CN1935944A - 干式煤直接加氢裂解制油反应器及裂解制油工艺 - Google Patents
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Abstract
干式煤直接加氢裂解制油反应器及制备工艺，其反应器为立式圆柱形，上部和底分分别开有煤粉的入口和煤粉及煤渣的排出口，内部有层叠设置的隔板，将反应器内部分隔成多个扁平的空间；每个扁平空间内设刮板，刮板安装在垂直轴上；每块隔板上开有一个排料孔，排料孔的圆周位置自上而下按垂直轴转动的反向顺序错开，使煤粉进入反应器的顶部后，必须在每块隔板上绕约一周后落入下一块隔板。煤粉逐层流过每一块隔板后，到达反应器的最底部从煤粉及煤渣的排出口排出；热氢气进入反应器的每个扁平的空间，在反应器内与煤直接混合加热及反应，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出气口排出反应器。本发明能够连续长时间地工作，传热效率和可靠性高，且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及将煤直接加氢裂解制取燃料油的干式煤直接加氢裂解制油反应器及裂解制油工艺。
背景技术
目前国外发达国家开发的煤直接加氢裂解制油反应器采用鼓泡床反应器或强制循环悬浮床反应器；国内目前尚无煤直接加氢裂解制油的工业生产装置，国内最新公布的有关专利是“煤直接液化磁力刮刀环流反应器及其煤直接液化方法”，专利申请号：200510097409.0。上述反应器都有以下缺点：先要将煤磨细成煤粉与溶剂混合制成煤浆，然后用泵加压使煤浆在反应器，加热炉，管道中流动(下称“湿法”工艺)。由于煤浆是固液二相，存在的技术问题包括：(1)固液二相的物料在设备内流动时，流动快了对设备及管道的磨损加剧，使装置被迫停下来更换磨损部件，影响了工厂的长周期运行；物料流动慢了则容易结垢堵塞流道，尤其在加热炉管内，会因流速低而结垢结焦，使炉管壁温度升高，降低炉管的强度，给安全带来隐患，同时也影响传热的效果；(2)要进行溶剂及油与煤粉的分离，流程复杂，用现有的分离技术及设备难度大，运行成本也高；(3)由于煤的裂解反应温度在450摄氏度以上，为使溶剂不蒸发，反应需在几百个大气压以上的高压下进行，使设备投资及运行成本增加，安全性降低。
发明内容
本发明技术解决的问题是：克服现有的固液二相物料面临的技术问题，提供一种将煤直接加氢裂解制油反应装置，该装置能够连续长时间地工作，传热效率和可靠性提高，结构简单，成本低。
本发明的技术解决方案：为立式圆柱形，上部开有煤粉的入口，底部开有煤粉及煤渣的排出口，内部有层叠设置的隔板，将反应器内部分隔成多个扁平的空间，或将反应器自下而上分成若干段，每段有若干个扁平空间；每个扁平空间内至少有一块刮板，每块刮板安装在垂直轴上，垂直轴通过设在顶部或底部的驱动电机带动；每块隔板上开有一个排料孔，排料孔的圆周位置自上而下按垂直轴转动方向的反向顺序错开，使煤粉进入反应器的顶部后，必须逐层流过每一块隔板，并在每一块隔板上移动约一圆周后才能落到下一块隔板，最后到达反应器的最底部从煤粉及煤渣的排出口排出；反应器的侧壁开有氢气进气口及未反应氢气和反应产物混合气的出气口，热氢气进入每个扁平的空间，在反应器内与煤直接混合加热及反应，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出气口排出反应器。
干式煤直接加氢裂解制油工艺，其特征在于通过以下步骤实现：
(1)将未经加热的煤从上述的反应器中的煤粉入口进入；
(2)将热氢气从反应器壁的一侧进入各层隔板所形成的扁平空间，并从反应器壁的另一侧出口排出，反应器内的各扁平空间充满热的氢气，使进入反应器的煤粉能与热氢气充分直接接触传热及反应；也可以是将反应器自下而上分成若干段，每段有若干个扁平空间组成，段与段之间的进出气体是串联连接，每一段的各扁平空间的进出气体是并联连接，二种情况都是使反应器内的各扁平空间充满热的氢气，使进入反应器的煤粉能与热氢气充分直接接触传热及反应；
(3)各层扁平空间内的刮板的转动方向与自上而下的各块隔板上的开孔的顺序的方向相反，使煤粉进入反应器的第一层空间后必须在该扁平空间内在刮板的推动下移动近一个圆周后才能落入下一层扁平空间，以此类推，直至落到反应器的底部，并从煤粉排出口排出，改变刮板的转速就可以改变煤粉在反应器内的停留时间；
(4)在反应器内，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出气口排出反应器。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的反应器内有刮板机构，使煤在低的运动速度下也不堆积，对设备的磨损明显降低，装置连续运行的时间可以更长；
