煤粉的流化床干餾方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤粉的流化床干餾方法與裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的燒炭負(fù)荷過(guò)大、燒炭效果不理想的問(wèn)題。本發(fā)明干餾方法包括：A.煤粉原料(1)與高溫煤灰混合后在床層式干餾反應(yīng)器(50)內(nèi)的干餾密相段床層中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成油氣和煤粉半焦。煤粉半焦與煤灰的混合物在汽提器(10)內(nèi)進(jìn)行汽提；B.汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物在燒炭罐(15)內(nèi)進(jìn)行燒炭，生成再生半焦；C.再生半焦在提升管燒炭器(18)內(nèi)進(jìn)行燒炭，生成含焦煤灰；D.含焦煤灰在床層式燒炭器(60)內(nèi)的燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭，生成高溫煤灰。本發(fā)明公開(kāi)了用于實(shí)現(xiàn)上述方法的煤粉的流化床干餾裝置。本發(fā)明可用于多種煤粉的干餾加工。
【專利說(shuō)明】煤粉的流化床干餾方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域，涉及一種煤粉的流化床干餾方法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)快速增長(zhǎng)的原油需求拉動(dòng)了原油進(jìn)口量的快速增長(zhǎng)；在油氣資源缺乏和需求提升的情況下，石油和天然氣的過(guò)度對(duì)外依賴對(duì)我國(guó)的能源安全保障帶來(lái)了很大的隱患，并使很多石油化工原料的成本居高不下。煤化工與石油化工具有相互替代性，發(fā)展新型煤化工可以作為石油化工很好的補(bǔ)充，具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略意義。煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過(guò)程；主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。
[0003]煤干餾技術(shù)是煤化工的重要過(guò)程之一。煤低溫干餾可以提取低溫焦油，并生產(chǎn)半焦和低溫焦?fàn)t煤氣。低溫焦油產(chǎn)率較高，成分以烷烴為主，能進(jìn)一步加工出高級(jí)液態(tài)燃料(汽油、柴油等)和化工原料；半焦可用作固體燃料或氣化原料，煤氣則是良好的燃料和化學(xué)合成原料。在煤干餾技術(shù)中，煤粉的流化床干餾是將塊狀的煤粉碎為細(xì)粉(粒徑<3毫米)，與高溫固體熱載體(煤灰)或高溫氣體熱載體在流化狀態(tài)下接觸傳熱并發(fā)生熱分解反應(yīng)的過(guò)程；具有熱強(qiáng)度高、干餾速度快、油氣停留時(shí)間短、氣固可快速分離等特征，是一種較好的煤炭加工利用方式。在煤粉的流化床干餾過(guò)程中，一般是采用床層式燒炭器或管式燒炭器(即提升管燒炭器)燒去干餾所產(chǎn)煤粉半焦中的炭。單獨(dú)采用床層式燒炭器燒炭，會(huì)使其燒炭負(fù)荷過(guò)大，造成設(shè)備尺寸過(guò)大、投資較高。采用提升管燒炭器燒炭，燒炭效果不夠理想，炭往往燃燒不完全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種煤粉的流化床干餾方法與裝置，以解決現(xiàn)有的煤粉流化床干餾技術(shù)所存在的燒炭負(fù)荷過(guò)大、燒炭效果不理想的問(wèn)題。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種煤粉的流化床干餾方法，其特征在于:該方法依次包括如下步驟:
[0006]A.粉碎后的煤粉原料與來(lái)自床層式燒炭器內(nèi)燒炭密相段床層中的高溫煤灰在混合罐內(nèi)混合后經(jīng)第一混合物輸送管進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器，煤粉原料在干餾密相段床層中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成油氣和煤粉半焦，油氣經(jīng)設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器內(nèi)的第一組旋風(fēng)分離器分離出煤粉半焦與煤灰的混合物后由床層式干餾反應(yīng)器頂部的油氣出口管流出，干餾密相段床層中煤粉半焦與煤灰的混合物向下流動(dòng)，進(jìn)入設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器下方的汽提器，向汽提器內(nèi)通入汽提水蒸汽，汽提出煤粉半焦與煤灰的混合物所夾帶的油氣；
