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CN101885973A - 用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺 - Google Patents

用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，高温干馏煤气作为热载体进入干馏炉内与炉内煤料接触传热，使煤料热解干馏变成半焦，干馏逸出的煤气汇入热载体煤气中一并出炉，出炉的煤气经降温净化后，相当于原热载体煤气量的一部分煤气经间壁加热至高温后作为热载体回干馏炉循环使用，其余量的煤气作外供使用。本发明兼得内、外热式干馏工艺之优点，煤气纯度与外热式工艺相当，使外供煤气质量好、热值高、应用价值高，是理想的化工原料或高品燃料；且干馏煤气可全部外供；煤料受温较低且受热均匀，焦油收率较高；系统热源来源广，包括可用低品位的粉煤、煤气等燃料烟气；系统流程简洁，生产运行中易于操作控制，工业化建设投资相对较省。

Description

用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺
技术领域：
本发明涉及一种煤干馏工艺。
背景技术：
煤在隔绝空气条件下受热分解成煤气、焦油和焦炭(或半焦)等干馏产品，按其炉内煤料被加热终温的不同，一般认为500-700℃为低温干馏，褐煤类低阶煤种适用于低温干馏加工，通过低温干馏加工，将褐煤转化成气、液、固三种产品，具有很好的经济效益及社会效益。干馏炉是低温干馏生产工艺中的主要设备，按其供热方式分为外热式(间壁加热)和内热式(直接接触加热)，按其所用热载体形式分为气体热载体和固体热载体。
传统的干馏工艺多为外热式，以确保煤被隔绝加热，挥发产物不被稀释，从而得到成份纯、热值高、有更好利用价值(例如提氢或煤化工原料气)的干馏煤气，但存在炉内煤料受热不均导致半焦质量不匀，高温壁区易发生二次热解降低焦油产率，且设备复杂投资大产能小等不足；
内热式工艺是借助气体热载体(多为煤气燃烧的烟气)直接进入干馏炉内穿过块状煤层传热的，具有传热快、效率高、加热均匀、设备简单、投资较省等优点，但存在干馏煤气被气体热载体(烟气)所稀释，导致出炉煤气及外供煤气热值低、品质差、商业利用价值不高等缺点。
另有专利(CN101113340A)介绍在竖炉中利用循环高温煤气直接加热的内热式干馏工艺，相对传统的内热式工艺有所改进。但其适用炉型单一(只适用于竖炉)；入炉煤要求与传统气流内热式炉一样，须为块煤或型煤；产生的净煤气被部分用于热半焦冷却及部分用于燃烧补热，则外供产品煤气量大大减少(只占全部干馏煤气的三分之一)；且煤气预热温度太高，耗能增加，工业化实现难度增大；尤其是该专利所用的蓄热式预热或氧气燃烧加热方式仍将导致干馏煤气被部分烟气稀释从而带来与传统的气流内热式工艺一样或部分一样缺点，干馏煤气容积增大，后处理设备容积及输送动力随之增大，外供煤气成份、纯度、热值等仍不如外热式工艺的煤气质量好、价值高；此外该专利中采用蓄热式预热将导致入炉温度波动大，干馏操作不稳；采用氧气燃烧加热方式则需投资空分设备，增加投资及运行成本。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种兼顾传统内外热式工艺之优点，生产运行中易于操作控制的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺。
本发明的技术解决方案是：
一种用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：高温干馏煤气作为热载体进入干馏炉内与炉内煤料接触传热，使煤料热解干馏变成半焦，干馏逸出的煤气汇入热载体煤气中一并出炉，出炉的煤气经降温净化后，相当于原热载体煤气量的一部分煤气经间壁加热至高温后作为热载体回干馏炉循环使用，其余量的煤气(相当于干馏逸出的煤气量)作外供使用。
作为热载体的高温干馏煤气经间壁加热后的温度为450～900℃；干馏炉内的煤料被加热至400～850℃。
间壁加热所用的换热器是由不锈钢或高温耐热钢材料制成或由碳化硅材料制成。
所述不锈钢或高温耐热钢材料是经表面合金化处理的材料。
干馏炉内的煤料是经过干燥处理过的煤料。
间壁加热所用高温热源气体经间壁换热降温后，作为煤料的干燥热源使用。
干馏生成的半焦还经熄焦处理，熄焦处理采用熄焦段内存气体自循环冷却处理，自循环气体从熄焦段引出后，经间壁式换热器冷却至150℃以下再进入熄焦段循环使用。
本发明在炉外采用被间壁加热(外热方式加热)、未被稀释的高温干馏煤气为热载体，入干馏炉直接与煤料接触传热，使其热解、实现干馏。炉内煤料逸出的挥发产物(干馏煤气)汇入高温煤气流(热载体)中一并出炉，经降温、净化、增压后，部分仍作为热载体通过间壁式换热器被加热至450-900℃后循环入炉使用；其余净化煤气(实为循环过程中炉内煤料逸出的全部煤气)外供使用。
可见气体热载体全部来自干馏煤气，干馏煤气没有被外来杂质气体稀释；干馏产生的煤气全部作外供，熄焦及系统补热均未引用；这是本发明最主要的工艺特点。
