CN204958814U - 一种粉煤低温热解系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粉煤低温热解系统，包括热解反应器、第一除尘单元、焦油回收单元和半焦冷却单元。本实用新型的粉煤低温热解系统利用设有喷淋装置和吸收装置的焦油回收单元回收热解煤气中的焦油，工艺简单、焦油回收效果好。

Description

一种粉煤低温热解系统

技术领域

本实用新型属于煤炭热解领域，具体涉及一种粉煤低温热解系统。

背景技术

我国能源结构的特点是“贫油、少气、富煤”，并且随着经济发展，对能源需求量越来越大，目前对外能源依存度越来越高的现状已影响我国能源安全，成为经济发展的瓶颈。以石油、天然气为代表的常规能源已不能满足国民经济发展需要，人们开始把目光转向煤炭的综合加工利用。

在煤炭开采过程中会产生大约40wt％的粉煤(粒径小于10mm)，这部分煤炭(粉煤)目前主要作为燃料煤炭使用，如作为流化床锅炉的燃料煤燃烧发电等有限的领域。而另一方面，煤热解技术可用于提取焦油以替代部分常规能源，在煤炭的综合利用中一直占据着重要的地位。煤热解通常可以分为高温(900℃～1200℃)热解、中温(700℃～900℃)热解和低温(600℃以下)热解，其中，粉煤的低温热解以其低成本、加工条件温和、环保的在优点，正受到越来越多的关注、研究。

目前，以粉煤为原料的煤低温热解技术主要有美国的LFC技术、煤炭科学研究总院开发的MRF技术、西安三瑞实业有限公司开发的外热式回转炉。然而，现有的这些煤热解技术普遍存在着工艺流程长、生产设备多而复杂、油品回收率低且质量差、污水排放量大且又不易处理等特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种粉煤低温热解系统，以解决目前粉煤低温解决领域存在的工艺复杂、油品回收效果差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种粉煤低温热解系统，所述热解系统包括：

热解反应器，用于对粉煤进行低温热解，得到热解煤气和半焦；

第一除尘单元，用于对所述热解反应器热解产生的热解煤气进行除尘；

焦油回收单元，用于回收来自所述第一除尘单元的热解煤气中的焦油，所述焦油回收单元包括喷淋装置和吸收装置，所述喷淋装置用于喷射重质焦油对来自所述第一除尘单元的热解煤气进行喷淋降温，所述吸收装置用于使轻质焦油与来自所述喷淋单元的热解煤气逆流接触，以吸收热解煤气中焦油；

半焦冷却单元，用于对来自所述热解反应器和第一除尘单元的半焦进行冷却。

根据本实用新型的热解系统，优选地，所述喷淋装置为射流泵；所述吸收装置为填料吸收塔，所述填料吸收塔包括塔体，所述塔体由上至下依次设有热解煤气出口、轻质焦油进口、轻质焦油出口和热解煤气进口；所述塔体内设有液体收集盘和位于所述液体收集盘上方的填料层，所述液体收集盘设置于所述轻质焦油出口与热解煤气进口之间，用于承接自所述填料层下流的轻质焦油，并且所述液体收集盘上设有多个升气通道，所述填料层设置于所述轻质焦油进口与轻质焦油出口之间，用于使自所述轻质焦油进口引入的轻质焦油与自所述升气通道上升的热解煤气充分接触。

