CN102618304A - 煤低温热解装置 - Google Patents

Abstract

煤低温热解装置，其特征在于，按照反应先后顺序依次包括：给料器，反应器，除尘器，以及分离塔；所述给料器用来向所述反应器提供原料煤块；所述反应器用来对原料煤块进行热解处理；所述除尘器用来对所述反应器热解生成的挥发物进行除尘处理，所述除尘器在工作过程中保持加热；所述分离塔用来对经过除尘处理的挥发物进行分离处理。本发明的煤低温热解装置不容易发生管道堵塞，可以稳定高效的进行煤低温热解的生产。本发明的煤低温热解装置避免了对经由除尘器得到的较为纯净挥发物的二次加热，节能环保而且非常高效。

Description

煤低温热解装置

技术领域

本发明属于煤加热裂解技术领域，具体是涉及一种煤低温热解装置。

背景技术

煤加热裂解(煤干馏、煤热解)是煤化工的重要过程之一。其是指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种：900～1100℃为高温热解(高温干馏)，即焦化；700～900℃为中温热解；500～600℃为低温热解。

目前，煤低温热解一般采用固体热载体内热式的方法。该方法首先是将初步预热的小块原料煤同催化剂在给料器内混合。然后，从给料器出来的煤块和催化剂进入反应器内，并且在500～600℃环境下进行气固分离，得到半焦和挥发物。该挥发物占煤样质量的分数称为挥发份产率或简称为挥发份。半焦重新送入反应器进行热解反应，以得到更高的油气转化率。挥发物在催化剂的作用下发生裂解，然后要分别经过除尘、冷凝和冷却的处理，并最终回收得到油类和煤气。最后，将回收到的油类送入分离塔中，经过加热后，在100～600℃范围内的不同温度下进行分离处理，最终分别得到汽油、柴油等多种产物。

上述技术方案存在以下的缺点：

首先，反应器中生成的热烟气中包含挥发物和粉尘，该烟气需要经过除尘装置进行除尘处理，以得到较为纯净的挥发物。由于温度较高的烟气在除尘处理过程中将发生温度下降，于是就导致挥发物中的油类与粉尘凝结在一起，黏着在除尘装置等后处理设备上。时间稍久就会导致后处理设备发生管道堵塞，由于油类粘性很高，不容易清理，进而严重影响生产。

另外一方面，从反应器中出来的热烟气，在除尘处理后需要进行冷凝和冷却的处理。然后再将得到的油类送入分离塔，加热升温至550-600℃左右，以进行分离处理。这种二次加热导致油类的分离处理所需耗费的时间增多，二次加热的过程中也必然耗费大量的、日益紧缺的能源材料。

发明内容

为了解决现有煤低温热解装置容易发生管道阻塞，生产效率低下的问题，本发明提供一种无需二次加热节能环保的，不容易发生管道阻塞生产效率高的，煤低温热解装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

煤低温热解装置，其特征在于，按照反应先后顺序依次包括：给料器，反应器，除尘器，以及分离塔；所述给料器用来向所述反应器提供原料煤块；所述反应器用来对原料煤块进行热解处理；所述除尘器用来对所述反应器热解生成的挥发物进行除尘处理，所述除尘器在工作过程中保持加热；所述分离塔用来对经过除尘处理的挥发物进行分离处理。

在上述技术方案中，所述除尘器在工作过程中保持加热的温度为550-600℃。

在上述技术方案中，所述给料器，所述反应器，所述除尘器的外壁分别设有可流通加热气流的加热层。

在上述技术方案中，所述除尘器包括加热装置，除尘装置，以及回收装置；

所述加热装置用来对所述反应器中生成的烟气进行加热；

所述除尘装置用来基本除去所述烟气中粒径在100微米以上的粉粒；

所述回收装置，在烟气流动方向上，依次包括并列设置的第一旋风除尘器和第二旋风除尘器；所述第一旋风除尘器可过滤掉所述烟气中粒径在大于10微米的粉粒；所述第二旋风除尘器可过滤掉所述烟气中粒径不超过5微米的粉粒。

在上述技术方案中，所述给料器内设有：可将原料煤块输送至所述反应器中的送料装置；以及连通至所述反应器内部的，用来吹送催化剂的催化剂喷管。

在上述技术方案中，所述反应器内设有至少两个输送轴，每个输送轴上焊接有多个螺旋叶片；所述螺旋叶片可随所述输送轴旋转，进行物料的推送；所述反应器底部的形状适合所述螺旋叶片推送物料。

