CN108865306A - 一种排焦及成浆耦合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排焦及成浆耦合工艺，包括：将占排焦总量比例较大的炉底排半焦经水激冷后，再经湿磨操作，得到预设浓度的粗颗粒水焦浆；对占排焦总量比例较小的炉侧排出的飞灰半焦收集后，对其进行干磨操作，得到细颗粒干半焦；将粗颗粒水焦浆和细颗粒干半焦混合制成水焦浆成品或水焦浆半成品。本发明中，通过将气化炉中的半焦进行两路排焦，最后将一路得到的湿磨浆料与另一路得到的干磨细粉混合成浆，制得水焦浆半成品或成品。将两路半焦以不同的占比量进行分配，有利于直接实现粒度级配，简化工艺流程的同时也更充分的实现了水焦浆的提浓。尤其是，将占排焦总量较大的半焦的湿法排放，将半焦的排放、冷却与半焦制浆相结合，简化了工艺流程。

Description

一种排焦及成浆耦合工艺

技术领域

本发明涉及半焦成浆技术领域，具体而言，涉及一种排焦及成浆耦合工艺。

背景技术

在煤炭的分质分级利用中，常使用气流床热解或不完全气化的方法，在5-7Mpa的高压和500-1000℃高温下，将煤炭转化为气、液、固三相产物，其中固相产物为低挥发分、低硫、高碳含量、具有成浆性的高价值半焦。由于反应过程中碳转化率一般不超过50％，因此得到的半焦量相当于原料煤量的一半或一半以上，因此半焦的冷却、排放和利用决定了技术的先进性和经济性。

从反应得到半焦，到制备合格的水焦浆，需要经过高温高压干法排焦、多段降温泄压、长距离固体输送、半焦存储、半焦干磨和半焦制浆等工序，整个工艺流程过于复杂，且控制和工业放大困难。

具体地，在干法排焦的过程中，由于高温高压下机械阀门易出现磨蚀泄露，难以应用；而非机械阀门排焦时又因为半焦具有低密度、多空隙的性质，导致控制较为困难。同时，由于不完全气化或热解过程中的低碳转化率和半焦产物低密度的特性，导致其固相产物体积是同规模完全气化固相产物体积的10倍以上，这使得常规换热设备体积庞大、换热效率低、半焦输送及储存困难，不利于工业放大。另外，通过半焦制浆工序制得的半焦浆浓度偏低，需要提浓，目前，浆料的提浓方式有干法细磨和粒度级配两种方法，干法细磨需要由干磨机、气体抽引装置和过滤装置等组成的庞大干磨系统；粒度级配需要将半焦分流后各自研磨再混合，两种工艺均比较复杂，不利于工业放大。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种排焦及成浆耦合工艺，旨在解决现有技术中干法排焦困难及半焦制浆工艺复杂，不利于工业放大和应用的问题。

一个方面，本发明提出了一种排焦及成浆耦合工艺，将气化反应生成的一部分半焦从气化炉底部排出，另一部分从气化炉侧部排出，其中，从所述气化炉底部排出的半焦占排焦总量的比例大于从所述气化炉侧部排出的半焦占排焦总量的比例；将所述炉底排出的半焦经水激冷后，再经湿磨操作，得到预设浓度的粗颗粒水焦浆；对所述炉侧排出的飞灰半焦收集后，再对其进行干磨操作，得到细颗粒干半焦；将所述粗颗粒水焦浆和所述细颗粒干半焦混合制成水焦浆成品或水焦浆半成品。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，从所述气化炉底部排出的半焦占排焦总量的(2/3-3/4)，从所述气化炉侧部排出的飞灰半焦占排焦总量的(1/4-1/3)。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，对所述炉底排出的半焦进行激冷时所用的水量大于制备所述水焦浆成品所需的水量。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，所述炉底排出的半焦经激冷水冷却后温度降至(40-100)℃。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，所述炉底排出的半焦经水激冷后，通过泄压后再进行湿磨操作。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，对所述炉底排出的半焦进行湿磨操作时，加入适量分散剂。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，所述粗颗粒水焦浆的浓度为所述水焦浆成品浓度的40％-60％。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，所述炉侧排出的飞灰半焦经飞灰半焦收集系统分离后压力降至常压、温度降至(40-100)℃。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，所述粗颗粒水焦浆经过滤后与所述细颗粒干半焦进行捏混操作得到水焦浆半成品。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，经过滤后得到的半焦滤饼中，固体半焦的质量含量大于60％。