根据本实用新型的热解系统，优选地，所述焦油回收单元还包括：

第一油水分离装置，用于对来自所述喷淋装置的重质焦油进行油水分离；

第二油水分离装置，用于对来自所述吸收装置的轻质焦油进行油水分离；

第一换热器，用于对来自所述第一油水分离装置的重质焦油进行冷却并返回所述喷淋装置；和

第二换热器，用于对来自所述第二油水分离装置的轻质焦油进行冷却并返回所述吸收装置。

其中，所述第一油水分离装置和第二油水分离装置均优选为油水分离罐。

根据本实用新型的热解系统，优选地，所述半焦冷却单元包括：

第一冷却机，用于使来自所述热解反应器和第一除尘单元的半焦与脱氧水换热降温；和

第二冷却机，于使来自所述第一冷却机的半焦与循环水换热降温。

进一步优选地，第一冷却机和第二冷却机均为回转式冷却机。

根据本实用新型的热解系统，优选地，所述热解反应器为外热式热解炉，例如外热式回转炉热解反应器；所述热解系统还包括：

氢气分离单元，用于分离自所述焦油回收单元引出的热解煤气中的氢气优选为膜分离提氢装置；和

燃烧炉，用于燃烧来自所述氢气分离单元的热解煤气，并向所述热解反应器输送高温烟气以提供热解所需热量。

根据本实用新型的热解系统，优选地，所述热解系统还包括：

第二除尘单元，用于对自所述热解反应器引出的高温烟气进行除尘；

干燥单元，用于利用来自所述第二除尘单元的高温烟气对待进入所述热解反应器的粉煤进行干燥；和

粉煤料仓，用于储存来自所述干燥单元的干燥粉煤并为所述热解反应器供料。

其中，所述第一除尘单元和第二除尘单元优选为旋风分离器。

与现有技术相比，本实用新型利用焦油回收单元对热解煤气中的焦油成分进行吸收，工艺简单、焦油吸收效果好；同时，由于在焦油回收过程中，重质焦油或轻质焦油中引出的水分主要是热解煤气中的水分，因此，油水分离装置产生的废水少，容易处理；另外，本实用新型利用燃烧炉和干燥单元等对脱除焦油和氢气的热解煤气进行了充分利用，使得整个热解系统能耗低。

附图说明

图1为本实用新型的热解系统的一种实施方式的示意图；

图2为图1中吸收装置的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型进行说明，但本实用新型并不仅限于此。

如图1所示，本实用新型提供的粉煤低温热解系统包括热解反应器1、第一除尘单元2、焦油回收单元3和半焦冷却单元4。

其中，所述热解反应器1用于对粉煤进行低温热解，得到热解煤气和半焦；所述热解反应器1没有特别限制，可以是本领域常用热解反应器，所述热解反应器优选为外热式热解(干馏)炉，例如西安三瑞实业有限公司生产的外热式回转炉热解反应器。

所述第一除尘单元2用于对所述热解反应器1热解产生的热解煤气进行除尘，以脱除热解煤气中夹带的固相颗粒(例如半焦颗粒)；所述第一除尘单元2没有特别限制，可以选用本领域常用的能脱除高温烟气中固相颗粒的除尘设备，例如静电除尘设备或旋风除尘器，优选地，所述第一除尘单元2为旋风除尘器。

所述焦油回收单元3用于回收来自所述第一除尘单元2的热解煤气中的焦油，所述焦油回收单元3包括喷淋装置31和吸收装置32，其中，所述喷淋装置31用于喷射重质焦油(密度为950kg/m³以上的焦油产品)对来自所述第一除尘单元2的热解煤气进行喷淋降温，对高温烟气进行喷淋降温为本领域常用技术手段，这里不再详细描述。所述喷淋装置31可以是本领域常用喷淋降温设备，优选为射流泵，使热解煤气与重质焦油充分接触、降温。

所述吸收装置32用于使轻质焦油(密度为930kg/m³以下的焦油产品)与来自所述喷淋单元31的热解煤气逆流接触，以吸收热解煤气中焦油。在一个优选实施例中，如图2所示，所述吸收装置32为填料吸收塔，所述填料吸收塔10包括塔体11，所述塔体11由上至下依次设有热解煤气出口12、轻质焦油进口13、轻质焦油出口14和热解煤气进口15；所述塔体11内设有液体收集盘16和位于所述液体收集盘16上方的填料层17，所述液体收集盘16设置于所述轻质焦油出口14与热解煤气进口15之间，用于承接自所述填料层17下流的轻质焦油，并且所述液体收集盘16上设有多个升气通道18，例如3-5个，所述填料层17设置于所述轻质焦油进口13与轻质焦油出口14之间，用于使自所述轻质焦油进口13引入的轻质焦油与自所述升气通道18上升的热解煤气充分接触。

运行时，热解煤气自热解煤气进口15进入所述填料吸收塔10，并通过所述液体收集盘16的升气通道18，与自轻质焦油进口13进入的轻质焦油在填料层17中充分接触，利用轻质焦油吸收热解煤气中的焦油成分，然后经填料吸收塔顶部的热解煤气出口12引出；自填料层17下流的轻质焦油则汇集于液体收集盘16，待达到一定液位高度后自所述轻质焦油出口14排出。

