CN114606024A - 一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了粉煤热解气固冷态分离技术领域的一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，所述加氢预处理装置的输出端通过管道和加氢反应器的输入端连接，所述加氢反应器的输出端通过管道和高温分离器的输入端连接，所述不可凝焦油储油罐的输出端通过管道和电捕焦油器的输入端连接，所述电捕焦油器的输出端通过管道和混合溶解罐的输入端连接，所述电捕焦油器的输出端通过管道和变压吸附装置的输入端连接，所述变压吸附装置的输出端通过管道和氢气储气罐的输入端连接，所述氢气储气罐的输出端通过管道和加氢反应器的输入端连接，将荒煤气中的可凝组分制成类煤浆物质，最后通过加氢反应制成各种油品，解决粉焦与热解油气分离困难的问题。

Description

一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法

技术领域

本发明涉及粉煤热解气固冷态分离技术领域，具体为一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法。

背景技术

机械化采煤中粉煤量约占70%，如何有效使用这部分粉煤有重要意义，其中粉煤热解技术是高效清洁利用粉煤的有效途径，目前，粉煤热解技术中存在一大难题，就是热解粉焦和热解油气的高温气固在线分离问题，粉煤热解过程中产生的挥发份含有可冷凝气体和不可冷凝气体，同时夹带浓度大、粒度小、粘附性很强的煤粉和焦粉等固体，除尘设备除不掉的粉尘，和冷凝下来的焦油气，形成粘稠状物质，会在管道中聚集，影响设备正常运转，此外，所得焦油含尘量较高，焦油品质低，为此，我们提出一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，包括粉煤筒仓，所述粉煤筒仓的输出端通过管道和预脱水装置的输入端连接，所述预脱水装置的输出端通过管道和一级还原气化装置的输入端连接，所述一级还原气化装置的输出端通过管道和二级还原气化装置的输入端连接，所述二级还原气化装置的输出端通过管道和热解炉输入端连接，所述热解炉的输出端通过管道分别和半焦冷却装置和荒煤气冷凝系统的输入端连接装配，所述半焦冷却装置的输出端和荒煤气冷凝系统的输出端均通过管道和焦油除灰分离系统的输入端连接，所述焦油除灰分离系统的输出端通过管道分别和高浓度水罐、不可凝焦油储油罐和可凝焦油存储罐的输入端连接，所述可凝焦油存储罐的输出端通过管道和混合溶解罐的输入端固定装配，所述混合溶解罐的输出端通过管道和加氢预处理装置的输入端连接装配，所述加氢预处理装置的输入端通过管道和溶剂储油罐的输出端连接装配，所述加氢预处理装置的输出端通过管道和加氢反应器的输入端连接，所述加氢反应器的输出端通过管道和高温分离器的输入端连接，所述高温分离器的输出端通过管道和气体净化器的输入端连接装配，所述高温分离器的输出端通过管道和常压蒸馏塔的输入端连接装配，所述常压蒸馏塔的输出端和减压蒸馏塔的输入端连接，所述不可凝焦油储油罐的输出端通过管道和电捕焦油器的输入端连接，所述电捕焦油器的输出端通过管道和混合溶解罐的输入端连接，所述电捕焦油器的输出端通过管道和变压吸附装置的输入端连接，所述变压吸附装置的输出端通过管道和氢气储气罐的输入端连接，所述氢气储气罐的输出端通过管道和加氢反应器的输入端连接，所述高浓度水罐的输出端通过管道和废热回收余热锅炉的输入端连接，所述变压吸附装置的输出端利用罗茨风机的作用通过管道和脱硫系统的输入端连接，所述脱硫系统的输出端通过管道和富气压缩系统的输入端连接，所述富气压缩系统的输出端通过管道和液化气储气罐的输入端连接。

