CN203065402U - 一种煤粉干馏装置 - Google Patents

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宋军
胡庆文
牛玉梅
刘跃
张洪慧
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Abstract

一种煤粉干馏装置,它涉及一种用于煤粉干馏的设备,以解决现有煤流化干馏技术存在热载体与煤粉在混合器中混合不理想的问题。热载体立管、半焦输送管、排料立管和取热立管的输出端均设置在烧炭器内的下部,取热立管的输入端与增压机连接,排料立管的输入端与排料管连接,半焦输送管的输入端与增压机连接,干馏反应器与烧炭器等高立式并列设置,干馏反应器的下端通过半焦下降立管与半焦输送管连接,热载体立管的输出端与提升管反应器连接,提升管反应器的输出端设置在密相段中,提升管反应器的输入端与干气进管连接,主风管的一端设置在烧炭器密相床中且与主风分布器连接,主风管的输入端与辅助燃烧器连接。本实用新型用于粒径≤5mm的煤粉干馏。

Description

一种煤粉干馏装置
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及一种用于煤粉干馏的设备。
背景技术
[0002] 由于世界原油资源的日益匮乏和日益高涨的油价,世界各国都在积极寻找石油替代资源,利用富含有机质的煤通过干馏技术生产煤制油替代石油资源已成为重要补充方案。我国是富煤少油的能源结构,煤占约70%的比重。能源消费的主导地位决定实现煤炭高效洁净利用,是解决我国燃煤污染、石油短缺,实现资源、能源、环境整体优化与可持续发展的重要途径。大部分煤富含有机质,在隔绝空气条件下经加热到480°C〜900°C干馏可得液态焦油、固态半焦、气态干馏气。通过干馏生产的油属原料油,可经加氢产燃料油,亦可深加工生产精细化工产品。
[0003] 干馏是化工原料重要的生产方式,与煤气化方式相比,提高了煤中氢的利用率,同直接液化相比,大大降低投资和技术难度。
[0004] 煤经加热(500°C左右)干馏后,所含有机质分解生成低温煤焦油、干馏气和煤半焦;煤焦油可进一步加工生产汽、柴油等车用燃料,及深加工为精细化工原料。我国煤含油量(格金法)大多在5〜20%。因此,合理利用我国煤资源可以在一定程度上缓解石油资源短缺现状。
[0005]目前,本领域常用的煤流化干馏技术采用的是鲁奇〜鲁尔煤气工艺方法(LurgiRuhrgas)和大连理工大学固体热载体干馏法(DG新法),这两种方法很相似,工艺流程为粒度小于6_的煤粉与焦炭热载体混合之后,在重力移动床直立反应器中进行干馏。产生的煤气和焦油蒸气引至气体净化和焦油回收系统,循环的焦炭部分离开直立炉用风动输送机提升加热,并与废气分离后作为热载体再返回到直立炉。在常压下进行热解得到热值为26〜32MJ/m3的煤气、半焦以及煤基原油。该方法虽然油收率高,干馏气热值高,动力消耗小。但也存在高温螺旋机械混合器结构复杂,金属成本高;热载体与煤粉在混合器中混合不理想,需长时间传热保证干馏效果;同时设备磨损严重,易堵塞,单器处理量受限。
实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是为解决现有煤流化干馏技术存在热载体与煤粉在混合器中混合不理想,需长时间传热保证干馏效果的问题,而提供一种煤粉干馏装置。
[0007] 本实用新型的是通过以下技术方案来实现的:
[0008] 煤粉干馏装置包括半焦储罐、半焦冷却器、排料管、原料罐、下料机、原料管、主风机、第一多级旋分器、烧炭器、烧炭器密相床、主风分布器、热载体立管、半焦输送管、排料立管、主风管、辅助燃烧器、半焦斜管、取热器、提升管反应器、第二多级旋分器、干馏反应器、半焦下降立管、增压机、烟气机、取热立管、干气进管和汽提蒸汽器,第一多级旋分器设置在烧炭器内的上部,烧炭器密相床设置在烧炭器内的中部,热载体立管、半焦输送管、排料立管和取热立管的输出端均设置在烧炭器内的下部,取热立管的输入端与增压机连接,取热器的一端与取热立管连接,取热器的另一端半焦斜管与烧炭器密相床连接