(2)煤粉不经加热炉加热直接进入特殊的反应器内与热的氢气裂解反应，加热煤粉所需要的热是通过与裂解反应所需的热氢气互相传热来获得，而加热物料及裂解反应所需的热是通过加热炉加热氢气及其他不易结垢及不易造成磨损的单相流体(液体或气体)来获得；
(3)煤粉不进加热炉加热，加热炉只加热反应用的氢气，使氢气在炉管中的流速可以明显加快，提高了炉子的传热效率及传热强度，炉管温度降低，安全系数提高；
(4)本发明的反应器结构也可以使煤的加氢裂解反应在无溶剂条件下进行，从而使反应也可以在常压或低压下进行，既降低了设备投资及运行成本，装置运行的可靠性也提高了；
(5)本发明的工艺中没有煤粉与溶液的固液二相物料的分离处理，使工艺处理更简单易行，投资更低；
(6)本发明的反应器中的煤粉依靠其自身的重力由反应器的入口流向出口，流动的快慢由控制反应器内的刮板的转速来实现；且煤粉在反应器内的反应时间通过调节刮板转速来控制，使操作的调控范围更宽。
附图说明
图1为本发明的反应器的结构及相应的制备工艺示意图；
图2为图1中反应器的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的反应器10，为立式圆柱形，上部开有煤粉的入口6，底部开有煤粉的排出口7，内部有层叠设置的隔板11，将反应器10内部分隔成多个扁平的空间；每个扁平空间内至少有一块刮板5(图1仅画出一块刮板，如果为多个刮板，各刮板之间的布置角为360度除以刮板块数，可以等分，也可以不等分，刮板的块数根据推料的要求选取，各刮板连接于垂直轴9上)，每个刮板5安装在垂直轴9上，垂直轴9通过设在顶部或底部的驱动电机8带动；每块隔板11上开有一个排料孔13，排料孔13的圆周位置自上而下按垂直轴9转动方向21的反向18顺序错开，如图2所示，煤粉从上一层隔板的排料孔垂直落到本层隔板上的19位置(19也是上一层隔板的排料孔位置)，刮板5在电机8及垂直轴9的驱动下沿转向21推动煤粉在隔板11上移动约一周，直到煤粉从该层隔板的排料孔位置13落下，垂直落到下层隔板上，而下层隔板的排料孔位置为20，它沿垂直轴转向21的反向18，较该层隔板排料孔13又移动了一小弧段距离，以此类推，使煤粉进入反应器10的顶部后，必须逐层流过每一块隔板11，并在每一块隔板11上移动约一圆周后才能落到下一块隔板，最后到达反应器10的最底部从煤粉的排出口7排出；反应器10的一侧开有氢气进气口12及未反应氢气和反应产物混合气的出气口3，热氢气14从一侧进入多个扁平的空间，在反应器10内与煤直接混合加热，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出气口3排出反应器。
本发明的制备工艺如下：
(1)将未经加热的煤粉从反应器10中的煤粉入口6进入，进入反应器10的煤可以加催化剂的，或可以不加催化剂，或可以加废塑料之类的增氢剂，或不加废塑料之类的增氢剂，或加秸杆之类的物质，或不加秸杆之类的物质；
(2)将热氢气14从反应器10的一侧12进入各层隔板11所形成的扁平空间，并从反应器10的另一侧壁出气口3排出使反应器10内的各扁平空间充满热的氢气，氢气和未反应的气体进入或排出扁平空间为并联连接，也可以是将反应器10自下而上分成若干段，每段有若干个扁平空间组成，段与段之间的进出气体是串联连接，每一段的各扁平空间的进出气体是并联连接，使进入反应器10的煤粉能与热氢气充分直接接触传热及反应；热氢气14进入反应器前在加热炉中加热升高温度，或通过与其他介质换热升高温度，其温度为450至900摄氏度；此外，参加反应的氢气可循环使用，或一次通过。
(3)各层扁平空间内的刮板5的转动方向21与自上而下的各块隔板11上的开孔13的顺序的方向18相反，使煤粉进入反应器10的第一层空间后必须在该扁平空间内在刮板5的推动下移动近一个圆周后才能落入下一层扁平空间，以此类推，使煤粉进入反应器10的顶部后，必须逐层流过每一块隔板11，并在每一块隔板11上移动约一圆周后才能落到下一块隔板，最后到达反应器10的最底部从煤粉的排出口7排出。
(4)在反应器10内，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出气口3排出反应器10；在反应器10中煤与热氢气的反应在常压下进行，或在有压力下进行，反应器10的外壳加热，或不加热均可。
(5)从反应器10出气口3排出的气体进入冷却系统1及分离系统2，将反应产物4与未反应的氢气22分开，氢气经压缩机15加压并与补充氢气16混合后循环使用，反应产物4去炼油装置。
Claims (10)
