CN210954019U - 一种并联式煤焦油催化裂解实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，包括热解催化系统和焦油收集系统，热解催化系统包括惰性气瓶、气管、气体流量计、第一石英管、第二石英管、第一高温炉、第二高温炉和第一产物输送管，惰性气瓶出气口与气管一端连接，气管另一端被分成两个管路后分别与第一石英管和第二石英管的热解段端口连接，第一石英管和第二石英管的催化裂解段依次穿过第一高温炉、第二高温炉且催化裂解段端部外露，第一产物输送管一端被分成两个管路后分别与第一石英管和第二石英管的热解段端口连接。本实用新型缩短了管路、方便催化剂回收，提高了焦油品质和燃料气体产量；且两个管路同时进行煤热解、油气催化，提高了工作效率，保证系统稳定运行。

Description

一种并联式煤焦油催化裂解实验系统

技术领域

本实用新型属于煤清洁生产技术领域，具体是涉及一种并联式煤焦油催化裂解实验系统。

背景技术

中国是一个能源消耗大国，煤和石油的利用占据主导地位，然而，中国的石油资源匮乏，煤资源丰富，这决定了中国目前仍要以煤作为主要能源。煤直接燃烧产生大量的污染物，对环境造成很大的破坏，同时，煤直接燃烧还降低了其利用价值。将煤转化为油资源和燃料气体成为新型煤清洁利用技术，对于节能减排、保证我国经济高速发展以及能源安全有重要意义。

煤直接放置在热解炉中热解产生热解焦、焦油和燃料气，热解焦可用于冶炼、制备活性炭等，燃料气可用于市政供暖、燃料煤气等，焦油可提炼多种物质以及生产动力油资源等。煤热解是以气态焦油和燃料气混合产生，然而这种热解方式产生的焦油中重质成分比较多，利用率比较低，并且对设备的损坏比较严重，严重影响生产系统稳定运行，同时燃料气的产量相对较低，严重的阻碍了煤热解技术的发展。将煤和催化剂进行混合热解并裂解，能够提高焦油品质和燃料气体的产量，然而增加了催化剂和热解焦的分离过程，使得催化剂的回收难度加大，并限制了催化剂的循环利用，降低了催化剂的利用率。有的研究者将煤和催化剂放置在不同的炉子中进行催化裂解，能够很好的控制煤热解温度和催化剂催化裂解的温度，但是增加了煤热解气态产物的路程，增加了焦油的损失率，不能使焦油裂解达到最佳的催化裂解状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其设计科学、结构合理且操作方便，在一个系统中有两个并联的煤热解、油气产物催化裂解管路，通过两个高温炉分别实现煤热解、油气产物催化裂解，缩短了管路、方便催化剂回收，提高了焦油品质和燃料气体产量；且两个管路同时进行煤热解、油气催化，提高了工作效率，保证系统稳定运行。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：包括热解催化系统和用于收集煤经过所述热解催化系统热解及催化裂解后所形成产物的焦油收集系统，所述热解催化系统包括惰性气瓶、气管、气体流量计、第一石英管、第二石英管、第一高温炉、第二高温炉和第一产物输送管，所述惰性气瓶的出气口与气管的一端连接，所述气体流量计安装在气管上，所述气管的另一端被分成两个管路后分别与第一石英管和第二石英管的热解段端口连接，所述气管的另一端两个管路上均安装有第一阀门，所述第一石英管和第二石英管并联设置，所述第一石英管和第二石英管的催化裂解段依次穿过第一高温炉、第二高温炉且催化裂解段端部外露，所述第一石英管和第二石英管的热解段中部均位于第一高温炉内，所述第一石英管和第二石英管的催化裂解段中部均位于第二高温炉内，所述第一产物输送管的一端被分成两个管路后分别与第一石英管和第二石英管的热解段端口连接，所述第一产物输送管的一端两个管路上均安装有第二阀门，所述第一产物输送管的另一端与所述焦油收集系统连接。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述焦油收集系统包括第一锥形洗气瓶、冷凝管、第一管路、第二锥形洗气瓶、第二管路、气体干燥器、质量流量计和集气袋，所述冷凝管的一端伸入第一锥形洗气瓶的出口内，所述冷凝管的另一端与第一管路的一端连接，所述第一管路的另一端和第二管路的一端均伸入第二锥形洗气瓶内，所述第二管路的另一端与气体干燥器的进气端连接，所述气体干燥器的出气端通过第三管路与质量流量计的进气口连接，所述质量流量计的出气口通过管路与集气袋连接，所述第三管路上安装有第三阀门，所述第一锥形洗气瓶的进口与第一产物输送管的另一端连接。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一管路的另一端伸入第二锥形洗气瓶内液面以下，所述第二管路的一端伸入第二锥形洗气瓶内液面以上。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述气体干燥器内填充的干燥剂为硅胶干燥剂。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述焦油收集系统的数量为一个，所述第一产物输送管的另一端为一个管路且该管路与所述焦油收集系统的第一锥形洗气瓶进口连接。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述焦油收集系统的数量为两个，所述第一产物输送管的另一端为两个管路且所述两个管路分别与两个所述焦油收集系统的第一锥形洗气瓶进口连接。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一石英管和第二石英管均倾斜设置，所述第一石英管的热解段高度高于催化裂解段高度，所述第二石英管的热解段高度高于催化裂解段高度，所述第一石英管和第二石英管均与水平面之间的夹角为5°～15°。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一石英管和第二石英管均与水平面之间的夹角为10°。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一高温炉与第二高温炉之间的第一石英管外壁、第一高温炉与第二高温炉之间的第二石英管外壁、第一石英管的催化裂解段外露部分外壁、第二石英管的催化裂解段外露部分外壁和第一产物输送管的外壁均缠绕有保温带。