气固冷态分离的方法步骤为：

步骤一：粉煤筒仓内的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置中进行烘干，烘干后的粉煤通过管道先后导入到一级还原气化装置和二级还原气化装置中进行气体还原反应，反应完全后的物料由出料装置导入到热解炉中进行热解处理，热解产生的半焦和荒煤气分别进入半焦冷却装置中产生半焦和荒煤气冷凝系统中进行冷却，荒煤气中含有可凝组分包括可凝性焦油、热解水等和不可冷凝气体等，同时夹带浓度大、粒度小、粘附性强的煤粉和焦粉等固体，由一级还原气化装置和二级还原气化装置产生的高温油气各自先后经过气固分离和油气冷却，冷却后的液体进入到焦油除灰分离系统中分别得到煤焦油和废水，并细分导流至可凝焦油存储罐、不可凝焦油储油罐和高浓度水罐中进行存储；

步骤二：不可凝焦油储油罐内的不可凝气体成分先经洗涤净化后经不凝组分输送管道导入到电捕焦油器，这样可以将不可凝组分中携带的焦油进行回收，电捕焦油器产生的焦油汇集后经焦油输送管道导入到混合溶解罐中，作为加氢源料，经净化后的不凝荒煤气经净化气输送管道导入到变压吸附装置中，这样能够在变压吸附装置中产生氢气和其余气体，氢气经氢气输送管道导入到氢气储气罐中作为加氢反应的氢源，其余的排出气体在罗茨风机的作用下，先进入脱硫系统进行脱硫吸附，再经富气压缩系统压缩，最后导入到液化气储气罐中进行存储；

步骤三：可凝焦油存储罐内的可凝组分夹带着煤粉、焦粉等固体物质经可凝组分输送管道导入到混合溶解罐中，且与来自溶剂储油罐的溶剂油混合后形成类煤浆物质，类煤浆物质先经输送管导入到加氢预处理装置中，类煤浆物质经预热、排渣后通过输送管道进入到加氢反应器中，加氢产物经输送管道导入到高温分离器中进行气液分离，气体组分经输送管道进入气体净化器中进行氢气组分回收，回收的氢气组分经输送管道导入到氢气储气罐中作为循环氢可以导入到加氢反应器中，高温分离器中的液体经输送管道依次导入到常压蒸馏塔和减压蒸馏塔中进行分离，最终分割成常压馏分油、低压馏分油等不同的馏分油产品；

步骤四：高浓度水罐中的废水能够导入到废热回收余热锅炉汇总进行余热回收。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明设计合理，通过一级还原气化装置和二级还原气化装置实现一级、二级气化还原来实现化学反应，一级还原气化装置内的物料停留时间在2h左右，提高气化还原反应，二级还原气化装置将剩余固体物料内部的挥发分充分气化还原，大大提高了反应效率，成倍提高了产量，然后先对荒煤气进行冷却，利用焦油除灰分离系统中分别得到煤焦油和废水，并细分导流至可凝焦油存储罐、不可凝焦油储油罐和高浓度水罐中进行存储，物质分离程度较高，易于收集；

2.本发明将粉煤热解荒煤气中的可冷凝组分和不可凝组分进行分离，可以将油气中夹带的浓度大、粒度小、粘附性很强的煤粉和焦粉等溶解在溶剂油中，可将荒煤气中的可凝组分制成类煤浆物质，最后通过加氢反应制成各种油品，解决粉焦与热解油气分离困难的问题，同时所得焦油以及粉焦等进一步通过加氢进行氢化处理，形成热值高和高附加值的油品，避免焦油直接作为产品排出，焦油含尘量高，焦油品质低的问题；

3.本发明变压吸附装置中的排出气体在罗茨风机的作用下，先进入脱硫系统进行脱硫吸附，再经富气压缩系统压缩，最后导入到液化气储气罐中进行存储，富气压缩系统的利用，整个装置分常压区、中压区、高压区，将常压区瞬间的压力变化变成高压区的压力微弱变化，从而保证整个反应系统的压力恒定，不凝组分在该工艺段进行了油洗、碱洗、精过滤等过程，成为清洁能源，净化后的不凝气体其主要成分为天然气、液化气和干气，热值接近天然气。