显而易见本发明兼得内、外热式干馏工艺之优点，煤气纯度与外热式工艺相当，使外供煤气质量好、热值高、应用价值高，是理想的化工原料或高品燃料；且干馏煤气可全部外供；煤料受温较低且受热均匀，焦油收率较高；系统热源来源广，包括可用低品位的粉煤、煤气等燃料烟气；此热源经间壁换热降温后可再送干燥段利用，因而系统热效率高，耗能省；原煤在本工艺系统中干燥脱水后再入干馏，则煤气中水分低，净化分离过程中废水生成少，环保处理简单易行；熄焦采用自循环冷却方式，其间壁换热的余热得以充分回收利用。本工艺适用多种炉型，包括目前已有的立式炉、三段炉、回转炉、网带炉、沸腾炉等；对入炉煤粒度(块度)要求不高，且适用于多种煤种；系统流程简洁，生产运行中易于操作控制，工业化建设投资相对较省。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的工艺流程示意图。
图2是本发明用于直立炉时的工艺流程示意图。
图3是本发明用于回转炉时的工艺流程示意图。
图4是本发明用于网带炉时的工艺流程示意图。
附图1-4图中标号说明：
1、入炉原料煤；2、半焦成品；3、主炉(3-1、干燥段或干燥炉；3-2、干馏段或干馏炉；3-3、熄焦段或熄焦炉)；4、除尘器；5、干燥循环风机；6、放空烟气；7、除尘器；8、余热换热器；9、煤气冷却冷凝与净化装置；10、焦油；11、煤气增压风机；12-1、循环煤气；12-2、外供煤气；13、间壁式高温加热器；14、除尘器；15、余热换热器；16、循环风机；17、软水；18、蒸汽；19、高温烟气；20、低温烟气；21、干燥补热；22、出焦关风器。
具体实施方式：
实施例1：
原料褐煤(1)首先进入主炉(3)的干燥段(炉)(3-1)内，与入炉热烟气逆流接触，逐渐被加热至150～300℃(例150℃、200℃、300℃)，煤被充分脱水干燥后经气封进入主炉(3)的干馏段(炉)(3-2)内，与入炉高温煤气逆流接触，继续被加热至400～850℃(例400℃、600℃、850℃)，使煤热解干馏变成半焦，同时逸出煤气及焦油蒸气。热半焦再进入主炉(3)的熄焦段(炉)(3-3)内，与炉内自循环冷气(煤气或烟气或惰性气)介质逆流接触，半焦被冷却至160℃以下(具体以该半焦接触空气不自燃，且便于后续安全储运为准)，经出焦关风器(22)卸出半焦产品(2)；
熄焦冷气介质吸收半焦热量后变成高温热气引出炉外，视其含尘量大小决定是否经除尘器(14)，再入余热换热器(15)降温至150℃以下后经循环风机(16)再闭路循环入炉；软水(17)与高温热气换热后产生较高压力的蒸汽(18)作为热能外供(折算外供蒸汽价值，吨焦可增利5％左右)。
干馏段(炉)(3-2)内逸出的煤气(含焦油蒸气)汇入高温煤气流中一并被带出炉外，视其含尘量大小决定是否经除尘器(7)，再经间壁式余热换热器(8)初步降温后进入煤气冷却冷凝与净化装置(9)将煤气中焦油(10)以液态形式分离出来，净化后的干馏煤气经增压风机(11)升压后，一部分(相当于原有入炉流量)(12-1)作为热载体经间壁式余热换热器(8)预热后再至间壁式高温加热器(13)被加热至450～900℃(例450℃、700℃、900℃)作为高温热载体入炉(3-2)循环使用，余下部分相当于干馏产生的全部煤气(12-2)可全部用于系统外供。
500～1200℃(例500℃、1000℃、1200℃)的外来高温烟气(19)进入间壁式高温加热器(13)换热降温后(20)作为干燥热源补入干燥循环热烟气流中，出炉循环烟气视其含尘量大小决定是否经除尘器(4)，再经风机(5)升压、补热(21)后入炉循环，煤受热蒸出的水分随放空烟气(6)一并排出。
间壁式高温加热器(13)是由不锈钢或高温耐热钢材料制成或由碳化硅材料制成。所述不锈钢或高温耐热钢材料还可经表面合金化处理。
实施例2：
以印尼某褐煤为例，工业分析其发热量3480kcal/kg，全水(MT)为40％，空干基水(Mad)17.5％、灰份(Aad)2.5％、挥发分(Vad)40％、固定碳(Fcad)40％、全硫(St)0.5％。原煤经破碎过筛后将粒度在5-50mm范围的按500kg/h投入三段式直立炉进行干燥干馏处理(参见附图2)，控制干燥段温度为200℃，干馏段温度为630℃，熄焦段将半焦冷却至100℃以下出炉，得半焦产品182kg/h(分析其水分为5％、灰分5.2％、挥发分10.5％、固定碳83％)。熄焦段由炉内煤气自循环冷却，其循环气入炉温度为50℃左右，出炉为400～450℃，循环气量165～185Nm3/h，在半焦余热换热器(间壁式)中用软水汽化回收其热量，产得(压力1Mpa)蒸汽35kg/h。入干馏段的热载煤气(680Nm3/h)与干馏煤层逸出煤气一并引出炉外，经净化分离得粗焦油约19kg/h，净化煤气经增压后引出其中680Nm3/h经间壁式高温加热器升温至750℃后作为热载体再回干馏段循环，剩余煤气量约90Nm3/h作外供。
实际操作中注意干馏段顶与干燥段底之间的压力平衡控制。
取样分析外供煤气成份为CH427.66％、CO 19.82％、H222.37％、CnHm4.20％、CO223.95％、其它约2％，可见其有效成分达到74％以上，计算其发热值约为4160kcal/Nm3，是传统内热式干馏煤气热值的2倍之多。
系统外引来的洁净高温烟气(950℃左右)经问壁式高温加热器换热降温后送干燥段作干燥热源使用，干燥段最终放空烟气(湿烟气)温度为95℃左右，可见系统余热得以充分利用。
本实施例其余工艺同实施例1。