上述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述惰性气瓶为氮气瓶或氩气瓶。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型设计科学、结构合理且操作方便。

2、本实用新型在一个系统中设有两个并联的石英管路，每个石英管路通过两个高温炉实现煤热解、油气催化裂解，提高了催化剂的利用率；且两个石英管路提高了工作效率，两个高温炉控制煤热解和催化剂催化的最佳温度，实现了煤热解、油气催化裂解一体化操作，减少了焦油气在管路中的损失。

3、本实用新型在第一高温炉与第二高温炉之间的第一石英管外壁、第一高温炉与第二高温炉之间的第二石英管外壁、第一石英管的催化裂解段外露部分外壁、第二石英管的催化裂解段外露部分外壁和第一产物输送管的外壁均缠绕有保温带，能够有效避免焦油在管路冷凝，避免容易导致工艺管路梗塞，确保生产系统稳定运转。

4、本实用新型的第一石英管和第二石英管均倾斜设置，且第一石英管和第二石英管均与水平面之间的夹角为5°～15°，保证了焦油气被充分催化裂解，及第一石英管和第二石英管中产生的煤油气顺利进入第一石英管3和第二石英管4的催化裂解段。

5、本实用新型在气管的两个管路上均安装有第一阀门，第一产物输送管的两个管路上均安装有第二阀门，能准确测量产生的燃料气的体积。

6、本实用新型在第一锥形洗气瓶与第二锥形洗气瓶之间连接有冷凝管，即采用冷凝回流的方式，能够较好的保证焦油的回收。

下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

附图标记说明:

1—惰性气瓶； 2—气体流量计； 3—第一石英管；

4—第二石英管； 5—第一高温炉； 6—第二高温炉；

5—第一高温炉； 7—第一锥形洗气瓶； 8—冷凝管；

9—第二锥形洗气瓶； 10—气体干燥器； 11—质量流量计；

12—集气袋； 13—气管； 14—第一产物输送管；

15—第一管路； 16—第二管路； 17—第三管路；

18—第三阀门； 19—第一阀门； 20—第二阀门。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，包括热解催化系统和用于收集煤经过所述热解催化系统热解及催化裂解后所形成产物的焦油收集系统，所述热解催化系统包括惰性气瓶1、气管13、气体流量计2、第一石英管3、第二石英管4、第一高温炉5、第二高温炉6和第一产物输送管14，所述惰性气瓶1的出气口与气管13的一端连接，所述气体流量计2安装在气管13上，所述气管13的另一端被分成两个管路后分别与第一石英管3和第二石英管4的热解段端口连接，所述气管13的另一端两个管路上均安装有第一阀门19，所述第一石英管3和第二石英管4并联设置，所述第一石英管3和第二石英管4的催化裂解段依次穿过第一高温炉5、第二高温炉6且催化裂解段端部外露，所述第一石英管3和第二石英管4的热解段中部均位于第一高温炉5内，所述第一石英管3和第二石英管4的催化裂解段中部均位于第二高温炉6内，所述第一产物输送管14的一端被分成两个管路后分别与第一石英管3和第二石英管4的热解段端口连接，所述第一产物输送管14的一端两个管路上均安装有第二阀门20，所述第一产物输送管14的另一端与所述焦油收集系统连接。