[0007]B.在汽提器內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)第二混合物輸送管進(jìn)入燒炭罐，與通入燒炭罐內(nèi)的第一主風(fēng)接觸進(jìn)行燒炭，生成再生半焦和煙氣，再生半焦和煙氣向上流動(dòng)進(jìn)入提升管燒炭器；
[0008]C.進(jìn)入提升管燒炭器內(nèi)的再生半焦與通入提升管燒炭器內(nèi)的提升管燒炭主風(fēng)接觸，沿提升管燒炭器上行進(jìn)行燒炭，生成含焦煤灰和煙氣，含焦煤灰和煙氣進(jìn)入床層式燒炭器；
[0009]D.在床層式燒炭器內(nèi)，含焦煤灰和煙氣在第二組旋風(fēng)分離器內(nèi)進(jìn)行氣固分離，分離出的含焦煤灰向下落入燒炭密相段床層，含焦煤灰在燒炭密相段床層中與通入床層式燒炭器內(nèi)的第二主風(fēng)接觸進(jìn)行燒炭，生成高溫煤灰和煙氣，燒炭密相段床層中的部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管進(jìn)入混合罐。
[0010]用于實(shí)現(xiàn)上述干餾方法的煤粉的流化床干餾裝置，其特征在于:該干餾裝置設(shè)有混合罐、床層式干餾反應(yīng)器、燒炭罐、提升管燒炭器、床層式燒炭器，混合罐與床層式干餾反應(yīng)器之間設(shè)有第一混合物輸送管，床層式干餾反應(yīng)器的殼體包括圓筒形的位于上部的床層式干餾反應(yīng)器稀相段筒體、位于下部的床層式干餾反應(yīng)器密相段筒體以及位于兩者之間的倒置圓臺(tái)面形筒體，床層式干餾反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有第一組旋風(fēng)分離器，頂部設(shè)有油氣集氣室、油氣出口管，下方設(shè)有汽提器，汽提器與燒炭罐之間設(shè)有第二混合物輸送管，燒炭罐的殼體包括位于上部的圓臺(tái)面形筒體和位于下部的圓筒形筒體，燒炭罐的底部設(shè)有第一主風(fēng)分布器，提升管燒炭器設(shè)于燒炭罐的上方，提升管燒炭器的下部設(shè)有主風(fēng)噴管，床層式燒炭器設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器的上方，床層式燒炭器的殼體包括圓筒形的位于上部的床層式燒炭器稀相段筒體、位于下部的床層式燒炭器密相段筒體以及位于兩者之間的倒置圓臺(tái)面形筒體，床層式燒炭器內(nèi)設(shè)有第二組旋風(fēng)分離器，提升管燒炭器的頂部出口通過(guò)水平管與之相連，床層式燒炭器的頂部設(shè)有煙氣集氣室、煙氣出口管，底部設(shè)有第二主風(fēng)分布器，床層式燒炭器與混合罐之間設(shè)有高溫煤灰輸送管。
[0011]采用本發(fā)明，具有如下的有益效果:(1)在汽提器內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物依次在燒炭罐內(nèi)進(jìn)行第一次燒炭、在提升管燒炭器內(nèi)進(jìn)行第二次燒炭、在床層式燒炭器內(nèi)進(jìn)行第三次燒炭，每個(gè)燒炭反應(yīng)器(指燒炭罐、提升管燒炭器、床層式燒炭器)只承擔(dān)了總燒炭負(fù)荷的一部分，都比較低，使燒炭溫度容易控制，可以防止燒炭反應(yīng)器超溫?fù)p壞，保證長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明設(shè)有燒炭罐和提升管燒炭器，可以降低床層式燒炭器內(nèi)含焦煤灰和高溫煤灰的藏量，有利于縮小床層式燒炭器的尺寸；燒炭罐和提升管燒炭器本身的尺寸就比較小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。對(duì)于相同的燒炭負(fù)荷、達(dá)到相同的燒炭效果，本發(fā)明三個(gè)燒炭反應(yīng)器的總投資低于現(xiàn)有流化床干餾裝置中單獨(dú)使用一個(gè)床層式燒炭器的投資。(2)本發(fā)明的三段復(fù)合燒炭技術(shù)，燒炭能力強(qiáng)、效率高。在汽提器內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)過(guò)三次燒炭后，最終在床層式燒炭器內(nèi)生成的高溫煤灰的炭含量能夠低于0.05%，取得理想的、較好的燒炭效果，可以回收利用更多的燒炭熱量。