在本实用新型的一个优选实施方式中，本实用新型的焦油回收单元还包括第一油水分离装置33、第二油水分离装置34、第一换热器35和第二换热器36。其中，所述第一油水分离装置33用于对来自所述喷淋装置31的重质焦油进行油水分离；所述第二油水分离34装置用于对来自所述吸收装置32的轻质焦油进行油水分离。所述第一油水分离装置33和第二油水分离装置34可以本领域常用的可以实现油水分离的设备，比如通过密度差实现油水分层进而实现油水分离的装置，例如油水分离罐。

所述第一换热器35用于对来自所述第一油水分离装置33的重质焦油进行冷却并返回所述喷淋装置31；所述第二换热器36用于对来自所述第二油水分离装置34的轻质焦油进行冷却并返回所述吸收装置32。所述第一换热器35和第二换热器36可以本领域常规的水冷冷却器。

所述半焦冷却单元4用于对来自所述热解反应器1和第一除尘单元2的半焦进行冷却，例如通过换热使半焦冷却或直接喷水使半焦冷却。在一个优选实施方式中，所述半焦冷却单元4包括第一冷却机41和第二冷却机42。其中第一冷却机41用于使来自所述热解反应器1和第一除尘单元2的半焦与除氧水换热降温，此时由于半焦温度高，因此可以通过换热产生大量高品质蒸汽，节能环保；所述第二冷却机42用于使来自所述第一冷却机41的半焦与循环水换热降温，以进一步冷却半焦，并且由于进入第二冷却机42的半焦已由第一冷却机41降温，因此循环水不会蒸发，从而也不会使第二冷却机42容易结垢堵塞。所述第一冷却机41和第二冷却机42可以是本领域常用的液-固换热冷却机，优选为回转式冷却机，例如CN201844720U公开的回转式冷却机，或CN200986398Y公开的回转圆筒冷却机。

在本实用新型的一个优选实施方式中，所述热解反应器1为外热式热解炉；所述热解系统还包括氢气分离单元5和燃烧炉6，其中所述氢气分离单元5用于分离自所述焦油回收单元3引出的热解煤气中的氢气，所述氢气分离单元5可以是本领域常用的从混合气中分离氢气的装置，比如通过深冷、变压吸附或膜分离氢气的装置，优选为膜分离提氢装置，例如四川亚联高科技股份有限公司生产的膜分离提氢装置。

所述燃烧炉6用于燃烧来自所述氢气分离单元5的热解煤气，并向所述热解反应器1输送燃烧所产生的高温烟气以提供热解所需热量，从而保证所述热解反应器1中热解反应的正常进行。

在一个实施例中，所述热解系统还包括第二除尘单元7、干燥单元8和粉煤料仓9，其中，所述第二除尘单元用于对自所述热解反应器引出的高温烟气进行除尘，所述第二除尘单元7可以选用本领域常用的能脱除高温烟气中固相颗粒的除尘设备，优选为旋风除尘器。所述干燥单元8用于利用来自所述第二除尘单元7的高温烟气对待进入所述热解反应器1的粉煤进行干燥，脱除粉煤中的水分，以提高所述热解反应器1的反应效率并减少热解煤气中的水分；所述干燥单元8可以是流化床干燥器。所述粉煤料仓9用于储存来自所述干燥单元8的干燥粉煤并为所述热解反应器1供料。

如图1所示的热解系统运行时，粉煤(例如煤经破碎得到)首先进入所述干燥单元8，与来自第二除尘单元7的高温烟气直接接触、干燥，干燥脱水分后的粉煤被送入粉煤料仓9，然后进入上述热解反应器1中进行低温热解，得到热解煤气和半焦。

其中，热解煤气自所述热解反应器1引出后进入所述第一除尘单元2，脱除其中夹带的半焦等固相颗粒后进入所述焦油回收单元3，并在所述焦油回收单元3中经所述喷淋装置31的喷淋的重质焦油(例如温度低于40℃的重质焦油)降温，使得热解煤气中的重质焦油成分冷凝分离，随喷淋的重质焦油进入第一油水分离装置33脱除水分，然后经第一换热器冷35却后返回喷淋装置31。来自所述喷淋装置31的热解煤气则进入所述吸收装置32，与轻质焦油(例如温度低于30℃的轻质焦油)逆流接触，利用所述轻质焦油吸收热解煤气中剩余的焦油成分，从而脱除热解煤气中的焦油。吸收了热解煤气中剩余焦油成分的轻质焦油进入第二油水分离装置34脱除水分，然后经第二换热器36冷却后返回吸收装置32。

