一種煤加氫熱解的系統和方法技術方案

本發明專利技術公開了一種煤加氫熱解的系統和方法。該系統包括煤加氫熱解單元、旋風分離單元、液化殘渣除塵單元以及液化殘渣處理單元；煤加氫熱解單元包括煤粉噴嘴、富氫氣體噴嘴、激冷液化殘渣噴嘴、混合半焦出口和熱解混合物出口；旋風分離單元設有熱解混合物入口、半焦出口以及除塵煤氣1出口；液化殘渣除塵單元設有除塵煤氣1入口、除塵煤氣2出口以及含塵液化殘渣出口；液化殘渣處理單元設置有液態含塵液化殘渣入口和固態液化殘渣粉出口。根據本發明專利技術提供的系統和方法，根據液化殘渣的特性，能夠同時解決加氫熱解過程中激冷劑的選擇及粗煤氣的除塵問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于化工
，尤其涉及一種煤加氫熱解的系統和方法。
技術介紹
煤加氫熱解是指使原煤粉與含氫反應氣體在高溫、高壓條件下反應生成富甲烷氣以及輕質油品的過程。與傳統的煤熱解相比，煤加氫熱解具有工藝簡單、熱效率高、污染小的特點，因而受到廣泛地關注和應用。但是，目前煤粉加氫熱解一般采用氣流床，且熱解溫度較高，因此反應結束后的氣固相先經激冷劑激冷，使熱解產物的溫度降低后進入后續分離過程，氣固相的分離或通過改變反應器的半徑，改變氣體流動速度，或通過多級旋風分離的方法，但由于熱解煤粉的粒度較小，因此在分離后的油氣產物中存在較高的粉塵含量，這樣不僅會增大油氣產品的后續利用，而且會造成大量固體煤粉或半焦的浪費。因此，必須尋找一種合適的方法，能降低油氣產品中的粉塵量，并使其回收利用。在煤直接液化生產過程中，液化殘渣的量約為原煤質量的30％，產量巨大。液化殘渣為一種高炭、高揮發分、含有液化催化劑的物質，其在一定溫度下會發生軟化，產生流動性，且具有很強的粘結性，若進一步升高溫度，在絕氧環境下熱解熱解會產生大量的油氣產品，因此液化殘渣的利用研究具有很重要的意義。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種中低階煤粉加氫熱解的系統和方法，根據液化殘渣的特性，以同時解決加氫熱解過程中激冷劑的選擇及粗煤氣的除塵問題。為實現上述目的，本專利技術提出了一種煤加氫熱解的系統，包括煤加氫熱解單元、旋風分離單元、液化殘渣除塵單元以及液化殘渣處理單元；其中，所述煤加氫熱解單元包括煤粉噴嘴、富氫氣體噴嘴、激冷液化殘渣噴嘴、混合半焦出口和熱解混合物出口，在所述煤加氫氣化單元，煤粉與富氫氣體反應的產物在激冷液化殘渣激冷后熱解形成粗煤氣；所述旋風分離單元設有熱解混合物入口、半焦出口以及除塵煤氣1出口，所述熱解混合物入口與所述熱解混合物出口相連，所述旋風分離單元用于對所述粗煤氣進行處理得到除塵煤氣1；所述液化殘渣除塵單元設有除塵煤氣1入口、除塵煤氣2出口以及含塵液化殘渣出口；所述除塵煤氣1入口與所述除塵煤氣1出口相連；所述液化殘渣除塵單元用于對所述除塵煤氣1處理得到除塵煤氣2以及含塵煤液化殘渣油漿；所述液化殘渣處理單元設置有液態含塵液化殘渣入口和固態液化殘渣粉出口，所述液態含塵液化殘渣入口和所述含塵液化殘渣出口相連，所述固態液化殘渣粉出口和所述激冷液化殘渣噴嘴相連，所述液化殘渣處理單元用于對所述含塵煤液化殘渣油漿進行冷卻和破碎篩分。進一步地，所述系統還包括油氣分離單元，所述油氣分離單元設有除塵煤氣2入口、循環冷卻水入口、循環冷卻水出口、輕油出口、凈煤氣出口以及重質焦油出口，所述除塵煤氣2入口與所述除塵煤氣2出口相連，所述油氣分離單元用于對除塵煤氣2進行處理得到凈煤氣、重質焦油和輕質焦油。具體地，所述煤加氫熱解單元使用的裝置是氣流床加氫熱解爐。所述旋風分離單元使用的裝置是旋風分離器。所述液化殘渣除塵單元使用的裝置是高溫密閉保溫容器。所述油氣分離單元使用的裝置是水噴淋裝置。進一步地，所述油氣分離單元內的冷卻水入口管上設置有多個噴嘴，所述噴嘴交錯排列，所述冷卻水入口管垂直方向上設有擋板，且所述擋板的低端位于所述凈煤氣出口的下方。