本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種煤物質(zhì)催化分解及高溫分離的裝置及方法，通過將干燥、研磨的原料粉煤與粉料催化劑混合后，利用氣體加壓輸送至分段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)；分段轉(zhuǎn)化爐分兩段進(jìn)料，其上段進(jìn)料為煤和催化劑粉料，下段為焦粉、氧氣和蒸汽；以上物料分別在分段轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，最后生成半焦、煤氣和油品；三相高溫產(chǎn)物從分段轉(zhuǎn)化爐上部出料，先后通過旋風(fēng)分離、精密過濾、溶劑油激冷，分步除去其中的焦粉和焦油；經(jīng)過分離的焦粉返回分段轉(zhuǎn)化爐作為氣化反應(yīng)原料；吸收煤氣中油品的溶劑油通過油分離塔分離后循環(huán)利用。本發(fā)明專利技術(shù)通過采取催化分解反應(yīng)及高溫分離粗煤氣中的固、液兩相產(chǎn)品，技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品收率高，符合現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)理念，應(yīng)用前景十分廣闊。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及煤物質(zhì)熱分解及氣固液三相介質(zhì)的高溫分離領(lǐng)域，具體是一種煤物質(zhì) 催化分解及高溫分離的裝置及方法。
技術(shù)介紹
煤炭是我國的主要能源，長期以來占一次能源消費(fèi)總量的70%左右，并且在未來 相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，仍將在我國的能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。據(jù)預(yù)測(cè)，我國煤炭資源儲(chǔ)量在5萬 億噸以上，探明儲(chǔ)量達(dá)到1145億噸。其中低階煤儲(chǔ)量占全國已探明煤炭儲(chǔ)量的55%以上， 達(dá)5662億噸，其中褐煤占12. 7%，低變質(zhì)煙煤占42. 5%。低階煤主要分布在我國西北、華 北和東北地區(qū)，包括內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜西榆林和新疆等主要地區(qū)。 近年來，我國煤炭工業(yè)取得了長足的發(fā)展，煤炭產(chǎn)量快速增長，但是煤炭利用方式 的單一粗放等問題并沒有得到根本的改變，煤炭利用效率仍然偏低。特別是大量富含揮發(fā) 分的低階煤未經(jīng)分質(zhì)利用便直接燃燒或氣化，造成其中大量高附加值的油氣資源白白浪 費(fèi)，同時(shí)還產(chǎn)生了一系列生態(tài)和環(huán)境污染問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年，我國煤炭使用對(duì) 環(huán)境PM2. 5年均濃度的貢獻(xiàn)估算值為56%。其中約60%的PM2. 5是由煤炭直接燃燒產(chǎn)生 的，約40%的PM2. 5是伴隨煤炭使用的重點(diǎn)行業(yè)排放的。因煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的一次PM2. 5、S02 和Ν0Χ排放量分別占中國污染物排放總量的62 %、93 %和70 %。隨著煤炭消費(fèi)量增長，我 國C02等溫室氣體的排放量也顯著增加。 