附图说明

图1为本发明工作流程图。

图中：1、粉煤筒仓；2、预脱水装置；3、一级还原气化装置；4、二级还原气化装置；5、荒煤气冷凝系统；6、焦油除灰分离系统；7、高浓度水罐；8、不可凝焦油储油罐；9、可凝焦油存储罐；10、混合溶解罐；11、加氢预处理装置；12、溶剂储油罐；13、加氢反应器；14、高温分离器；15、气体净化器；16、常压蒸馏塔；17、减压蒸馏塔；18、电捕焦油器；19、变压吸附装置；20、氢气储气罐；21、废热回收余热锅炉；22、罗茨风机；23、脱硫系统；24、富气压缩系统；25、液化气储气罐；26、热解炉；27、半焦冷却装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，包括粉煤筒仓1，粉煤筒仓1的输出端通过管道和预脱水装置2的输入端连接，预脱水装置2的输出端通过管道和一级还原气化装置3的输入端连接，一级还原气化装置3的输出端通过管道和二级还原气化装置4的输入端连接，二级还原气化装置4的输出端通过管道和热解炉26输入端连接，热解炉26的输出端通过管道分别和半焦冷却装置27和荒煤气冷凝系统5的输入端连接装配，半焦冷却装置27的输出端和荒煤气冷凝系统5的输出端均通过管道和焦油除灰分离系统6的输入端连接，焦油除灰分离系统6的输出端通过管道分别和高浓度水罐7、不可凝焦油储油罐8和可凝焦油存储罐9的输入端连接，可凝焦油存储罐9的输出端通过管道和混合溶解罐10的输入端固定装配，混合溶解罐10的输出端通过管道和加氢预处理装置11的输入端连接装配，加氢预处理装置11的输入端通过管道和溶剂储油罐12的输出端连接装配，加氢预处理装置11的输出端通过管道和加氢反应器13的输入端连接，加氢反应器13的输出端通过管道和高温分离器14的输入端连接，高温分离器14的输出端通过管道和气体净化器15的输入端连接装配，高温分离器14的输出端通过管道和常压蒸馏塔16的输入端连接装配，常压蒸馏塔16的输出端和减压蒸馏塔17的输入端连接，不可凝焦油储油罐8的输出端通过管道和电捕焦油器18的输入端连接，电捕焦油器18的输出端通过管道和混合溶解罐10的输入端连接，电捕焦油器18的输出端通过管道和变压吸附装置19的输入端连接，变压吸附装置19的输出端通过管道和氢气储气罐20的输入端连接，氢气储气罐20的输出端通过管道和加氢反应器13的输入端连接，高浓度水罐7的输出端通过管道和废热回收余热锅炉21的输入端连接，变压吸附装置19的输出端利用罗茨风机22的作用通过管道和脱硫系统23的输入端连接，脱硫系统23的输出端通过管道和富气压缩系统24的输入端连接，富气压缩系统24的输出端通过管道和液化气储气罐25的输入端连接。

气固冷态分离的方法步骤为：

步骤一：粉煤筒仓1内的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置2中进行烘干，烘干后的粉煤通过管道先后导入到一级还原气化装置3和二级还原气化装置4中进行气体还原反应，反应完全后的物料由出料装置导入到热解炉26中进行热解处理，热解产生的半焦和荒煤气分别进入半焦冷却装置27中产生半焦和荒煤气冷凝系统5中进行冷却，荒煤气中含有可凝组分包括可凝性焦油、热解水等和不可冷凝气体等，同时夹带浓度大、粒度小、粘附性强的煤粉和焦粉等固体，由一级还原气化装置3和二级还原气化装置4产生的高温油气各自先后经过气固分离和油气冷却，冷却后的液体进入到焦油除灰分离系统6中分别得到煤焦油和废水，并细分导流至可凝焦油存储罐9、不可凝焦油储油罐8和高浓度水罐7中进行存储；

步骤二：不可凝焦油储油罐8内的不可凝气体成分先经洗涤净化后经不凝组分输送管道导入到电捕焦油器18，这样可以将不可凝组分中携带的焦油进行回收，电捕焦油器18产生的焦油汇集后经焦油输送管道导入到混合溶解罐10中，作为加氢源料，经净化后的不凝荒煤气经净化气输送管道导入到变压吸附装置19中，这样能够在变压吸附装置19中产生氢气和其余气体，氢气经氢气输送管道导入到氢气储气罐20中作为加氢反应的氢源，其余的排出气体在罗茨风机22的作用下，先进入脱硫系统23进行脱硫吸附，再经富气压缩系统24压缩，最后导入到液化气储气罐25中进行存储；