1、干式煤直接加氢裂解制油反应器，其特征在于：为立式圆柱形，上部开有煤粉的入口(6)，底部开有煤粉及煤渣的排出口(7)，内部有层叠设置的隔板(11)，将反应器(10)内部分隔成多个扁平的空间，或将反应器(10)自下而上分成若干段，每段有若干个扁平空间；每个扁平空间内至少有一块刮板(5)，每块刮板(5)安装在垂直轴(9)上，垂直轴(9)通过设在顶部或底部的驱动电机(8)带动；每块隔板(11)上开有一个排料孔(13)，排料孔(13)的圆周位置自上而下按垂直轴(9)转动方向(21)的反向(18)顺序错开，使煤粉进入反应器(10)的顶部后，必须逐层流过每一块隔板(11)，并在每一块隔板(11)上移动约一圆周后才能落到下一块隔板，最后到达反应器(10)的最底部从煤粉及煤渣的排出口(7)排出；反应器(10)的侧壁开有氢气进气口(12)及未反应氢气和反应产物混合气的出气口(3)，热氢气(14)进入每个扁平的空间，在反应器(10)内与煤直接混合加热及反应，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出气口(3)排出反应器(10)。
2、根据权利要求1所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器，其特征在于：改变所述的刮板(5)转速即可改变煤粉在反应器(10)内的停留时间。
3、根据权利要求1所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器，其特征在于：所述的反应器(10)是一个或多个串联。
4、根据权利要求1所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器，其特征在于：所述的热氢气(14)进入反应器(10)前在加热炉中加热升高温度，或通过与介质换热装置升高温度，温度为450至900摄氏度之间。
5、根据权利要求1所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器，其特征在于：所述的反应器(10)的每一个扁平空间，其进入的氢气及排出的未反应氢气和反应产物混合气体为并联连接；或反应器(10)中段与段之间的进出氢气为串联连接，每一段的各扁平空间的进出气体是并联连接。
6、干式煤直接加氢裂解制油反应器涉及的制备工艺，其特征在于通过以下步骤实现：
(1)将未经加热的煤从权利要求1所述的反应器(10)中的煤粉入口(6)进入；
(2)将热氢气(14)从反应器(10)的侧壁(12)进入，并从对面侧壁出气口(3)排出，反应器(10)内的各扁平空间充满热的氢气，使进入反应器(10)的煤粉能与热氢气充分直接接触传热及反应；
(3)各层扁平空间内的刮板(5)的转动方向(21)与自上而下的各块隔板(11)上的开孔(13)的顺序的方向(18)相反，使煤粉进入反应器(10)的第一层空间后必须在该扁平空间内在刮板(5)的推动下移动近一个圆周后才能落入下一层扁平空间，以此类推，直至落到反应器(10)的底部，并从煤粉排出口(7)排出，改变刮板(5)的转速就可以改变煤粉在反应器(10)内的停留时间；
(4)在反应器(10)内，热氢气与煤粉的反应的产物为气态，它随未反应完的氢气一起从出口(3)排出反应器(10)；
7、根据权利要求6所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器涉及的制备工艺，其特征在于：在所述的步骤(4)后还有循环使用氢气的步骤：从反应器(10)出口(3)排出的气体进入冷却系统(1)及分离系统(2)，将反应产物(4)与未反应的氢气(22)分开，氢气经压缩机(15)加压并与补充氢气(16)混合后循环使用，反应产物(4)去炼油装置。
8、根据权利要求6所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器涉及的制备工艺，其特征在于：所述的反应器(10)的每一个扁平空间，其进入的氢气及排出的未反应氢气和反应产物混合气体为并联连接；或反应器(10)中段与段之间的进出氢气为串联连接，每一段的各扁平空间的进出气体是并联连接。
9、根据权利要求6所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器涉及的制备工艺，其特征在于：所述的进入反应器(10)的煤加催化剂，或不加催化剂，或加废塑料之类的增氢剂，或不加废塑料之类的增氢剂，或加秸杆之类的物质，或不加秸杆之类的物质。
10、根据权利要求6所述的干式煤直接加氢裂解制油反应器涉及的制备工艺，其特征在于：在所述的反应器(10)中煤与热氢气的反应在常压下进行，或在有压力下进行。
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