脱除焦油后的热解煤气进一步进入氢气分离单元5分离出附加值较高的氢气，剩余的热解煤气则进入燃烧炉6，燃烧产生的高温烟气送入所述热解反应器1(外热式回转炉热解反应器)以提供热解所需热量。离开所述热解反应器1的高温烟气进一步送入第二除尘单元7，脱除固相颗粒后去往所述干燥单元8。

来自所述热解反应器1和第一除尘单元2的高温热半焦排入所述半焦冷却单元4，首先经第一冷却机41与除氧水换热降温至200℃以下，并得到1.0MPa饱和蒸汽；经第一冷却机41冷却后的半焦进一步进入第二冷却机42与循环水换热降温，冷却至80℃以下后送入半焦堆场。

上述实施例仅供说明本实用新型之用，而非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的主旨和范围的前提下，还可以做出各种变化和变形，因此所用等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种粉煤低温热解系统，所述热解系统包括：

热解反应器，用于对粉煤进行低温热解，得到热解煤气和半焦；

第一除尘单元，用于对所述热解反应器热解产生的热解煤气进行除尘；

焦油回收单元，用于回收来自所述第一除尘单元的热解煤气中的焦油，所述焦油回收单元包括喷淋装置和吸收装置，所述喷淋装置用于喷射重质焦油对来自所述第一除尘单元的热解煤气进行喷淋降温，所述吸收装置用于使轻质焦油与来自所述喷淋单元的热解煤气逆流接触，以吸收热解煤气中焦油；

半焦冷却单元，用于对来自所述热解反应器和第一除尘单元的半焦进行冷却。

2.如权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述喷淋装置为射流泵；

所述吸收装置为填料吸收塔，所述填料吸收塔包括塔体，所述塔体由上至下依次设有热解煤气出口、轻质焦油进口、轻质焦油出口和热解煤气进口；所述塔体内设有液体收集盘和位于所述液体收集盘上方的填料层，所述液体收集盘设置于所述轻质焦油出口与热解煤气进口之间，用于承接自所述填料层下流的轻质焦油，并且所述液体收集盘上设有多个升气通道，所述填料层设置于所述轻质焦油进口与轻质焦油出口之间，用于使自所述轻质焦油进口引入的轻质焦油与自所述升气通道上升的热解煤气充分接触。

3.如权利要求1或2所述的热解系统，其特征在于，所述焦油回收单元还包括：

第一油水分离装置，用于对来自所述喷淋装置的重质焦油进行油水分离；

第二油水分离装置，用于对来自所述吸收装置的轻质焦油进行油水分离；

第一换热器，用于对来自所述第一油水分离装置的重质焦油进行冷却并返回所述喷淋装置；和

第二换热器，用于对来自所述第二油水分离装置的轻质焦油进行冷却并返回所述吸收装置。

4.如权利要求3所述的热解系统，其特征在于，所述第一油水分离装置和第二油水分离装置均为油水分离罐。

5.如权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述半焦冷却单元包括：

第一冷却机，用于使来自所述热解反应器和第一除尘单元的半焦与脱氧水换热降温；和

第二冷却机，于使来自所述第一冷却机的半焦与循环水换热降温。

6.如权利要求5所述的热解系统，其特征在于，第一冷却机和第二冷却机均为回转式冷却机。

7.如权利要求1所述的热解系统，其特征在于，所述热解反应器为外热式热解炉；所述热解系统还包括：

氢气分离单元，用于分离自所述焦油回收单元引出的热解煤气中的氢气；和

燃烧炉，用于燃烧来自所述氢气分离单元的热解煤气，并向所述热解反应器输送高温烟气以提供热解所需热量。

8.如权利要求7所述的热解系统，其特征在于，所述氢气分离单元为膜分离提氢装置。

9.如权利要求7或8所述的热解系统，其特征在于，所述热解系统还包括：

第二除尘单元，用于对自所述热解反应器引出的高温烟气进行除尘；

干燥单元，用于利用来自所述第二除尘单元的高温烟气对待进入所述热解反应器的粉煤进行干燥；和

粉煤料仓，用于储存来自所述干燥单元的干燥粉煤并为所述热解反应器供料。

10.如权利要求9所述的热解系统，其特征在于，所述第一除尘单元和第二除尘单元均为旋风分离器。