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。附圖和【具體實(shí)施方式】并不限制本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明煤粉的流化床干餾裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明煤粉的流化床干餾裝置(簡(jiǎn)稱為干餾裝置)設(shè)有加料器3、煤粉原料輸送管4、混合罐5、床層式干餾反應(yīng)器50、燒炭罐15、提升管燒炭器18、床層式燒炭器60。混合罐5的殼體包括一個(gè)圓筒形筒體，煤粉原料輸送管4由該圓筒形筒體穿過(guò)，出口伸入至混合罐5內(nèi)。加料器3為橫截面呈圓形的金屬容器，底部通過(guò)一根管道與煤粉原料輸送管4相連?；旌瞎?的底部設(shè)有松動(dòng)風(fēng)管，下部與床層式干餾反應(yīng)器50之間設(shè)有第一混合物輸送管7 (第一混合物輸送管7的入口連接于混合罐5的下部)。
[0015]床層式干餾反應(yīng)器50的殼體包括圓筒形的位于上部的床層式干餾反應(yīng)器稀相段筒體8、位于下部的床層式干餾反應(yīng)器密相段筒體9以及位于兩者之間的倒置圓臺(tái)面形筒體。第一混合物輸送管7由床層式干餾反應(yīng)器稀相段筒體8穿過(guò)，其出口 70位于床層式干餾反應(yīng)器50的稀相段。床層式干餾反應(yīng)器50內(nèi)設(shè)有第一組旋風(fēng)分離器11，包括兩個(gè)串聯(lián)的旋風(fēng)分離器；其料腿伸入至干餾密相段床層中。床層式干餾反應(yīng)器50的頂部設(shè)有油氣集氣室28、油氣出口管29，第一組旋風(fēng)分離器11的出口與油氣集氣室28相連通。
[0016]床層式干餾反應(yīng)器50的下方與其同軸設(shè)置有汽提器10。汽提器10的殼體包括一個(gè)圓筒形筒體，其頂部通過(guò)一個(gè)倒置圓臺(tái)面形筒體與床層式干餾反應(yīng)器密相段筒體9的底部相連。汽提器10內(nèi)設(shè)有汽提擋板(圖1所示的為人字形汽提擋板)，底部設(shè)有汽提蒸汽分布器12。汽提器10的底部封頭與燒炭罐15之間設(shè)有第二混合物輸送管14 ;第二混合物輸送管14上設(shè)有流量控制閥27，以控制管內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰混合物的流量。
[0017]燒炭罐15的殼體包括位于上部的圓臺(tái)面形筒體和位于下部的圓筒形筒體，第二混合物輸送管14的出口連接于所述的圓筒形筒體上。燒炭罐15的底部設(shè)有第一主風(fēng)分布器16。
[0018]提升管燒炭器18設(shè)于燒炭罐15的上方，與燒炭罐15同軸設(shè)置。提升管燒炭器18為橫截面呈圓形的垂直管，其底部入口與燒炭罐15的頂部出口相連。提升管燒炭器18的下部設(shè)有主風(fēng)噴管17，主風(fēng)噴管17傾斜向上設(shè)置。
[0019]床層式燒炭器60設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器50的上方。床層式燒炭器60的殼體包括圓筒形的位于上部的床層式燒炭器稀相段筒體19、位于下部的床層式燒炭器密相段筒體20以及位于兩者之間的倒置圓臺(tái)面形筒體。床層式燒炭器60內(nèi)設(shè)有第二組旋風(fēng)分離器21，包括兩個(gè)串聯(lián)的旋風(fēng)分離器；其料腿伸入至燒炭密相段床層中。提升管燒炭器18的頂部出口通過(guò)水平管180與第二組旋風(fēng)分離器21相連。床層式燒炭器60的頂部設(shè)有煙氣集氣室22、煙氣出口管23，底部設(shè)有第二主風(fēng)分布器24。第二組旋風(fēng)分離器21的出口與煙氣集氣室22相連通。
[0020]床層式燒炭器60與混合罐5之間設(shè)有高溫煤灰輸送管26 ;高溫煤灰輸送管26上設(shè)有流量控制閥27，以控制管內(nèi)高溫煤灰的流量。高溫煤灰輸送管的入口 260位于床層式燒炭器60內(nèi)燒炭密相段床層的下部，出口連接于混合罐5的頂部。