,排料立管的输入端与排料管连接,排料管的输入端与烟气机连接,排料管的输出端与半焦冷却器连接,半焦冷却器与半焦储罐连接,半焦输送管的输入端与增压机连接,干馏反应器与烧炭器等高立式并列设置,干馏反应器由上至下分为稀相段、密相段和汽提段,第二多级旋分器设置在稀相段中,汽提蒸汽器设置在汽提段中,干馏反应器的下端通过半焦下降立管与半焦输送管连接,热载体立管的输出端与提升管反应器连接,提升管反应器的输出端设置在密相段中,提升管反应器的输入端与干气进管连接,原料罐与下料机连接,下料机通过原料管与干气进管连接,主风管的输出端设置在烧炭器密相床中且与主风分布器连接,主风管的输入端与辅助燃烧器连接,主风管分别与增压机和主风机连接。
[0009] 本实用新型具有以下有益效果:
[0010] 一、本实用新型采用粒径O〜5_的粉煤原料,是宽筛分的流化原料,但较循环流化床粒径范围小,流化较循环流化床容易,相对用气量小,同时原料在加入提升管反应器时,由于快速升温,原料热崩粒径进一步变小,原料中的水汽化有利于减少流化气量;本实用新型的装置可实现原料和半焦在装置中正常流化、输送与干馏,并可得到较高的煤焦油收率。利用本实用新型装置进行煤粉干馏,煤焦油收率达到80〜92%。
[0011] 二、本实用新型利用提升管反应器、烧炭器及干馏反应器对煤粉进行干馏;固体热载体与气体热载体结合干馏;煤焦油反应时间短、油气分离快,二次裂解少,气体中氢气、硫化氢可促进油品轻质化。
[0012] 三、本实用新型通过主风机的供气,控制烧炭器烧炭的气体量、通过取热器的取热量控制烧炭器的温度,热载体(半焦)的温度易于控制,使得烧炭器的温度与干馏温度对煤种和煤质的变化适应性强。
[0013]四、烧炭产生的高温半焦作为粉煤的干馏热源,固体热载体热交换快,运行压力高,设备体积小,设备绝热性好,散热少,高温半焦干馏供热后,热量产蒸汽为装置提供动力,热利用率高,达到80%以上。
[0014] 五、本实用新型的干馏设备高温部件动密封少;操作压力高,设备体积相对小;高温机械结构少,设备运行稳定,检修成本低;生成的油品质好,收油率高。所得的煤焦油可以生产高附加值的汽油、柴油、浙青产品、化工基础原料及燃料气。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型的整体结构主视图。
具体实施方式
[0016] 具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式包括半焦储罐1、半焦冷却器2、排料管3、原料罐4、下料机5、原料管6、主风机8、第一多级旋分器10、烧炭器11、烧炭器密相床12、主风分布器13、热载体立管14、半焦输送管16、排料立管17、主风管19、辅助燃烧器20、半焦斜管21、取热器22、提升管反应器24、第二多级旋分器26、干馏反应器27、半焦下降立管31、增压机33、烟气机34、取热立管35、干气进管36和汽提蒸汽器38,第一多级旋分器10设置在烧炭器11内的上部,烧炭器密相床12设置在烧炭器11内的中部,烧炭器11烧炭主风采用空气或富氧空气,主风用来流化半焦,燃烧半焦中炭,控制烧炭量占半焦含炭量的2-10%,依据原料中水含量和外排半焦产品质量计算确定,烧炭器11内部为部分烧炭,烧炭器11内煤半焦呈鼓泡床状态,可降低流化主风用量,烧炭器11采用贫氧燃烧技术,烧炭烟气9中含有大量的CO,通过余热锅炉再次燃烧回收热量,有效地缩小设备的体积,从而减小投资、增大装置处理量,同时减少高压主风量,降低动力能耗,热载体立管14、半焦输送管16、排料立管17和取热立管35的输出端均设置在烧炭器11内的下部,取热立管35的输入端通过管路与增压机33连接,取热器22的一端与取热立管35连接,取热器22的另一端通过半焦斜管21与烧炭器密相床12连接,排料立管17的输入端与排料管3连接,排料管3的输送气体输入端通过管路与烟气机34连接,排料管3的输出端与半焦冷却器2连接,半焦冷却器2通过管路与半焦储罐I连接,半焦输送管16的输送气体输入端通过管路与增压机33连接,干馏反应器27与烧炭器11等高立式并列设置,干馏反应器27与烧炭器11采用同高并列式或高低并列设置,干馏反应器27和烧炭器11可分别调整压力,以满足实际操作的需要,干馏反应器27内半焦呈鼓泡床状态。