在上述技术方案中，所述给料器与所述反应器之间的连接位置，以及所述反应器与所述除尘器之间的连接位置，其连接方式分别为迷宫密封。

在上述技术方案中，所述给料器与所述反应器之间的连接位置，以及所述反应器与所述除尘器之间的连接位置，其连接方式分别为微负压密封。

本发明的有益效果是：

本发明的煤低温热解装置，其反应器中生成的热烟气在除尘器中不会发生降温，于是烟气中的油类也就不会发生冷凝。本发明的煤低温热解装置不容易发生管道堵塞，可以稳定高效的进行煤低温热解的生产。

本发明的煤低温热解装置，其给料器、反应器以及除尘器采用热空气加热层进行整体加热，经由除尘器得到的较为纯净挥发物的温度保持在较高的500-600℃左右，可以直接在分离塔中进行油类的分离处理。本发明的煤低温热解装置避免了对经由除尘处理得到的较为纯净挥发物的二次加热，节能环保而且非常高效。

附图说明

图1是本发明的煤低温热解装置一种具体实施方式的结构示意图。

图2是图1所示的具体实施方式中，给料器和反应器的结构示意图。

图3是图2所示的给料器的局剖放大结构示意图。

图4是图1所示的具体实施方式中，反应器的结构示意图。

图5是图4所示反应器的俯视结构示意图。

图6是图4所示反应器的B-B截面结构示意图。

图7是图1所示的具体实施方式中，除尘器的结构示意图。

图8是图7所示的除尘器中，回收装置的局部放大示意图。

图9是图1所示的具体实施方式中，给料器和反应器的连接部分采用的迷宫密封方式的结构示意图，箭头所示为气流趋势流动方向。

图10是另外一种具体实施方式中，给料器和反应器的连接部分采用的微负压密封方式的结构示意图，箭头所示为气流趋势流动方向。

图中的附图标记表示为：

1-储煤罐；2-给料器；3-反应器；4-除尘器；5-分离塔；6-加热层；

21-催化剂喷管；22-推送叶片；23-旋转轴；24-进煤口；25-出料口；26-催化剂喷出口；

31-输送轴；32-螺旋叶片；33-进料口；34-出料口；

41-排料口；42-挡板；43-重力除尘板；44-第一旋风除尘器；45-第二旋风除尘器；46-回收仓；47-入风口；48-连通管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

图1-9显示了本发明的煤低温热解装置一种具体实施方式，如图1所示，按照反应先后顺序，该煤低温热解装置依次包括：储煤罐1，给料器2，反应器3，除尘器4，以及分离塔5。

所述储煤罐1用来向所述给料器2中定量的添加原料煤块。所述给料器2用来向所述反应器3提供原料煤块和催化剂。所述反应器3用来对原料煤块进行热解处理。所述除尘器4用来对所述反应器3热解生成的挥发物进行除尘处理。所述分离塔5用来对经过除尘处理的挥发物进行分离处理。如图1所示，给料器2，反应器3，除尘器4的外壁上设有相互联通的加热层6，使得所述除尘器4在工作过程中保持加热，加热的温度保持在550-600℃。

如图2和3所示，本发明的煤低温热解装置中的给料器2包括一个密封的罐体，该罐体的上部设有进煤口24；设在所述罐体一端的出料口25与反应器3的进料口33相连；罐体内设有可将原料煤块输送至反应器3中的送料装置，如图3所示，该送料装置包括推送叶片22和旋转轴23。所述推送叶片22设置在所述旋转轴23的外壁上，可随所述旋转轴23转动，推动原料煤块，并向反应器3中输送。罐体内还设有连通至反应器3内部的，用来吹送催化剂的催化剂喷管21，该催化剂喷管21设置在所述旋转轴23内。如图3所示，催化剂喷管21不会影响到旋转轴23的转动。反应器3的内壁上设有推送原料煤块前进的金属叶片，图2中未示出，因其属于现有技术，故不在此赘述。

所述催化剂喷管21在反应器3内部的多个位置分别设有催化剂喷出口26，并且，所述催化剂喷出口26的口径满足：越靠近给料器2的出料口25，所述催化剂喷出口26的口径越大。即图2中位于左侧的催化剂喷出口21的口径要大于右侧，使得靠近出料口位置的催化剂喷出口可以快速、大量的喷出，避免催化剂在喷管中发生堵塞。由于催化剂喷管在反应器内部的多个位置分别设有催化剂喷出口，使得催化剂可以在反应器内的多个位置同时喷出，在整个反应器内与原料煤块均匀混合。

所述催化剂喷管21可将纳米级(粒径为80纳米左右)的催化剂直接吹送至反应器3内部，使催化剂与挥发物在反应器3内充分混合，进而可以大幅提高热解效率，提高重油向轻油转化的效率。