[0021]汽提器10設(shè)有外取熱器31。參見(jiàn)圖1，汽提器10與外取熱器31之間設(shè)有取熱輸送管30，其上設(shè)有流量控制閥。取熱輸送管30的入口連接于汽提器10圓筒形筒體的下部。外取熱器31的底部通過(guò)一個(gè)管道與排料罐33相連；排料罐33為橫截面呈圓形的金屬容器。
[0022]參見(jiàn)圖1，燒炭罐15的高度a—般為2~10米，燒炭罐15圓筒形筒體的直徑b —般為提升管燒炭器18直徑的2~5倍。提升管燒炭器18的高度h —般為10~40米，直徑一般為0.4~2米。主風(fēng)噴管17 —般是圍繞提升管燒炭器18設(shè)置2~6個(gè)，主風(fēng)噴管17與提升管燒炭器18接口的中心至提升管燒炭器18底部入口與燒炭罐15頂部出口的連接處的垂直距離C 一般為0.5~2米。
[0023]本發(fā)明干餾裝置的各種設(shè)備、管道、構(gòu)件，均采用金屬材料制造。床層式干餾反應(yīng)器50、汽提器10、燒炭罐15、提升管燒炭器18、床層式燒炭器60等的殼體內(nèi)壁，以及其它與固體顆粒(煤粉半焦、煤灰等)接觸的管道內(nèi)壁，都可以根據(jù)需要設(shè)置隔熱耐磨襯里(圖略)。各種管道的橫截面形狀均為圓形。本發(fā)明提到的直徑，均為筒體或管道的內(nèi)直徑；對(duì)于設(shè)置有隔熱耐磨襯里的筒體或管道，直徑均為隔熱耐磨襯里的內(nèi)直徑。各管道的直徑主要根據(jù)各管道內(nèi)物料和/或介質(zhì)的流量、密度計(jì)算確定。
[0024]第一主風(fēng)分布器16、第二主風(fēng)分布器24、汽提蒸汽分布器12可以使用常用的圓環(huán)形分布器或樹(shù)枝狀分布器。流量控制閥可以使用各種常用的控制粉粒狀固體顆粒流量的流量控制閥(如滑閥)。外取熱器31、旋風(fēng)分離器等都可以使用本領(lǐng)域或相近領(lǐng)域所常用的。
[0025]采用圖1所示的干餾裝置進(jìn)行本發(fā)明煤粉的流化床干餾方法(簡(jiǎn)稱為干餾方法)，依次包括如下步驟:
[0026]A.粉碎后的煤粉原料I進(jìn)入加料器3，再通過(guò)管道進(jìn)入煤粉原料輸送管4。在煤粉原料輸送管4的入口處通入輸送氣2，將進(jìn)入煤粉原料輸送管4內(nèi)的煤粉原料I輸送至混合罐5。同時(shí)，床層式燒炭器60內(nèi)燒炭密相段床層中的部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管26進(jìn)入混合罐5內(nèi)。經(jīng)松動(dòng)風(fēng)管向混合罐5內(nèi)通入松動(dòng)風(fēng)6，煤粉原料I與高溫煤灰在混合罐5內(nèi)在松動(dòng)風(fēng)6的作用下充分混合、換熱后，經(jīng)第一混合物輸送管7進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器50。所述的輸送氣2和松動(dòng)風(fēng)6 —般均使用干氣(主要成分為甲烷)或水蒸汽，溫度均為150~3000C ο
[0027]煤粉原料I在干餾密相段床層中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成煤焦油氣(簡(jiǎn)稱為油氣)和煤粉半焦。油氣進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器50的稀相段，經(jīng)設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器50內(nèi)的第一組旋風(fēng)分離器11分離出煤粉半焦與煤灰的混合物后進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器50頂部的油氣集氣室28，再由床層式干餾反應(yīng)器50頂部的油氣出口管29流出，進(jìn)入冷凝回收系統(tǒng)。第一組旋風(fēng)分離器11分離出的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)料腿向下落入干餾密相段床層。干餾密相段床層中煤粉半焦與煤灰的混合物向下流動(dòng)，進(jìn)入設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器50下方的汽提器10。