國家能源科技"十二五"規(guī)劃將低階煤提質(zhì)改性技術(shù)列入重大技術(shù)研究領(lǐng)域，要求 積極開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、適應(yīng)性廣的低階煤提質(zhì)改性技術(shù)與工藝。2015年5月，國家 能源局印發(fā)《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃（2015-2020年）》的通知，明確要求在我國"穩(wěn)步 推進(jìn)煤炭優(yōu)質(zhì)化加工、分質(zhì)分級(jí)梯級(jí)利用、煤礦廢棄物資源化利用等的示范，建設(shè)一批煤炭 清潔高效利用示范工程項(xiàng)目。"并提出了煤炭清潔高效利用的行動(dòng)計(jì)劃時(shí)間表：2017年，低 階煤分級(jí)提質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)取得突破；2020年，建成一批百萬噸級(jí)分級(jí)提質(zhì)示范項(xiàng)目。因此，積極開展煤炭的分質(zhì)分級(jí)轉(zhuǎn)化清潔高效利用，是在煤炭仍將長期是我國主 體能源的現(xiàn)實(shí)背景下，在因煤炭利用粗放造成嚴(yán)重環(huán)境污染和低階煤中油氣資源浪費(fèi)的嚴(yán) 峻形勢(shì)下，保障能源供應(yīng)安全和推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的迫切需要和現(xiàn)實(shí)選擇。目前，國內(nèi)外已形成了很多種煤物質(zhì)低溫?zé)岱纸馍a(chǎn)工藝方法，大致可分成以下 幾種類型： (1)固定床煤熱分解工藝：包括內(nèi)熱式直立爐、外熱式直立爐、內(nèi)-外式直立爐等 技術(shù)；其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，流程簡單，氣相粉塵少，焦油品質(zhì)好，缺點(diǎn)是原料煤需要一定粒 度，焦油產(chǎn)率低，單套裝置規(guī)模較小，對(duì)環(huán)境污染較大。 (2)回轉(zhuǎn)爐煤熱分解工藝：包括美國Toscol、美國Encoal、加拿大ATP、煤科院MRF 等，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)煤的粒度要求較小，可直接使用碎煤，缺點(diǎn)是存在大型轉(zhuǎn)動(dòng)部件，設(shè)備龐大， 破損較嚴(yán)重，系統(tǒng)復(fù)雜，常壓操作，后處理系統(tǒng)難度大； (3)移動(dòng)床煤熱分解工藝：包括美國LFC、德國Lurgi-Ruhr、前蘇聯(lián)ETCH-175、大連 理工大學(xué)DG、中科院山西煤化所等技術(shù)；其優(yōu)點(diǎn)是熱解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，缺點(diǎn)是 熱載體和煤混合不均勻，焦油中重質(zhì)組分高，粉塵難以除盡，半焦產(chǎn)品活性差； (4)流化床煤熱分解工藝：包括美國C0ED、澳大利亞CSIR0、浙江大學(xué)、中科院工程 熱物理所、中科院過程工程所等技術(shù)；其優(yōu)點(diǎn)是多段流化床，焦油產(chǎn)率高、品質(zhì)好，缺點(diǎn)是需 要大量熱解氣返回作為流化介質(zhì)，焦油中含粉焦多，單段流化床焦油中重質(zhì)組分高。 以上幾種類型的煤物質(zhì)熱分解工藝多為常壓，或低壓操作，設(shè)備占地大，環(huán)保效益 差。而且對(duì)原料煤的依賴性較大，一般要求原料煤中具有較高的揮發(fā)分，否則難以體現(xiàn)熱分 解工藝的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的半焦，如何有效利用，一直沒有得到有效 的解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供，以解決現(xiàn)有 煤物質(zhì)熱分解及分離技術(shù)存在的問題。 