步骤三：可凝焦油存储罐9内的可凝组分夹带着煤粉、焦粉等固体物质经可凝组分输送管道导入到混合溶解罐10中，且与来自溶剂储油罐12的溶剂油混合后形成类煤浆物质，类煤浆物质先经输送管导入到加氢预处理装置11中，类煤浆物质经预热、排渣后通过输送管道进入到加氢反应器13中，加氢产物经输送管道导入到高温分离器14中进行气液分离，气体组分经输送管道进入气体净化器15中进行氢气组分回收，回收的氢气组分经输送管道导入到氢气储气罐20中作为循环氢可以导入到加氢反应器13中，高温分离器14中的液体经输送管道依次导入到常压蒸馏塔16和减压蒸馏塔17中进行分离，最终分割成常压馏分油、低压馏分油等不同的馏分油产品；

步骤四：高浓度水罐7中的废水能够导入到废热回收余热锅炉21汇总进行余热回收。

本发明通过一级还原气化装置3和二级还原气化装置4实现一级、二级气化还原来实现化学反应，一级还原气化装置3内的物料停留时间在2h左右，提高气化还原反应，二级还原气化装置4将剩余固体物料内部的挥发分充分气化还原，大大提高了反应效率，成倍提高了产量，然后荒煤气冷凝系统5先对荒煤气进行冷却，利用焦油除灰分离系统6中分别得到煤焦油和废水，并细分导流至可凝焦油存储罐9、不可凝焦油储油罐8和高浓度水罐7中进行存储，物质分离程度较高，易于收集，并且将荒煤气中的可冷凝组分和不可凝组分进行分离，可以将油气中夹带的浓度大、粒度小、粘附性很强的煤粉和焦粉等溶解在溶剂油中，可将荒煤气中的可凝组分制成类煤浆物质，最后通过加氢反应制成各种油品，解决粉焦与热解油气分离困难的问题，同时所得焦油以及粉焦等进一步通过加氢进行氢化处理，形成热值高和高附加值的油品，避免焦油直接作为产品排出，焦油含尘量高，焦油品质低的问题，变压吸附装置19中的排出气体在罗茨风机22的作用下，先进入脱硫系统23进行脱硫吸附，再经富气压缩系统24压缩，最后导入到液化气储气罐25中进行存储，富气压缩系统24的利用，整个装置分常压区、中压区、高压区，将常压区瞬间的压力变化变成高压区的压力微弱变化，从而保证整个反应系统的压力恒定，不凝组分在该工艺段进行了油洗、碱洗、精过滤等过程，成为清洁能源，净化后的不凝气体其主要成分为天然气、液化气和干气，热值接近天然气。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，包括粉煤筒仓（1），其特征在于：所述粉煤筒仓（1）的输出端通过管道和预脱水装置（2）的输入端连接，所述预脱水装置（2）的输出端通过管道和一级还原气化装置（3）的输入端连接，所述一级还原气化装置（3）的输出端通过管道和二级还原气化装置（4）的输入端连接，所述二级还原气化装置（4）的输出端通过管道和热解炉（26）输入端连接，所述热解炉（26）的输出端通过管道分别和半焦冷却装置（27）和荒煤气冷凝系统（5）的输入端连接装配，所述半焦冷却装置（27）的输出端和荒煤气冷凝系统（5）的输出端均通过管道和焦油除灰分离系统（6）的输入端连接，所述焦油除灰分离系统（6）的输出端通过管道分别和高浓度水罐（7）、不可凝焦油储油罐（8）和可凝焦油存储罐（9）的输入端连接，所述可凝焦油存储罐（9）的输出端通过管道和混合溶解罐（10）的输入端固定装配，所述混合溶解罐（10）的输出端通过管道和加氢预处理装置（11）的输入端连接装配，所述加氢预处理装置（11）的输入端通过管道和溶剂储油罐（12）的输出端连接装配，所述加氢预处理装置（11）的输出端通过管道和加氢反应器（13）的输入端连接，所述加氢反应器（13）的输出端通过管道和高温分离器（14）的输入端连接，所述高温分离器（14）的输出端通过管道和气体净化器（15）的输入端连接装配，所述高温分离器（14）的输出端通过管道和常压蒸馏塔（16）的输入端连接装配，所述常压蒸馏塔（16）的输出端和减压蒸馏塔（17）的输入端连接，所述不可凝焦油储油罐（8）的输出端通过管道和电捕焦油器（18）的输入端连接，所述电捕焦油器（18）的输出端通过管道和混合溶解罐（10）的输入端连接，所述电捕焦油器（18）的输出端通过管道和变压吸附装置（19）的输入端连接，所述变压吸附装置（19）的输出端通过管道和氢气储气罐（20）的输入端连接，所述氢气储气罐（20）的输出端通过管道和加氢反应器（13）的输入端连接，所述高浓度水罐（7）的输出端通过管道和废热回收余热锅炉（21）的输入端连接，所述变压吸附装置（19）的输出端利用罗茨风机（22）的作用通过管道和脱硫系统（23）的输入端连接，所述脱硫系统（23）的输出端通过管道和富气压缩系统（24）的输入端连接，所述富气压缩系统（24）的输出端通过管道和液化气储气罐（25）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种粉煤热解中气固冷态分离的装置，其特征在于：气固冷态分离的方法步骤为：