[0028]經(jīng)汽提蒸汽分布器12向汽提器10內(nèi)通入汽提水蒸汽13，汽提出煤粉半焦與煤灰的混合物所夾帶的油氣。汽提出的油氣和汽提后的汽提水蒸汽13向上流動(dòng)進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器50，流經(jīng)干餾密相段床層進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器50的稀相段；連同進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器50稀相段的輸送氣2和松動(dòng)風(fēng)6，經(jīng)第一組旋風(fēng)分離器11進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入油氣集氣室28，再由油氣出口管29流出。
[0029]圖1中的附圖標(biāo)記51表示干餾密相段床層的界面；該界面的上方為床層式干餾反應(yīng)器50的稀相段，下方為干餾密相段床層。操作過(guò)程中，干餾密相段床層處于充氣流化狀態(tài)。煤粉原料I在干餾密相段床層中干餾反應(yīng)生成的油氣和水蒸汽，還有來(lái)自汽提器內(nèi)汽提煤粉半焦與煤灰的混合物后的汽提水蒸汽13和汽提出的夾帶油氣，都可以作為流化介質(zhì)使干餾密相段床層處于充氣流化狀態(tài)。
[0030]B.在汽提器10內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)第二混合物輸送管14進(jìn)入燒炭罐15，與經(jīng)第一主風(fēng)分布器16通入燒炭罐15內(nèi)的第一主風(fēng)160接觸進(jìn)行燒炭，生成再生半焦和煙氣。再生半焦和煙氣向上流動(dòng)進(jìn)入提升管燒炭器18。
[0031]C.進(jìn)入提升管燒炭器18內(nèi)的再生半焦與經(jīng)主風(fēng)噴管17通入提升管燒炭器18內(nèi)的提升管燒炭主風(fēng)170接觸，以活塞流形式沿提升管燒炭器18上行進(jìn)行燒炭，生成含焦煤灰和煙氣。含焦煤灰和煙氣(包括汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物在燒炭罐15內(nèi)燒炭生成的煙氣)經(jīng)水平管180進(jìn)入床層式燒炭器60。
[0032]D.在床層式燒炭器60內(nèi)，來(lái)自提升管燒炭器18的含焦煤灰和煙氣在第二組旋風(fēng)分離器21內(nèi)進(jìn)行氣固分離。分離出的煙氣進(jìn)入床層式燒炭器60頂部的煙氣集氣室22，再由床層式燒炭器60頂部的煙氣出口管23流出，進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)。第二組旋風(fēng)分離器21分離出的含焦煤灰經(jīng)料腿向下落入燒炭密相段床層。含焦煤灰在燒炭密相段床層中與經(jīng)第二主風(fēng)分布器24通入床層式燒炭器60內(nèi)的第二主風(fēng)25接觸進(jìn)行燒炭，生成高溫煤灰和煙氣。煙氣向上流動(dòng)進(jìn)入床層式燒炭器60的稀相段，經(jīng)第二組旋風(fēng)分離器21上的入口進(jìn)入第二組旋風(fēng)分離器21內(nèi)進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入煙氣集氣室22，再由煙氣出口管23流出。燒炭密相段床層中的部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管26進(jìn)入混合罐5。
[0033]圖1中的附圖標(biāo)記61表示燒炭密相段床層的界面；該界面的上方為床層式燒炭器60的稀相段，下方為燒炭密相段床層。第二主風(fēng)25以及含焦煤灰在燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭所生成的煙氣，使燒炭密相段床層處于充氣流化狀態(tài)。
[0034]第一主風(fēng)160、提升管燒炭主風(fēng)170和第二主風(fēng)25均為壓縮空氣。燒炭罐15、提升管燒炭器18、床層式燒炭器60內(nèi)燒炭生成的煙氣主要都是二氧化碳和氮?dú)猓€有少量氧氣和二氧化硫等。
[0035]上述的步驟A~D連續(xù)、循環(huán)進(jìn)行；主要的操作條件一般如下:
[0036]進(jìn)入混合罐5內(nèi)的高溫煤灰與煤粉原料I的重量流量之比為I~6: I。高溫煤灰的溫度為690~750°C，煤粉原料I的溫度為20~30°C，高溫煤灰與煤粉原料I在混合罐5內(nèi)混合后的溫度為450~550°C (該混合后的溫度在混合罐5內(nèi)靠近第一混合物輸送管7的入口處測(cè)量)。煤粉原料I在干餾密相段床層中的干餾反應(yīng)時(shí)間為2~10分鐘，干餾密相段床層的溫度(即干餾反應(yīng)溫度)為450~550°C (最好為480~530°C )，床層式干餾反應(yīng)器50頂部的操作壓力為0.1~0.4MPa(本發(fā)明提到的壓力均為表壓)，床層式干餾反應(yīng)器50稀相段的氣體線速為0.2~1.2米/秒。