Claims (7)

1.一种用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：高温干馏煤气作为热载体进入干馏炉内与炉内煤料接触传热，使煤料热解干馏变成半焦，干馏逸出的煤气汇入热载体煤气中一并出炉，出炉的煤气经降温净化后，相当于原热载体煤气量的一部分煤气经间壁加热至高温后作为热载体回干馏炉循环使用，其余量的煤气，即相当于干馏逸出的煤气量，作外供使用。
2.根据权利要求1所述的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：作为热载体的高温煤气的温度为450～900℃；干馏炉内的煤料被加热至400～850℃。
3.根据权利要求1或2所述的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：用于间壁加热的换热器是由不锈钢或高温耐热钢材料制成或由碳化硅材料制成。
4.根据权利要求3所述的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：所述不锈钢或高温耐热钢材料是经表面合金化处理的材料。
5.根据权利要求1或2所述的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：干馏炉内的煤料是经过干燥处理过的煤料。
6.根据权利要求5所述的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：间壁加热所用高温热源气体经间壁换热降温后，作为煤料的干燥热源使用。
7.根据权利要求1或2所述的用于褐煤或高挥发分煤干馏的生产工艺，其特征是：所述半焦还经熄焦处理，熄焦方式采用熄焦段内存气体自循环冷却处理，自循环气体从熄焦段引出后，经间壁式换热器冷却至150℃以下再进入熄焦段循环使用。
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