如图4至6所示，本发明的煤低温热解装置中的反应器3，其分别与给料器2和除尘器4相连，包括密封罐体，该密封罐体上设有进料口33和出料口34；所述密封罐体内设有两个输送轴31，每个输送轴31上焊接有多个螺旋叶片32；所述螺旋叶片32可随所述输送轴31旋转，进行物料的推送；所述密封罐体内壁的底部的形状为“U”形槽形状，适合于所述螺旋叶片32推送物料(原料煤块和催化剂)。每个“U”形槽内设有一个所述输送轴31。每个“U”形槽上端开口的宽度为1-4米，长度为18-22米。

由于每个输送轴上的多个进行物料推送的螺旋叶片是焊接上去的金属片，于是，在反应器由生产厂家送至煤处理工厂的输运过程中，可以将这两个输送轴多个螺旋叶片的拼装零件，送至煤处理工厂现场后再进行拼接安装，从而使反应器的运输变得十分方便，而且不容易损坏，后续生产使用中的维护也较为便捷。

本发明的煤低温热解装置中的反应器在工作过程中，物料由进料口33送入反应器3，螺旋叶片32随输送轴31旋转，进行物料的推送，并最终将物料由进料口33位置螺旋推进的输送至出料口34。在这一过程中，位于反应器外壁的加热层6可以将物料加热至500-600℃，使物料在密封罐体内进行热解反应，然后将得到的半焦、以及经过热解的挥发物和粉尘组成的烟气，由所述出料口34排出反应器3，进入除尘器4等后处理设备中。

图7和图8显示了本发明的煤低温热解装置中的除尘器，该除尘器4设置在反应器3与分离塔5之间，其包括加热装置，除尘装置，以及回收装置。

所述加热装置为设置在该除尘器4外壁的加热层6，该加热层6中接通流动的热空气，对除尘器4内部进行加热。烟气在除尘器4内部流动的过程中，基本不会发生降温，所以烟气中的挥发物不会发生冷凝。这样，烟气中的大部分的粉尘和纳米级(粒径为80纳米左右的)催化剂会随着烟气一同流动至回收装置中，以便进行催化剂回收处理。

所述除尘装置用来基本除去所述烟气中粒径在100微米以上的粉粒，或者说是用来基本去除碎小煤块和大粒径的粉尘。所述除尘装置包括在烟气入口处倾斜设置的挡板42；以及在烟气流通路径上交错设置的重力除尘板43。所述挡板42与水平面的夹角为45度，如图7所示，其可以将由反应器3进来的烟气进行第一时间的阻挡。根据受力分解，烟气中的碎小煤块和大颗粒粉尘被直接向下方挡掉，然后由除尘器4底部的排料口41排出。如图7和8所示，所述重力除尘板43一共设置有多组，烟气将沿着图7中箭头所示的路线，由烟气入口流动至第一旋风除尘器44的入风口47。在这一过程中，多组重力除尘板43将对烟气进行重力除尘，即随着烟气中的粉粒与重力除尘板43发生碰撞，然后该发生碰撞的粉粒直接向除尘器4底部的排料口41掉落，进而由烟气中过滤掉。

所述回收装置在烟气流动方向上依次包括，并列设置的第一旋风除尘器44和第二旋风除尘器45。烟气由入风口47进入第一旋风除尘器44，经过旋风除尘处理后，过滤掉粒径大于10微米的粉粒，过滤下来的粉粒由排料口41排出除尘器4。烟气继续经由连通管48进入第二旋风除尘器45，该第二旋风除尘器45将粒径不超过5微米的粉粒进行过滤，过滤下来粉粒由回收仓46承接。所述第一旋风除尘器44工作时，其内部烟气的流速为15-25米/秒；所述第二旋风除尘器45工作时，其内部烟气的流速为35-45米/秒。这样就可以使所述第一旋风除尘器44可过滤掉所述烟气中粒径在大于10微米的粉粒，使所述第二旋风除尘器45可过滤掉所述烟气中粒径不超过5微米的粉粒。回收仓46中承接到的粉粒中大部分为纳米级的催化剂，可以将其重新与原料煤块进行混合，在反应器3中进行热解反应，进行二次利用。

在其他的具体实施方式中，所述回收装置也可以包括3个或者更多的并列设置的旋风除尘器，只需满足其中的至少一个除尘器可以将烟气中粒径不超过5微米的粉粒过滤下来，从而可以回收过滤下来的粉粒中的纳米级催化剂即可，在此不再赘述。

如图9所示，本发明的煤低温热解装置中，给料器2与反应器3之间的连接位置，以及反应器3与除尘器4之间的连接位置的连接方式分别为迷宫密封。下面以给料器2与反应器3之间的连接位置为例做以说明。