[0037]干餾密相段床層的溫度，是指干餾密相段床層的平均溫度。所述氣體線速中的氣體，包括進(jìn)入到床層式干餾反應(yīng)器50稀相段的干餾反應(yīng)生成的油氣和水蒸汽、在汽提器10內(nèi)汽提出的油氣和汽提后的汽提水蒸汽13、輸送氣2和松動(dòng)風(fēng)6。床層式干餾反應(yīng)器稀相段筒體8的直徑主要根據(jù)床層式干餾反應(yīng)器50稀相段氣體線速的變動(dòng)范圍計(jì)算確定，干餾密相段床層的高度主要根據(jù)煤粉原料I在干餾密相段床層中的干餾反應(yīng)時(shí)間和床層式干餾反應(yīng)器50內(nèi)煤粉半焦、煤灰和它們的混合物的藏量計(jì)算確定，床層式干餾反應(yīng)器50稀相段的高度主要根據(jù)煤粉半焦與煤灰混合物的沉降高度計(jì)算確定。
[0038]本發(fā)明能夠用于多種煤粉的干餾加工；所處理的煤粉原料1，可以是褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤、不粘結(jié)煤或弱粘結(jié)煤等；其粒徑不大于3毫米，含油量為6%~25%，含水量不高于20%。粒徑用篩分法測(cè)定，含水量和含油量用格金法(GB/T1341-2007煤的格金低溫干餾試驗(yàn)方法)測(cè)定。本發(fā)明提到的百分?jǐn)?shù)，均為重量百分?jǐn)?shù)。
[0039]汽提器10內(nèi)的汽提溫度為450~550°C，該溫度是指汽提器10內(nèi)煤粉半焦與煤灰混合物床層的平均溫度。進(jìn)入汽提器10內(nèi)的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)汽提后，被汽提出夾帶的油氣。
[0040]在汽提器10內(nèi)被汽提出夾帶油氣的煤粉半焦與煤灰的混合物，其炭含量為8%~45%。該混合物在燒炭罐15內(nèi)進(jìn)行燒炭后，被燒去40%~60%的炭(生成再生半焦)。進(jìn)入提升管燒炭器18內(nèi)的再生半焦進(jìn)行燒炭后，被燒去20%~30%的炭(生成含焦煤灰)。含焦煤灰在床層式燒炭器60內(nèi)的燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭后，被燒去所含的炭(生成高溫煤灰)；高溫煤灰的炭含量一般低于0.05%。通過(guò)控制通入各燒炭反應(yīng)器內(nèi)的燒炭主風(fēng)量，可以控制在各燒炭反應(yīng)器內(nèi)燒炭燒去的炭量。
[0041]在汽提器10內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物在燒炭罐15內(nèi)進(jìn)行燒炭的時(shí)間為I~5分鐘，溫度為650~690°C，操作壓力為0.15~0.5MPa。所述的溫度和操作壓力均在燒炭罐15的頂部測(cè)量。
[0042]再生半焦在提升管燒炭器18內(nèi)進(jìn)行燒炭的時(shí)間為5~30秒，溫度為670~720V，操作壓力為0.1~0.4MPa。所述的溫度和操作壓力均在提升管燒炭器18的頂部出口測(cè)量。
[0043]含焦煤灰在床層式燒炭器60內(nèi)的燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭的時(shí)間為I~5分鐘，燒炭密相段床層的溫度(即含焦煤灰燒炭的溫度)為690~750°C，床層式燒炭器60頂部的操作壓力為0.1~0.4MPa，床層式燒炭器60稀相段的氣體線速為0.2~1.2米/秒。所述燒炭密相段床層的溫度，是指燒炭密相段床層的平均溫度。所述氣體線速中的氣體，主要是進(jìn)入床層式燒炭器60稀相段的含焦煤灰燒炭生成的煙氣。床層式燒炭器稀相段筒體19的直徑主要根據(jù)床層式燒炭器60稀相段氣體線速的變動(dòng)范圍計(jì)算確定，燒炭密相段床層的高度主要根據(jù)含焦煤灰在燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭的時(shí)間和床層式燒炭器60內(nèi)含焦煤灰和高溫煤灰的藏量計(jì)算確定，床層式燒炭器60稀相段的高度主要根據(jù)煤灰的沉降高度計(jì)算確定。