干馏反应器27由上至下分为稀相段37、密相段28和汽提段29,第二多级旋分器26设置在稀相段37中,旋分器半焦排料口设置在密相段28中,汽提蒸汽器38设置在汽提段29中,干馏反应器27的下端通过半焦下降立管31与半焦输送管16连接,热载体立管14的输出端与提升管反应器24连接,提升管反应器24的输出端设置在密相段28中,提升管反应器24的输入端与干气进管36连接,提升管反应器24的提升介质为自产干馏气经收油脱轻烃处理后的干气7,干气7中含大量的氢气及一定量硫化氢气体,煤焦油可部分轻质化,提升管反应器24内热载体与原料呈气固输送床,原料罐4与下料机5连接,下料机5通过原料管6与干气进管36连接,主风管19的输出端设置在烧炭器密相床12中且与主风分布器13连接,主风管19的输入端与辅助燃烧器20连接,主风管19分别通过管路与增压机33和主风机8连接,取热器22用于控制烧炭器11温度,辅助燃烧器20为烧炭器11中的半焦升温供热,可减少烧炭器11的烧炭量,起到调节半焦质量的功能,使干气和半焦可根据需要灵活调节。
[0017] 具体实施方式二:结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有热载体滑阀15,热载体滑阀15安装在热载体立管14上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
[0018] 具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有排料滑阀18,排料滑阀18安装在排料立管17上。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
[0019] 具体实施方式四:结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有取热滑阀23,取热滑阀23安装在取热器22上。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
[0020] 具体实施方式五:结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方式一不同的是它还增加有半焦下降滑阀32,半焦下降滑阀32安装在半焦下降立管31上。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
[0021] 本实用新型的工作原理:
[0022] 一、粉碎后的煤粉原料由原料罐4经下料机5、原料管6进入提升管反应器24底部,由热载体立管14送出高温半焦与煤粉原料混合,高温半焦进入的同时将干气7由干气进管36输进提升管反应器24底部,煤粉原料与高温半焦按重量份数比为1: 3.0〜12.0,高温半焦与煤粉在提升管反应器24内混合并进行干馏反应,提升反应压力为0.1OMPa〜
0.30MPa,反应后生成油气及半焦焦炭,半焦焦炭随干馏油气进入干馏反应器27中继续干馏反应,反应时间为2min〜8min ;高温半焦与煤粉原料在干馏反应器27中呈流化状态;煤粉原料的粒径< 5mm,煤粉原料的格金含油率为5%〜20%,格金含水量< 30%。
[0023] 二、干馏反应器27中的半焦经半焦下降立管31进半焦输送管16中,再由增压机33来的空气输送进入烧炭器11中,增压风33经取热立管35进入烧炭器11中为半焦在取热器22中循环提供压力,其压力为0.1OMPa〜0.30MPa,空气由主风机8经辅助燃烧器20、主风管19、主风分布器13进入烧炭器11中为半焦提供空气接触燃烧,使半焦的温度达600°C〜800°C后成为高温半焦,一部分高温半焦由热载体立管14输入至提升管反应器24中为煤粉原料提供反应热源,另一部分高温半焦经排料立管17、排料管3进入半焦冷却器2中冷却后排入半焦储罐I中;烧炭器11内的半焦温度为650°C,提升管反应器24内的半焦与煤粉混合后温度为450°C〜550°C,干馏反应器27内的半焦温度为450°C〜500°C,半焦输送管16内的半焦温度为450°C〜480°C。由主风机8和由取热器22取热共同控制烧炭器11进行部分烧炭,保证热载体的温度。辅助燃烧器20可减少烧炭器11的烧炭量,起到调节半焦质量的功能,使干气和半焦可根据需要灵活调节;外取热器22产生的饱和中压蒸汽经余热回收系统回收能量。在满足热载体供热和装置蒸汽用量的条件下,同时提高半焦质量,烧炭器11采取贫氧燃烧,贫氧燃烧可减小主风机8的风量,烟气9中含有一定量的CO,烧炭器11顶部的烟气9进入余热回收系统回收能量;