具體地，所述液化殘渣處理單元包括液化殘渣冷卻罐以及破碎裝置。所述液化殘渣冷卻罐設置有所述液態含塵液化殘渣入口和冷卻后液化殘渣出口。所述破碎裝置設有冷卻后液化殘渣入口和所述固態液化殘渣粉出口，所述冷卻后液化殘渣入口和所述冷卻后液化殘渣出口相連。進一步地，所述加氫氣化單元包括反應區、激冷區和混合半焦儲存區。所述反應區設有所述反應煤粉噴嘴、所述富氫氣體噴嘴和所述熱解混合物出口，所述富氫氣體噴嘴的個數為偶數，對稱排列在所述煤粉噴嘴的四周，所述煤粉噴嘴設置在所述氣流床加氫熱解爐爐頂。所述激冷區設有所述激冷液化殘渣噴嘴，所述激冷液化殘渣噴嘴設置在所述反應區下方的爐壁上，所述激冷液化殘渣噴嘴的個數為偶數，對稱分布在爐體的四周。所述混合半焦儲存區設有混合半焦擋板、混合半焦刮板和所述混合半焦出口，所述混合半焦出口設置在所述氣流床加氫熱解爐的底端。所述混合半焦擋板與水平方向的夾角為30-75°。本專利技術還提供一種利用上述系統進行煤加氫熱解的方法，其特征在于，包括步驟：A.煤加氫熱解：用所述激冷液化殘渣對所述煤粉與所述富氫氣體的反應產物進行激冷，得到所述粗煤氣；B.旋風分離：對所述粗煤氣進行分離得到所述除塵煤氣1和半焦；C.液化殘渣除塵：將所述除塵煤氣1和液態液化殘渣進行接觸，得到所述除塵煤氣2以及所述含塵煤液化殘渣油漿；D.液化殘渣處理：在所述含塵煤液化殘渣油漿中，對含塵濃度＜50wt％的油漿循環使用，含塵濃度≥50wt％的油漿排出至所述液化殘渣處理單元進行冷卻和破碎篩分，得到所述激冷液化殘渣噴入所述煤加氫熱解單元。進一步地，所述方法還包括，油氣分離：對所述除塵煤氣2經水噴淋降溫進一步除塵，得到所述凈煤氣，噴淋后的液體經油水分離后，得到所述重質焦油和所述輕質焦油。具體地，將所述煤粉粒度控制為<100um，所述激冷液化殘渣粒度控制為<1mm。將所述液態液化殘渣的溫度控制在240-360℃。作為優選的實施方案，將所述煤加氫熱解單元所述煤粉與所述富氫氣體中氫氣的質量比控制在1:0.2-0.5，反應溫度控制為800-1000℃，反應壓力為2-4MPa，熱解時間小于2s。在本專利技術中，首先，利用液態液化殘渣粘度高的特性，對熱解粗煤氣進行除塵；其次，當液化殘渣中含塵量達到50％以上時，將其冷卻后粉碎，作為固體激冷劑加入熱解爐，對熱解產物進行激冷，在起到激冷劑作用的同時，可充分利用熱解半焦的顯熱，使噴入的液化殘渣及攜帶的粉塵發生熱解反應，達到液化殘渣高附加值利用的目的，并使氣體攜帶的粉塵在熱解爐內再次熱解，進一步產生油氣產品，同時利用固體激冷劑的沖擊，促使氣固相的分離。該專利技術具有以下有益效果：(1)充分利用煤液化殘渣的特性，將其同時作為粗煤氣的除塵劑以及煤加氫熱解反應的激冷劑，變廢為寶；(2)利用煤液化殘渣作為除塵劑，除塵效率高，粉塵與液體煤液化殘渣介質相溶性好，易于捕集粉塵；(3)高溫除塵過程中，煤液化殘渣中的催化劑，對于煤氣中的重質組分具有很好的催化裂解作用，提高焦油輕質組分質量；(4)高含塵煤液化殘渣作為激冷劑進入煤加氫熱解爐，在起激冷劑作用的同時，充分利用煤加氫熱解混合產物的顯熱，發生熱解，產生油氣產品，提高了原料利用率，降低液化殘渣熱解能耗，且在整個過程中不產生污染排放。本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明圖1是本專利技術的生產工藝流程圖；圖2是本專利技術的生產系統示意圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本專利技術的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本專利技術的限制。