进一步地，上述排焦及成浆耦合工艺中，所述水焦浆半成品中水的质量含量为水焦浆成品中水的质量含量的30％～60％。

本发明中提供的排焦及成浆耦合工艺，通过将气化炉中的半焦进行两路排焦，其中，将占排焦总量比例较大的从炉底排出的半焦依次进行直接激冷、湿法排放与湿磨操作得到湿磨浆料；同时，将占排焦总量比例较小的飞灰半焦从炉侧排出后通过干磨操作得到干磨细粉；最后将湿磨浆料与干磨细粉混合成浆，制得水焦浆半成品或成品。将两路半焦以不同的占比量进行分配，有利于直接实现粒度级配，简化工艺流程的同时也更充分的实现了水焦浆的提浓。尤其是，将占排焦总量比例较大的半焦的湿法排放、冷却与半焦制浆相结合，与现有技术相比，省去了半焦的干法输送和存储工序，简化了工艺流程，有利于工业放大和应用，也使部分气化或热解工艺的整体工艺得到了优化。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的排焦及成浆耦合工艺流程图；

图2为本发明实施例中制备水焦浆半成品的工艺流程图；

图3为本发明实施例中制备水焦浆半成品的流程框图；

图4为本发明实施例中制备水焦浆成品的工艺流程图；

图5为本发明实施例中制备水焦浆成品的流程框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1，本发明实施例的排焦及成浆耦合工艺包括：

步骤S1，将气化反应生成的一部分半焦从气化炉底部排出，另一部分从气化炉侧部排出，其中，从所述气化炉底部排出的半焦占排焦总量的比例大于从所述气化炉侧部排出的半焦占排焦总量的比例。

具体而言，原煤加氢气化或热解后，产生了低密度、高孔隙率的固体半焦。为了满足后续湿磨工艺和干磨工艺的处理条件以及实现粒度级配，需对占排焦总量比例较大的部分半焦进行激冷后进行湿磨工艺，对占排焦总量比例较小的飞灰半焦进行干磨工艺。为了能较好的实现粒度级配，优选的，从气化炉底部排出的半焦占排焦总量的(2/3-3/4)，从气化炉侧部排出的飞灰半焦占排焦总量的(1/4-1/3)。

步骤S2，将所述炉底排出的半焦经水激冷后，再经湿磨操作，得到预设浓度的中浓度粗颗粒水焦浆。

具体而言，为了达到较好的激冷效果，对炉底排出的半焦进行激冷时所用的水量大于制备水焦浆成品所需的水量，将炉底排出的半焦与激冷水混合后可将其温度降低至(40-100)℃。优选的，可以将炉底排出的半焦与激冷水混合物的温度降低至(40-60)℃，以利于后续制浆工艺的进行。由于激冷后的粗颗粒半焦的压力仍然较大，而后续的湿磨工艺及成浆工艺均在常温常压下进行，因此需要经过泄压后再进行湿磨操作。湿磨操作即将炉底排出的半焦和水加入湿磨设备中，使半焦颗粒在破碎的同时成浆，湿磨过程中可以向湿磨设备中加入适量分散剂，有助于半焦颗粒在水中的分散，并与水充分混合，分散剂可以为现有成浆技术中任意一种能起到均匀分散粗颗粒半焦的分散剂。湿磨设备可以为棒磨机等设备。湿磨操作中，可以根据物料级配要求调整半焦的粒度。一般而言，经过湿磨操作后的半焦粒度相对于炉侧排出的飞灰半焦较大，因此得到了预设浓度的粗颗粒水焦浆，该粗颗粒水焦浆的浓度为水焦浆成品浓度的40％-60％。

步骤S3，对炉侧排出的飞灰半焦收集后，再对其进行干磨操作，得到细颗粒干半焦。

具体而言，原煤加氢气化或热解后，由气化炉侧部排出的半焦为气相带出的小颗粒半焦。炉侧排出的飞灰半焦经飞灰半焦收集系统分离后压力降至常压、温度降至(40-100)℃；优选的，温度可以降低至(40-60)℃，以利于后续制浆工艺的进行。由于飞灰半焦的量较少，因此，对其进行干磨操作所需要的干磨系统较小。本发明实施例中对飞灰半焦收集系统的结构形式不做具体要求，只需要满足该系统能从接近300℃的高压合成气中将飞灰半焦分离出来，并将其压力降压至常压，温度降至100℃以下即可。例如飞灰半焦收集系统可以包括：飞灰分离器、粗煤气过滤器和飞灰锁斗。高压合成气经分离器得到的飞灰半焦进入飞灰锁斗中，高压合成气中的粗煤气进入粗煤气过滤器过滤后得到的少量飞灰半焦也一起进入飞灰锁斗中，在其中经泄压降温后方可进行后续的干磨工艺。