步骤一：粉煤筒仓（1）内的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置（2）中进行烘干，烘干后的粉煤通过管道先后导入到一级还原气化装置（3）和二级还原气化装置（4）中进行气体还原反应，反应完全后的物料由出料装置导入到热解炉（26）中进行热解处理，热解产生的半焦和荒煤气分别进入半焦冷却装置（27）中产生半焦和荒煤气冷凝系统（5）中进行冷却，荒煤气中含有可凝组分包括可凝性焦油、热解水等和不可冷凝气体等，同时夹带浓度大、粒度小、粘附性强的煤粉和焦粉等固体，由一级还原气化装置（3）和二级还原气化装置（4）产生的高温油气各自先后经过气固分离和油气冷却，冷却后的液体进入到焦油除灰分离系统（6）中分别得到煤焦油和废水，并细分导流至可凝焦油存储罐（9）、不可凝焦油储油罐（8）和高浓度水罐（7）中进行存储；

步骤二：不可凝焦油储油罐（8）内的不可凝气体成分先经洗涤净化后经不凝组分输送管道导入到电捕焦油器（18），这样可以将不可凝组分中携带的焦油进行回收，电捕焦油器（18）产生的焦油汇集后经焦油输送管道导入到混合溶解罐（10）中，作为加氢源料，经净化后的不凝荒煤气经净化气输送管道导入到变压吸附装置（19）中，这样能够在变压吸附装置（19）中产生氢气和其余气体，氢气经氢气输送管道导入到氢气储气罐（20）中作为加氢反应的氢源，其余的排出气体在罗茨风机（22）的作用下，先进入脱硫系统（23）进行脱硫吸附，再经富气压缩系统（24）压缩，最后导入到液化气储气罐（25）中进行存储；

步骤三：可凝焦油存储罐（9）内的可凝组分夹带着煤粉、焦粉等固体物质经可凝组分输送管道导入到混合溶解罐（10）中，且与来自溶剂储油罐（12）的溶剂油混合后形成类煤浆物质，类煤浆物质先经输送管导入到加氢预处理装置（11）中，类煤浆物质经预热、排渣后通过输送管道进入到加氢反应器（13）中，加氢产物经输送管道导入到高温分离器（14）中进行气液分离，气体组分经输送管道进入气体净化器（15）中进行氢气组分回收，回收的氢气组分经输送管道导入到氢气储气罐（20）中作为循环氢可以导入到加氢反应器（13）中，高温分离器（14）中的液体经输送管道依次导入到常压蒸馏塔（16）和减压蒸馏塔（17）中进行分离，最终分割成常压馏分油、低压馏分油等不同的馏分油产品；

步骤四：高浓度水罐（7）中的废水能够导入到废热回收余热锅炉（21）汇总进行余热回收。

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