[0044]操作過(guò)程中，將汽提器10內(nèi)汽提后的一部分煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)取熱輸送管30送入外取熱器31，經(jīng)外取熱器31取熱、冷卻至70~80°C (外取熱器31的取熱介質(zhì)32 —般使用水)。取熱、冷卻后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)管道進(jìn)入排料罐33，定時(shí)排出干餾裝置(排出量根據(jù)干餾裝置的物料平衡計(jì)算確定)；它們可作為煤化工領(lǐng)域循環(huán)流化床鍋爐的燃料，或用于生產(chǎn)合成氣以合成甲醇。將上述的煤粉半焦與煤灰的混合物排出干餾裝置的另一個(gè)益處是，可以降低干餾裝置總的燒炭負(fù)荷和燒炭主風(fēng)總用量，降低干餾裝置燒炭的能耗，減小燒炭反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)尺寸。
【權(quán)利要求】
1.一種煤粉的流化床干餾方法，其特征在于:該方法依次包括如下步驟: A.粉碎后的煤粉原料(I)與來(lái)自床層式燒炭器(60)內(nèi)燒炭密相段床層中的高溫煤灰在混合罐(5)內(nèi)混合后經(jīng)第一混合物輸送管(7)進(jìn)入床層式干餾反應(yīng)器(50)，煤粉原料(I)在干餾密相段床層中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成油氣和煤粉半焦，油氣經(jīng)設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器(50)內(nèi)的第一組旋風(fēng)分離器(11)分離出煤粉半焦與煤灰的混合物后由床層式干餾反應(yīng)器(50)頂部的油氣出口管(29)流出，干餾密相段床層中煤粉半焦與煤灰的混合物向下流動(dòng)，進(jìn)入設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器(50)下方的汽提器(10)，向汽提器(10)內(nèi)通入汽提水蒸汽(13)，汽提出煤粉半焦與煤灰的混合物所夾帶的油氣； B.在汽提器(10)內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)第二混合物輸送管(14)進(jìn)入燒炭罐(15)，與通入燒炭罐(15)內(nèi)的第一主風(fēng)(160)接觸進(jìn)行燒炭，生成再生半焦和煙氣，再生半焦和煙氣向上流動(dòng)進(jìn)入提升管燒炭器(18)； C.進(jìn)入提升管燒炭器(18)內(nèi)的再生半焦與通入提升管燒炭器(18)內(nèi)的提升管燒炭主風(fēng)(170)接觸，沿提升管燒炭器(18)上行進(jìn)行燒炭，生成含焦煤灰和煙氣，含焦煤灰和煙氣進(jìn)入床層式燒炭器(60)； D.在床層式燒炭器(60)內(nèi)，含焦煤灰和煙氣在第二組旋風(fēng)分離器(21)內(nèi)進(jìn)行氣固分離，分離出的含焦煤灰向下落入燒炭密相段床層，含焦煤灰在燒炭密相段床層中與通入床層式燒炭器(60)內(nèi)的第二主風(fēng)(25)接觸進(jìn)行燒炭，生成高溫煤灰和煙氣，燒炭密相段床層中的部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管(26)進(jìn)入混合罐(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干餾方法，其特征在于:高溫煤灰與煤粉原料(I)在混合罐(5)內(nèi)混合后的溫度為450~550°C，煤粉原料(I)在干餾密相段床層中的干餾反應(yīng)時(shí)間為2~10分鐘，干餾密相段床層的溫度為450~550°C，床層式干餾反應(yīng)器(50)頂部的操作壓力為0.1~0.4MPa，床層式干餾反應(yīng)器(50)稀相段的氣體線速為0.2~1.2米/秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干餾方法，其特征在于:在汽提器(10)內(nèi)被汽提出夾帶油氣的煤粉半焦與煤灰的混合物，其炭含量為8%~45%，該混合物在燒炭罐(15)內(nèi)進(jìn)行燒炭后，被燒去40%~60%的炭，進(jìn)入提升管燒炭器(18)內(nèi)的再生半焦進(jìn)行燒炭后，被燒去20%~30%的炭，含焦煤灰在床層式燒炭器(60)內(nèi)的燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭后，被燒去所含的炭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干餾方法，其特征在于:在汽提器(10)內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