為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為： 一種煤物質(zhì)催化分解及高溫分離的裝置，其特征在于：包括煤粉制備系統(tǒng)、分段 轉(zhuǎn)化爐、旋風(fēng)分離器、精密除塵器、廢熱鍋爐、粗煤氣激冷塔、油分離塔、焦粉罐、循環(huán)氣壓縮 機(jī)、破渣機(jī)、灰渣罐、汽包、加熱爐、三組換熱器、緩沖罐、三組機(jī)栗、氣液分離器，其中： 所述分段轉(zhuǎn)化爐具有上、下兩段反應(yīng)腔體，分段轉(zhuǎn)化爐中上、下兩段反應(yīng)腔體之間 通過喉管串聯(lián)為一體，上段反應(yīng)腔體對(duì)應(yīng)的分段轉(zhuǎn)化爐爐壁上設(shè)置多個(gè)原煤進(jìn)口，下段反 應(yīng)腔體對(duì)應(yīng)的分段轉(zhuǎn)化爐爐壁上設(shè)置多個(gè)半焦燒嘴，分段轉(zhuǎn)化爐頂部設(shè)置有煤氣出口，分 段轉(zhuǎn)化爐底部設(shè)置有排渣口； 所述粗煤氣激冷塔、油分離塔均為噴射型單向浮閥塔結(jié)構(gòu)，粗煤氣激冷塔、油分離 塔頂部分別設(shè)有氣相出口，粗煤氣激冷塔、油分離塔底部分別設(shè)有液相出口，粗煤氣激冷 塔、油分離塔內(nèi)分別沿豎向設(shè)置有多層塔板； 所述煤粉制備系統(tǒng)的輸出口分別與分段轉(zhuǎn)化爐的多個(gè)原煤進(jìn)口連通，分段轉(zhuǎn)化爐 的煤氣出口與旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口連通，分段轉(zhuǎn)化爐底部排渣口與破渣機(jī)進(jìn)料口連通，破 渣機(jī)出料口與灰渣罐內(nèi)頂部連通； 所述旋風(fēng)分離器的排渣口與焦粉罐頂部連通，旋風(fēng)分離器的出氣口與精密除塵器 的進(jìn)氣口連通，精密除塵器的排渣口亦與焦粉罐頂部連通，精密除塵器的出氣口與廢熱鍋 爐的進(jìn)氣口連通；所述汽包進(jìn)氣口連通至廢熱鍋爐頂部，汽包出氣口連通有蒸汽輸出管，廢 熱鍋爐的出氣口與粗煤氣激冷塔中最下層塔板下方內(nèi)連通； 所述粗煤氣激冷塔頂部氣相出口與循環(huán)氣壓縮機(jī)進(jìn)氣口連通，循環(huán)氣壓縮機(jī)出氣 口與焦粉罐底部一側(cè)連通，焦粉罐底部另一側(cè)分別與分段轉(zhuǎn)化爐的多個(gè)半焦燒嘴連通，粗 煤氣激冷塔頂部氣相出口還與第一組換熱器的進(jìn)氣口連通，第一組換熱器出氣口與氣液分 離器進(jìn)氣口連通，氣液分離器的氣相出口連接有粗煤氣輸出管，氣液分離器的液相輸出連 接有冷凝液排出管，粗煤氣激冷塔底部液相出口通過第一組機(jī)栗與加熱爐進(jìn)氣口連通，加 熱爐出氣口與油分離塔內(nèi)塔板所在位置連通； 所述油分離塔頂部氣相出口與第二組換熱器的進(jìn)氣口連通，第二組換熱器的出氣 口與緩沖罐上部連通，緩沖罐下部通過第二組機(jī)栗分別連通至粗煤氣激冷塔、油分離塔內(nèi) 頂部，油分離塔底部液相出口通過第三組機(jī)栗與第三組換熱器的進(jìn)氣口連通，第三組換熱 器的出氣口連接有焦油輸出管。 所述的一種煤物質(zhì)催化分解及高溫分離的裝置，其特征在于：所述煤粉制備系統(tǒng) 包括破碎裝置、干燥裝置、研磨裝置、催化劑制備裝置、粉煤氣相加壓輸出裝置、粉煤倉，煤 物質(zhì)依次經(jīng)過破碎裝置破碎、干燥裝置干燥、研磨裝置研磨后形成粉煤，粉煤進(jìn)入粉煤倉中 與催化劑制備裝置制備的粉狀催化劑混合形成混合物，從粉煤倉輸出的混合物通過原煤進(jìn) 口送入分段轉(zhuǎn)化爐上段反應(yīng)腔體中。 