如图1所示，所述焦油收集系统包括第一锥形洗气瓶7、冷凝管8、第一管路15、第二锥形洗气瓶9、第二管路16、气体干燥器10、质量流量计11和集气袋12，所述冷凝管8的一端伸入第一锥形洗气瓶7的出口内，所述冷凝管8的另一端与第一管路15的一端连接，所述第一管路15的另一端和第二管路16的一端均伸入第二锥形洗气瓶9内，所述第二管路16的另一端与气体干燥器10的进气端连接，所述气体干燥器10的出气端通过第三管路17与质量流量计11的进气口连接，所述质量流量计11的出气口通过管路与集气袋12连接，所述第三管路17上安装有第三阀门18，所述第一锥形洗气瓶7的进口与第一产物输送管14的另一端连接。第一锥形洗气瓶7和第二锥形洗气瓶9均为支管锥形瓶。采用冷凝回流方式，即设置冷凝管8，能够保证产物回收。

如图1所示，所述第一管路15的另一端伸入第二锥形洗气瓶9内液面以下，所述第二管路16的一端伸入第二锥形洗气瓶9内液面以上，以确保产生的焦油被吸收。

本实施例中，所述气体干燥器10内填充的干燥剂为硅胶干燥剂。

本实施例中，所所述焦油收集系统的数量为一个，所述第一产物输送管14的另一端为一个管路且该管路与所述焦油收集系统的第一锥形洗气瓶7进口连接。

本实施例中，所述第一石英管3和第二石英管4均倾斜设置，所述第一石英管3的热解段高度高于催化裂解段高度，所述第二石英管4的热解段高度高于催化裂解段高度，所述第一石英管3和第二石英管4均与水平面之间的夹角为5°～15°，第一石英管3和第二石英管4带有一定的坡度，能够保证产生的热解产物顺利被催化剂裂解。

优选的，所述所述第一石英管3和第二石英管4均与水平面之间的夹角为10°。

本实施例中，所述第一高温炉5与第二高温炉6之间的第一石英管3外壁、第一高温炉5与第二高温炉6之间的第二石英管4外壁、第一石英管3的催化裂解段外露部分外壁、第二石英管4的催化裂解段外露部分外壁和第一产物输送管14的外壁均缠绕有保温带。

本实施例中，所述惰性气瓶1为氮气瓶或氩气瓶。

本实施例的工作原理为：在第一石英管3和第二石英管4的热解段(图中石英管左段)内均加入煤样a，在第一石英管3和第二石英管4的催化裂解段(图中石英管右段)内均加入油气催化裂解用催化剂b，然后打开惰性气瓶1使第一石英管3和第二石英管4内均充满惰性气体，之后关闭第一石英管3和第二石英管4的左端第一阀门19，打开第一石英管3和第二石英管4的右端第二阀门20。第一高温炉5升温至为350℃～800℃，第二高温炉6升温至300℃～750℃。升温后煤在第一石英管3和第二石英管4的热解段(即第一高温炉5处)进行热解，产生的煤油气进入第一石英管3和第二石英管4的催化裂解段(即第二高温炉6处)，与焦油气催化裂解用催化剂发生催化裂解反应。经催化裂解焦油气体一起依次进入第一锥形洗气瓶7、冷凝管8和第二锥形洗气瓶9中，则其中的焦油被第一锥形洗气瓶7和第二锥形洗气瓶9中的丙酮所吸收，燃料气体被分离出来后进入气体干燥器10，经气体干燥器10内的干燥剂进行干燥，而后进入质量流量计11中测量产生气体的体积，最后用集气袋12收集燃料气体。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1不同的是：所述焦油收集系统的数量为两个，所述第一产物输送管14的另一端为两个管路且所述两个管路分别与两个所述焦油收集系统的第一锥形洗气瓶7进口连接。本实施例相对实施例1，能同时进行两个实验，能提高焦油裂解产物收集的实验效率。