反应器3与给料器2相互联通，在反应器3热解原料煤块过程中，如图9所示，反应器3内部的气压要高于外部，所以内部的气体有从反应器3与给料器2相连的位置向外流出的趋势。同时，由于反应器3外部的大气与反应器3内部向联通，所以大气也可以向反应器3内部流入。于是，给料器与反应器之间相互连接的部分，设置了一组如图9所示的，相互交错的挡板，形成“迷宫”的形状。这组“迷宫”起到了阻碍反应器3内外的气体相互流通的作用。很好的阻止了空气进入反应器3，以免空气中的氮气影响生成的煤气的纯度；同时也很好的阻止了反应器3内部的烟气扩散到空气中，以免造成爆炸形成事故。

在如图10所示的另外的一种实施方式中，其与图9所示具体实施方式不同的是：给料器2与反应器3之间的连接位置，以及反应器3与除尘器4之间的连接位置的连接方式分别为微负压密封。下面再次以给料器2与反应器3之间的连接位置为例做以说明。

反应器3与给料器相互联通，在反应器热解原料煤块过程中，如图10所示，反应器3内部的气压要高于外部，所以内部的气体有从反应器3与给料器相连的位置向外流出的趋势。同时，由于反应器3外部的大气与反应器3内部向联通，所以大气也可以向反应器3内部流入。本发明的给料器与反应器之间相互连接的部分，采用的是相互配合光滑表面，给料器2与反应器3处于一个在小范围内活动连接的状态。通过调整相互之间的距离，使得内部的气压要稍小于外部的大气压，即所谓的“微负压”。从而使反应器3内部的气流不会向外部的大气中扩散，同时外部的空气也很少进入反应器3的内部。这种“微负压”连接，可以很好的满足给料器2与反应器3之间的密封连接要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.煤低温热解装置，其特征在于，按照反应先后顺序依次包括：给料器(2)，反应器(3)，除尘器(4)，以及分离塔(5)；

所述给料器(2)用来向所述反应器(3)提供原料煤块；所述反应器(3)用来对原料煤块进行热解处理；所述除尘器(4)用来对所述反应器(3)热解生成的挥发物进行除尘处理，所述除尘器(4)在工作过程中保持加热；所述分离塔(5)用来对经过除尘处理的挥发物进行分离处理。

2.如权利要求1所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述除尘器(4)在工作过程中保持加热的温度为550-600℃。

3.如权利要求1所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述给料器(2)，所述反应器(3)，所述除尘器(4)的外壁分别设有可流通加热气流的加热层(6)。

4.如权利要求1所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述除尘器(4)包括加热装置，除尘装置，以及回收装置；

所述加热装置用来对所述反应器(3)中生成的烟气进行加热；

所述除尘装置用来基本除去所述烟气中粒径在100微米以上的粉粒；

所述回收装置，在烟气流动方向上，依次包括并列设置的第一旋风除尘器(44)和第二旋风除尘器(45)；所述第一旋风除尘器(44)可过滤掉所述烟气中粒径在大于10微米的粉粒；所述第二旋风除尘器(45)可过滤掉所述烟气中粒径不超过5微米的粉粒。

5.如权利要求4所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述第二旋风除尘器(45)工作时，其内部烟气的流速为35～45米/秒。

6.如权利要求1所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述给料器(2)内设有：

可将原料煤块输送至所述反应器(3)中的送料装置；以及

连通至所述反应器(3)内部的，用来吹送催化剂的催化剂喷管(21)。

7.如权利要求6所述的煤低温热解装置，其特征在于，

所述送料装置包括推送叶片(22)和旋转轴(23)；所述推送叶片(22)设置在所述旋转轴(23)的外壁上，可随所述旋转轴(23)转动。

8.如权利要求7所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述催化剂喷管(21)设置在所述旋转轴(23)内。

9.如权利要求1所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述反应器(3)内设有至少两个输送轴(31)，每个输送轴上焊接有多个螺旋叶片(32)；所述螺旋叶片(32)可随所述输送轴(31)旋转，进行物料的推送；所述反应器(3)底部的形状适合所述螺旋叶片(32)推送物料。

10.如权利要求9所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述反应器(3)底部的形状包括至少两个并列拼装的“U”形槽，每个“U”形槽内设有一个所述输送轴(31)。

11.如权利要求1-10任意一项所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述给料器(2)与所述反应器(3)之间的连接位置，以及所述反应器(3)与所述除尘器(4)之间的连接位置，其连接方式分别为迷宫密封。

12.如权利要求1-10任意一项所述的煤低温热解装置，其特征在于，所述给料器(2)与所述反应器(3)之间的连接位置，以及所述反应器(3)与所述除尘器(4)之间的连接位置，其连接方式分别为微负压密封。

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