所述的一種煤物質(zhì)催化分解及高溫分離的裝置，其特征在于：所述分段轉(zhuǎn)化爐中， 上段反應(yīng)腔體的爐壁采用耐火襯里，下段反應(yīng)腔體的爐壁采用水冷壁，以上段反應(yīng)腔體作 為粉煤熱分解段，以下段反應(yīng)腔體作為半焦氣化反應(yīng)段，分段轉(zhuǎn)化爐底部還當(dāng)前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種煤物質(zhì)催化分解及高溫分離的裝置，其特征在于：包括煤粉制備系統(tǒng)、分段轉(zhuǎn)化爐、旋風(fēng)分離器、精密除塵器、廢熱鍋爐、粗煤氣激冷塔、油分離塔、焦粉罐、循環(huán)氣壓縮機(jī)、破渣機(jī)、灰渣罐、汽包、加熱爐、三組換熱器、緩沖罐、三組機(jī)泵、氣液分離器，其中：所述分段轉(zhuǎn)化爐具有上、下兩段反應(yīng)腔體，分段轉(zhuǎn)化爐中上、下兩段反應(yīng)腔體之間通過喉管串聯(lián)為一體，上段反應(yīng)腔體對(duì)應(yīng)的分段轉(zhuǎn)化爐爐壁上設(shè)置多個(gè)原煤進(jìn)口，下段反應(yīng)腔體對(duì)應(yīng)的分段轉(zhuǎn)化爐爐壁上設(shè)置多個(gè)半焦燒嘴，分段轉(zhuǎn)化爐頂部設(shè)置有煤氣出口，分段轉(zhuǎn)化爐底部設(shè)置有排渣口；所述粗煤氣激冷塔、油分離塔均為噴射型單向浮閥塔結(jié)構(gòu)，粗煤氣激冷塔、油分離塔頂部分別設(shè)有氣相出口，粗煤氣激冷塔、油分離塔底部分別設(shè)有液相出口，粗煤氣激冷塔、油分離塔內(nèi)分別沿豎向設(shè)置有多層塔板；所述煤粉制備系統(tǒng)的輸出口分別與分段轉(zhuǎn)化爐的多個(gè)原煤進(jìn)口連通，分段轉(zhuǎn)化爐的煤氣出口與旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口連通，分段轉(zhuǎn)化爐底部排渣口與破渣機(jī)進(jìn)料口連通，破渣機(jī)出料口與灰渣罐內(nèi)頂部連通；所述旋風(fēng)分離器的排渣口與焦粉罐頂部連通，旋風(fēng)分離器的出氣口與精密除塵器的進(jìn)氣口連通，精密除塵器的排渣口亦與焦粉罐頂部連通，精密除塵器的出氣口與廢熱鍋爐的進(jìn)氣口連通；所述汽包進(jìn)氣口連通至廢熱鍋爐頂部，汽包出氣口連通有蒸汽輸出管，廢熱鍋爐的出氣口與粗煤氣激冷塔中最下層塔板下方內(nèi)連通；所述粗煤氣激冷塔頂部氣相出口與循環(huán)氣壓縮機(jī)進(jìn)氣口連通，循環(huán)氣壓縮機(jī)出氣口與焦粉罐底部一側(cè)連通，焦粉罐底部另一側(cè)分別與分段轉(zhuǎn)化爐的多個(gè)半焦燒嘴連通，粗煤氣激冷塔頂部氣相出口還與第一組換熱器的進(jìn)氣口連通，第一組換熱器出氣口與氣液分離器進(jìn)氣口連通，氣液分離器的氣相出口連接有粗煤氣輸出管，氣液分離器的液相輸出連接有冷凝液排出管，粗煤氣激冷塔底部液相出口通過第一組機(jī)泵與加熱爐進(jìn)氣口連通，加熱爐出氣口與油分離塔內(nèi)塔板所在位置連通；所述油分離塔頂部氣相出口與第二組換熱器的進(jìn)氣口連通，第二組換熱器的出氣口與緩沖罐上部連通，緩沖罐下部通過第二組機(jī)泵分別連通至粗煤氣激冷塔、油分離塔內(nèi)頂部，油分離塔底部液相出口通過第三組機(jī)泵與第三組換熱器的進(jìn)氣口連通，第三組換熱器的出氣口連接有焦油輸出管。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：安承東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華工程科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34
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