本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：包括热解催化系统和用于收集煤经过所述热解催化系统热解及催化裂解后所形成产物的焦油收集系统，所述热解催化系统包括惰性气瓶(1)、气管(13)、气体流量计(2)、第一石英管(3)、第二石英管(4)、第一高温炉(5)、第二高温炉(6)和第一产物输送管(14)，所述惰性气瓶(1)的出气口与气管(13)的一端连接，所述气体流量计(2)安装在气管(13)上，所述气管(13)的另一端被分成两个管路后分别与第一石英管(3)和第二石英管(4)的热解段端口连接，所述气管(13)的另一端两个管路上均安装有第一阀门(19)，所述第一石英管(3)和第二石英管(4)并联设置，所述第一石英管(3)和第二石英管(4)的催化裂解段依次穿过第一高温炉(5)、第二高温炉(6)且催化裂解段端部外露，所述第一石英管(3)和第二石英管(4)的热解段中部均位于第一高温炉(5)内，所述第一石英管(3)和第二石英管(4)的催化裂解段中部均位于第二高温炉(6)内，所述第一产物输送管(14)的一端被分成两个管路后分别与第一石英管(3)和第二石英管(4)的热解段端口连接，所述第一产物输送管(14)的一端两个管路上均安装有第二阀门(20)，所述第一产物输送管(14)的另一端与所述焦油收集系统连接。

2.按照权利要求1所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述焦油收集系统包括第一锥形洗气瓶(7)、冷凝管(8)、第一管路(15)、第二锥形洗气瓶(9)、第二管路(16)、气体干燥器(10)、质量流量计(11)和集气袋(12)，所述冷凝管(8)的一端伸入第一锥形洗气瓶(7)的出口内，所述冷凝管(8)的另一端与第一管路(15)的一端连接，所述第一管路(15)的另一端和第二管路(16)的一端均伸入第二锥形洗气瓶(9)内，所述第二管路(16)的另一端与气体干燥器(10)的进气端连接，所述气体干燥器(10)的出气端通过第三管路(17)与质量流量计(11)的进气口连接，所述质量流量计(11)的出气口通过管路与集气袋(12)连接，所述第三管路(17)上安装有第三阀门(18)，所述第一锥形洗气瓶(7)的进口与第一产物输送管(14)的另一端连接。

3.按照权利要求2所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一管路(15)的另一端伸入第二锥形洗气瓶(9)内液面以下，所述第二管路(16)的一端伸入第二锥形洗气瓶(9)内液面以上。

4.按照权利要求2或3所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述气体干燥器(10)内填充的干燥剂为硅胶干燥剂。

5.按照权利要求1、2或3所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述焦油收集系统的数量为一个，所述第一产物输送管(14)的另一端为一个管路且该管路与所述焦油收集系统的第一锥形洗气瓶(7)进口连接。

6.按照权利要求1、2或3所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述焦油收集系统的数量为两个，所述第一产物输送管(14)的另一端为两个管路且所述两个管路分别与两个所述焦油收集系统的第一锥形洗气瓶(7)进口连接。

7.按照权利要求1、2或3所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一石英管(3)和第二石英管(4)均倾斜设置，所述第一石英管(3)的热解段高度高于催化裂解段高度，所述第二石英管(4)的热解段高度高于催化裂解段高度，所述第一石英管(3)和第二石英管(4)均与水平面之间的夹角为5°～15°。

8.按照权利要求7所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一石英管(3)和第二石英管(4)均与水平面之间的夹角为10°。

9.按照权利要求1、2或3所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述第一高温炉(5)与第二高温炉(6)之间的第一石英管(3)外壁、第一高温炉(5)与第二高温炉(6)之间的第二石英管(4)外壁、第一石英管(3)的催化裂解段外露部分外壁、第二石英管(4)的催化裂解段外露部分外壁和第一产物输送管(14)的外壁均缠绕有保温带。

10.按照权利要求1、2或3所述的一种并联式煤焦油催化裂解实验系统，其特征在于：所述惰性气瓶(1)为氮气瓶或氩气瓶。

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