物在燒炭罐(15)內(nèi)進(jìn)行燒炭的時(shí)間為I~5分鐘，溫度為650~690°C，操作壓力為0.15~0.5MPa，再生半焦在提升管燒炭器(18)內(nèi)進(jìn)行燒炭的時(shí)間為5~30秒，溫度為670~720°C，操作壓力為0.1~0.4MPa，含焦煤灰在床層式燒炭器(60)內(nèi)的燒炭密相段床層中進(jìn)行燒炭的時(shí)間為I~5分鐘，燒炭密相段床層的溫度為690~750°C，床層式燒炭器(60)頂部的操作壓力為0.1~0.4MPa，床層式燒炭器(60)稀相段的氣體線速為0.2~1.2米/秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的干餾方法，其特征在于:在汽提器(10)內(nèi)汽提后的一部分煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)外取熱器(31)取熱、冷卻后排出干餾裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的干餾方法，其特征在于:煤粉原料(I)為褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤、不粘結(jié)煤或弱粘結(jié)煤，其粒徑不大于3毫米。
7.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的煤粉的流化床干餾裝置，其特征在于:該干餾裝置設(shè)有混合罐(5)、床層式干餾反應(yīng)器(50)、燒炭罐(15)、提升管燒炭器(18)、床層式燒炭器(60),混合罐(5)與床層式干懼反應(yīng)器(50)之間設(shè)有第一混合物輸送管(7),床層式干餾反應(yīng)器(50)的殼體包括圓筒形的位于上部的床層式干餾反應(yīng)器稀相段筒體(8)、位于下部的床層式干餾反應(yīng)器密相段筒體(9)以及位于兩者之間的倒置圓臺(tái)面形筒體，床層式干餾反應(yīng)器(50)內(nèi)設(shè)有第一組旋風(fēng)分離器(11)，頂部設(shè)有油氣集氣室(28)、油氣出口管(29)，下方設(shè)有汽提器(10)，汽提器(10)與燒炭罐(15)之間設(shè)有第二混合物輸送管(14)，燒炭罐(15)的殼體包括位于上部的圓臺(tái)面形筒體和位于下部的圓筒形筒體，燒炭罐(15)的底部設(shè)有第一主風(fēng)分布器(16)，提升管燒炭器(18)設(shè)于燒炭罐(15)的上方，提升管燒炭器(18)的下部設(shè)有主風(fēng)噴管(17)，床層式燒炭器(60)設(shè)于床層式干餾反應(yīng)器(50)的上方，床層式燒炭器(60)的殼體包括圓筒形的位于上部的床層式燒炭器稀相段筒體(19)、位于下部的床層式燒炭器密相段筒體(20)以及位于兩者之間的倒置圓臺(tái)面形筒體，床層式燒炭器(60)內(nèi)設(shè)有第二組旋風(fēng)分離器(21)，提升管燒炭器(18)的頂部出口通過(guò)水平管(180)與之相連，床層式燒炭器(60)的頂部設(shè)有煙氣集氣室(22)、煙氣出口管(23)，底部設(shè)有第二主風(fēng)分布器(24),床層式燒炭器(60)與混合罐(5)之間設(shè)有高溫煤灰輸送管(26)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的干餾裝置，其特征在于:汽提器(10)設(shè)有外取熱器(31)，汽提器(10)與外取熱器(31)之間設(shè)有取熱輸送管(30)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的干餾裝置，其特征在于:燒炭罐(15)的高度a為2~10米，燒炭罐(15)圓筒形筒體的直徑b為提升管燒炭器(18)直徑的2~5倍，提升管燒炭器(18)的高度h為10~4 0米，直徑為0.4~2米，主風(fēng)噴管(17)圍繞提升管燒炭器18設(shè)置2~6個(gè)，主風(fēng)噴管(17)與提升管燒炭器18接口的中心至提升管燒炭器18底部入口與燒炭罐(15)頂部出口的連接處的垂直距離c為0.5~2米。
【文檔編號(hào)】C10B49/22GK104178184SQ201310210226
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】樊麥躍, 王文柯, 張亞西, 湯海濤, 陳曼橋, 武立憲, 黃延召, 陳章淼 申請(qǐng)人:中石化洛陽(yáng)工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司