[0024] 三、油气及半焦焦炭在干懼反应器27中反应2min〜8min后,干懼反应压力为
0.1OMpa〜0.30Mpa,反应油气与干气7向上运行经第二多级旋分器26分离后由顶部的油气管送入收油系统25,半焦自然沉降,将温度为380°C〜520°C的汽提蒸汽30通入汽提段29中,汽提蒸汽30对半焦进行汽提,使附着在半焦上油气分离出来,油气向上运行经第二多级旋分器26分离后由顶部的油气管送入收油系统25 ;
[0025] 四、半焦细粉返回干馏反应器27中密相段28,经半焦下降立管31、半焦输送管16进入烧炭器11中作为部分燃烧的半焦使用,燃烧后升温成为热载体。

Claims (5)

1.一种煤粉干馏装置,其特征在于:所述装置包括半焦储罐(I)、半焦冷却器(2)、排料管(3)、原料罐(4)、下料机(5)、原料管(6)、主风机(8)、第一多级旋分器(10)、烧炭器(11)、烧炭器密相床(12)、主风分布器(13)、热载体立管(14)、半焦输送管(16)、排料立管(17)、主风管(19)、辅助燃烧器(20)、半焦斜管(21)、取热器(22)、提升管反应器(24)、第二多级旋分器(26)、干馏反应器(27)、半焦下降立管(31)、增压机(33)、烟气机(34)、取热立管(35)、干气进管(36)和汽提蒸汽器(38),第一多级旋分器(10)设置在烧炭器(11)内的上部,烧炭器密相床(12)设置在烧炭器(11)内的中部,热载体立管(14)、半焦输送管(16)、排料立管(17)和取热立管 (35)的输出端均设置在烧炭器(11)内的下部,取热立管(35)的输入端与增压机(33)连接,取热器(22)的一端与取热立管(35)连接,取热器(22)的另一端半焦斜管(21)与烧炭器密相床(12)连接,排料立管(17)的输入端与排料管(3)连接,排料管(3)的输入端与烟气机(34)连接,排料管(3)的输出端与半焦冷却器(2)连接,半焦冷却器(2)与半焦储罐(I)连接,半焦输送管(16)的输入端与增压机(33)连接,干馏反应器(27)与烧炭器(11)等高立式并列设置,干馏反应器(27)由上至下分为稀相段(37)、密相段(28)和汽提段(29),第二多级旋分器(26)设置在稀相段(37)中,汽提蒸汽器(38)设置在汽提段(29)中,干馏反应器(27)的下端通过半焦下降立管(31)与半焦输送管(16)连接,热载体立管(14)的输出端与提升管反应器(24)连接,提升管反应器(24)的输出端设置在密相段(28)中,提升管反应器(24)的输入端与干气进管(36)连接,原料罐(4)与下料机(5)连接,下料机(5)通过原料管¢)与干气进管(36)连接,主风管(19)的输出端设置在烧炭器密相床(12)中且与主风分布器(13)连接,主风管(19)的输入端与辅助燃烧器(20)连接,主风管(19)分别与增压机(33)和主风机(8)连接。
2.根据权利要求1所述一种煤粉干馏装置,其特征在于:所述装置还包括热载体滑阀(15),热载体滑阀(15)安装在热载体立管(14)上。
3.根据权利要求1或2所述一种煤粉干馏装置,其特征在于:所述装置还包括排料滑阀(18),排料滑阀(18)安装在排料立管(17)上。
4.根据权利要求3所述一种煤粉干馏装置,其特征在于:所述装置还包括取热滑阀(23),取热滑阀(23)安装在取热器(22)上。
5.根据权利要求4所述一种煤粉干馏装置,其特征在于:所述装置还包括半焦下降滑阀(32),半焦下降滑阀(32)安装在半焦下降立管(31)上。
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