需要说明的是，步骤S2和步骤S3不分先后顺序，可以同时进行。

步骤S4，将所述粗颗粒水焦浆和所述细颗粒干半焦混合制成水焦浆成品或水焦浆半成品。

实际中，可以根据需要对粗颗粒水焦浆和细颗粒干半焦进行不同的处理以得到不同的产品。在一种实施方式中，可以将粗颗粒水焦浆和细颗粒干半焦直接输入成浆罐中，经搅拌成浆。粗颗粒水焦浆有利于细颗粒干半焦迅速润湿，加快了成浆速率，且成浆过程无需额外加水，节约了能源；而细颗粒干半焦的存在，实现了半焦成浆的粒度级配，提高了成浆浓度。得到的水焦浆为成品水焦浆，可泵送至水煤浆气化炉装置，就地使用。

需要说明的是，上述粗颗粒和细颗粒是相对而言的，具体颗粒大小可根据半焦成浆的粒度级配要求进行调整。

在另一种实施方式中，粗颗粒水焦浆经过滤后与细颗粒干半焦进行捏混操作得到水焦浆半成品。粗颗粒水焦浆通过泵送至半焦浆过滤器，过滤除去大部分水分，得到含水量较低的半焦滤饼，该滤饼中固体半焦的质量含量大于60％。将粗颗粒水焦浆经过滤后与细颗粒干半焦加入捏混机，实现粒度级配并进行捏混，在捏混过程中，可根据不同半焦的成浆性能差别，选择是否再次加入分散剂或少量水以使半焦得到充分的分散。捏混后得到的水焦浆半成品中，水和分散剂与半焦混合均匀，其中水的质量含量为水焦浆成品中水的质量含量的30％～60％，且基本无流动性，可装袋长距离运输。需要制浆使用时，只需要加入少量水并进行搅拌，即可得快速得到成品水焦浆。

上述显然可以得出，本实施例中提供的排焦及成浆耦合工艺，通过将气化炉中的半焦进行两路排焦，其中，将占排焦总量比例较大的从炉底排出的半焦依次进行直接激冷、湿法排放与湿磨操作得到湿磨浆料；同时，将占排焦总量比例较小的飞灰半焦从炉侧排出后通过干磨操作得到干磨细粉；最后将湿磨浆料与干磨细粉混合成浆，制得水焦浆半成品或成品。将两路半焦以不同的占比量进行分配，有利于直接实现粒度级配，简化工艺流程的同时也更充分的实现了水焦浆的提浓。尤其是，将占排焦总量较大的半焦的湿法排放、冷却与半焦制浆相结合，与现有技术相比，省去了半焦的干法输送和存储工序，简化了工艺流程，有利于工业放大和应用，也使部分气化或热解工艺的整体工艺得到了优化。

本发明提供的工艺方法适用于固相产物中有大量半焦生成的部分气化或热解工艺，以下以加氢气化为例，对本发明进行详细说明：

参阅图2和图3，其示出了本发明一种实施例的具体过程：原煤进入气化炉1中进行加氢气化，气化炉优选三段式气化炉，但不限于此。原煤进入反应段11，在温度超过700℃，压力超过4Mpa的条件下进行高温高压条件下的气化反应，得到的高温高压合成气和半焦进入废锅段12，通过与锅炉水间接换热，制得饱和蒸汽，同时使高温半焦和合成气降温至300℃以下。

