50PS排出流化烧焦反应过程R50。
14.根据权利要求13所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气R50E-YQ，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统S50脱尘分离为烟气YQ和半焦粉尘R50-RS；烟气YQ自上部空间离开旋风分离系统S50排出流化烧焦反应过程R50。
15.根据权利要求13所述方法，其特征在于：
(5)在流化烧焦反应过程R50，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气R50E-YQ，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统S50脱尘分离为烟气YQ和半焦粉尘R50-RS；旋风分离系统S50的旋风分离器料腿排出的半焦粉尘R50-RS返回流化烧焦反应空间循环加工。
16.根据权利要求13所述方法，其特征在于：
设置外取热器R50-OUT-HX，排出流化烧焦反应过程R50的热半焦进入外取热器R50-OUT-HX与取热介质间接换热降低温度后，排出外取热器R30-OUT-HX。
17.根据权利要求13所述方法，其特征在于：
(6)设置外取热器R50-OUT-HX，来自流化烧焦反应过程R50的热半焦进入外取热器R50-OUT-HX与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器R50-OUT-HX的热半焦返回流化烧焦反应过程R30循环使用。
18.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(3)在二级热解反应过程R20，二级热解反应器同时也是沉降器。
19.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程R20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤R10FS重量的1～12％；
二级热解反应过程R20的粉焦R20PS挥发分为3～25％；
一级热解反应过程R10的焦油产量为R10PY、二级热解反应过程R2的焦油产量为R20PY与，定义KR＝R20PY/(R10PY+R10PY)，KR为0.05～0.50。
20.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，碳氢粉料R10FS的粒径为0～6毫米，碳氢粉料R10FS选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程R20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤R10FS重量的1～7％；
二级热解反应过程R20的粉焦R20PS挥发分为3～15％；
KR为0.05～0.30。
21.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，大颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速为0.1～2.5米/秒。
22.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，大颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速为0.2～1.5米/秒。
23.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，大颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速为0.3～1.0米/秒。
24.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速为0.01～1.0米/秒。
25.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速为0.1～0.8米/秒。
26.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的烧焦风气速为0.2～0.4米/秒。
27.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径小于2.0为微米。
28.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径小于1.0为微米。
29.根据权利要求1所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，粉煤R10FS的粒径为0～6毫米；
(5)在流化烧焦反应过程R50，小颗粒烧焦段密相床的半焦颗粒平均直径小于0.5为微米。
30.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间0.1～10s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应温度为400～500℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为1～30；
(2)在分离段S10，脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于50克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为460～700℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
31.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为低变质粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间1.0～6s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为430～470℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为3～15；
(2)在分离段S10，一脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于10克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～600℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
32.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
(1)在一级热解反应过程R10，含碳氢元素粉料R10FS为高挥发分的低变质粉煤；
一级热解反应过程R10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体R10KS为来自流化烧焦反应过程R50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程R10的操作条件为：反应时间2.5～4s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为440～460℃；
第一固体热载体R10KS的重量与粉煤R10FS重量比值为6～10；
(2)在气固分离过程S1，脱尘一段分离煤气S10PV中固体含量低于4克/立方米；
(3)在二级热解反应过程R20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～530℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气V22V进行焦油蒸汽汽提，气提气V22V通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程R20的二级热解煤气产物中；
(4)在二级热解反应气固产物的气固分离过程S20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
33.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
一级热解反应过程R10使用的提升管流化床热解反应器R10E与二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，组成组合设备。
34.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E与流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E，组成组合设备。
35.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
一级热解反应过程R10使用的提升管流化床热解反应器R10E、二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E、流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E，组成组合设备。
36.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器R50E的底部比二级热解器R20E的底部更低，二级热解器R20E排出的最终热解半焦依靠料位差流入流化床烧焦反应器R50E的底部。
37.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
二级热解反应过程R20使用的二级流化床热解反应器R20E，与流化烧焦反应过程R50使用的流化床烧焦反应过程R50E组成同轴式组合设备；
同轴式指的是，二级热解反应器R20E、流化床烧焦反应器R50E为同轴式立式组合设备，从空间位置关系讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器R50E的空间部分地包围着二级热解器R20E的空间；来自二级热解器R20E的底部空间的热解半焦通过立管和塞阀流入流化床烧焦反应器R50E的下部空间。
38.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14或15或16或17或18或19或20或21或22或23或24或25或26或27或28或29所述方法，其特征在于：
(1)一级热解反应过程R10的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计；
(2)二级热解反应过程R20的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计；
(5)流化烧焦反应过程R50的操作压力为：0.1～6.0MPa，以绝对压力计。
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|---|---|---|---|---|
| CN112048339A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-08 | 中科合成油技术有限公司 | 一种含固浆料的连续化处理方法及用于实施该方法的装置 |
| CN113088305A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 宁波连通设备集团有限公司 | 一种热载体直接给热式多级串并联湍动床热解提馏反应器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102585913A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-07-18 | 浙江大学 | 基于流化床热解技术的煤气焦油半焦蒸汽多联产方法 |
| CN103131448A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油页岩的流化床干馏方法和装置 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103131448A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油页岩的流化床干馏方法和装置 |
| CN102585913A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-07-18 | 浙江大学 | 基于流化床热解技术的煤气焦油半焦蒸汽多联产方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112048339A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-08 | 中科合成油技术有限公司 | 一种含固浆料的连续化处理方法及用于实施该方法的装置 |
| CN112048339B (zh) * | 2020-08-07 | 2023-09-12 | 中科合成油技术股份有限公司 | 一种含固浆料的连续化处理方法及用于实施该方法的装置 |
| CN113088305A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 宁波连通设备集团有限公司 | 一种热载体直接给热式多级串并联湍动床热解提馏反应器 |
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