本專利技術提出了一種煤加氫熱解的方法，如圖1，包括以下步驟：第一步：煤粉加氫熱解：將熱解原料煤粉和富氫氣體分別通過煤粉噴嘴和富氫氣體噴嘴噴入煤加氫熱解爐，充分混合后發生加氫熱解反應；熱解反應后的混合物進入激冷室，與激冷劑液化殘渣直接接觸后降溫至600℃以下，以防止二次反應；同時，激冷劑液化殘渣在熱解產物攜帶的高溫下發生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤加氫熱解的系統，包括煤加氫熱解單元、旋風分離單元、液化殘渣除塵單元以及液化殘渣處理單元；其中，所述煤加氫熱解單元包括煤粉噴嘴、富氫氣體噴嘴、激冷液化殘渣噴嘴、混合半焦出口和熱解混合物出口，在所述煤加氫氣化單元，煤粉與富氫氣體反應的產物在激冷液化殘渣激冷后熱解形成粗煤氣；所述旋風分離單元設有熱解混合物入口、半焦出口以及除塵煤氣1出口，所述熱解混合物入口與所述熱解混合物出口相連，所述旋風分離單元用于對所述粗煤氣進行處理得到除塵煤氣1；所述液化殘渣除塵單元設有除塵煤氣1入口、除塵煤氣2出口以及含塵液化殘渣出口；所述除塵煤氣1入口與所述除塵煤氣1出口相連；所述液化殘渣除塵單元用于對所述除塵煤氣1處理得到除塵煤氣2以及含塵煤液化殘渣油漿；所述液化殘渣處理單元設置有液態含塵液化殘渣入口和固態液化殘渣粉出口，所述液態含塵液化殘渣入口和所述含塵液化殘渣出口相連，所述固態液化殘渣粉出口和所述激冷液化殘渣噴嘴相連，所述液化殘渣處理單元用于對所述含塵煤液化殘渣油漿進行冷卻和破碎篩分。

【技術特征摘要】
1.一種煤加氫熱解的系統，包括煤加氫熱解單元、旋風分離單元、液化殘渣除塵單元以及液化殘渣處理單元；其中，所述煤加氫熱解單元包括煤粉噴嘴、富氫氣體噴嘴、激冷液化殘渣噴嘴、混合半焦出口和熱解混合物出口，在所述煤加氫氣化單元，煤粉與富氫氣體反應的產物在激冷液化殘渣激冷后熱解形成粗煤氣；所述旋風分離單元設有熱解混合物入口、半焦出口以及除塵煤氣1出口，所述熱解混合物入口與所述熱解混合物出口相連，所述旋風分離單元用于對所述粗煤氣進行處理得到除塵煤氣1；所述液化殘渣除塵單元設有除塵煤氣1入口、除塵煤氣2出口以及含塵液化殘渣出口；所述除塵煤氣1入口與所述除塵煤氣1出口相連；所述液化殘渣除塵單元用于對所述除塵煤氣1處理得到除塵煤氣2以及含塵煤液化殘渣油漿；所述液化殘渣處理單元設置有液態含塵液化殘渣入口和固態液化殘渣粉出口，所述液態含塵液化殘渣入口和所述含塵液化殘渣出口相連，所述固態液化殘渣粉出口和所述激冷液化殘渣噴嘴相連，所述液化殘渣處理單元用于對所述含塵煤液化殘渣油漿進行冷卻和破碎篩分。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括油氣分離單元，所述油氣分離單元設有除塵煤氣2入口、循環冷卻水入口、循環冷卻水出口、輕油出口、凈煤氣出口以及重質焦油出口，所述除塵煤氣2入口與所述除塵煤氣2出口相連，所述油氣分離單元用于對除塵煤氣2進行處理得到凈煤氣、重質焦油和輕質焦油。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述煤加氫熱解單元使用的裝置是氣流床加氫熱解爐；所述旋風分離單元使用的裝置是旋風分離器；所述液化殘渣除塵單元使用的裝置是高溫密閉保溫容器；所述油氣分離單元使用的裝置是水噴淋裝置。4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述油氣分離單元內的冷卻水入口管上設置有多個噴嘴，所述噴嘴交錯排列，所述冷卻水入口管垂直方向上設有擋板，且所述擋板的低端位于所述凈煤氣出口的下方。5.根據權利要求1-4任一所述的系統，其特征在于，所述液化殘渣處理單元包括液化殘渣冷卻罐以及破碎裝置；所述液化殘渣冷卻罐設置有所述液態含塵液化殘渣入口和冷卻后液化殘渣出口；所述破碎裝置設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉維娜，丁力，郭啟海，路丙川，吳道洪，
申請(專利權)人：北京神霧環境能源科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11