大部分降温后的半焦，通常为较大颗粒半焦即粗颗粒半焦，粗颗粒半焦进入激冷段13，经激冷口14喷入的水激冷，并在激冷段13底部形成一定液位，激冷过程中炉底排半焦和水进行初步混合。激冷后的炉底排半焦温度可降至100℃以下，将其通过半焦锁斗2泄压后输送至棒磨机3中，从棒磨机3入口加入制浆用分散剂，炉底排半焦和水在棒磨机3中湿磨成浆，由于湿磨后的半焦粒度较大，所以此处得到的是粗颗粒水焦浆，其浓度为水焦浆成品浆料浓度的40％-60％，半焦粒度可以根据物料级配要求调整。粗颗粒水焦浆通过一级罐离心泵4输送至半焦浆过滤器7，再经过滤除去大部分水分，得到含水量较低的半焦滤饼，滤饼中固体含量大于60％。

少部分炉侧排出的飞灰半焦随合成气从废锅段12下方的合成气出口排出，其中大部分的飞灰进入飞灰分离器51进行分离、少量飞灰进入粗煤气过滤器52进行过滤，经分离和过滤得到的飞灰经飞灰锁斗53泄压降温后输送至半焦磨机6中，再对飞灰进行干磨操作得到细颗粒磨干半焦。

将粗颗粒半焦滤饼和细颗粒磨干半焦混合加入捏混机8中，实现粒度级配，并进行捏混，可根据不同半焦的成浆性能差别，选择是否再次加入分散剂或少量水以促进成浆。捏混后得到水焦浆半成品中，水、分散剂与半焦混合均匀，水分含量仅相当于成品水焦浆水含量的30％～60％。需要制浆使用时，只需要加入少量水并进行搅拌，即可得快速得到水焦浆成品。

参阅图4和图5，其示出了本发明另一种实施例的具体过程：炉底排半焦的湿法排放和湿磨成浆过程；以及炉侧排出的飞灰半焦的冷却、泄压和干磨过程，均与上述实施例中的工艺过程相同，此处不再赘述。区别在于，粗颗粒水焦浆无需过滤，直接将其通过一级罐离心泵4输送至半焦成浆罐9，在成浆罐9中与细颗粒干半焦混合，搅拌成浆，得到能够就地使用的水焦浆成品，经二级罐离心泵10输出至后续系统中。

综上，本发明提供的排焦及成浆耦合工艺，将气化炉中的半焦进行两路排焦，将炉底排出的半焦依次进行直接激冷、湿法排放与湿磨操作得到湿磨浆料；将炉侧排出的飞灰半焦通过干磨操作得到干磨细粉，最后将湿磨浆料与干磨细粉混合成浆，制得水焦浆半成品或成品，省去了半焦的干法输送、存储工序，优化了工艺流程，并且可以实际需要制取所需要的水焦浆产品，有利于工业放大和应用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，包括：

将气化反应生成的一部分半焦从气化炉底部排出，另一部分从气化炉侧部排出，其中，从所述气化炉底部排出的半焦占排焦总量的比例大于从所述气化炉侧部排出的半焦占排焦总量的比例；

将所述炉底排出的半焦经水激冷后，再经湿磨操作，得到预设浓度的粗颗粒水焦浆；

对所述炉侧排出的飞灰半焦收集后，再对其进行干磨操作，得到细颗粒干半焦；

将所述粗颗粒水焦浆和所述细颗粒干半焦混合制成水焦浆成品或水焦浆半成品。

2.根据权利要求1所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，从所述气化炉底部排出的半焦占排焦总量的(2/3-3/4)，从所述气化炉侧部排出的飞灰半焦占排焦总量的(1/4-1/3)。

3.根据权利要求1所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，对所述炉底排出的半焦进行激冷时所用的水量大于制备所述水焦浆成品所需的水量。

4.根据权利要求1所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述炉底排出的半焦经激冷水冷却后温度降至(40-100)℃。

5.根据权利要求1所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述炉底排出的半焦经水激冷后，通过泄压后再进行湿磨操作。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，对所述炉底排出的半焦进行湿磨操作时，加入适量分散剂。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述粗颗粒水焦浆的浓度为所述水焦浆成品浓度的40％-60％。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述炉侧排出的飞灰半焦经飞灰半焦收集系统分离后压力降至常压、温度降至(40-100)℃。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述粗颗粒水焦浆经过滤后与所述细颗粒干半焦进行捏混操作得到水焦浆半成品。

10.根据权利要求9所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述粗颗粒水焦浆经过滤后得到的半焦滤饼中，固体半焦的质量含量大于60％。

11.根据权利要求9所述的排焦及成浆耦合工艺，其特征在于，所述水焦浆半成品中水的质量含量为水焦浆成品中水的质量含量的30％～60％。