本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤粉熱解耦合電石生產(chǎn)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

煤熱解是在一定的溫度、絕氧環(huán)境下對煤進(jìn)行加熱，從而使煤中的揮發(fā)分分解，產(chǎn)生熱解固體、熱解氣和焦油的過程，是實(shí)現(xiàn)煤炭分級分質(zhì)利用的關(guān)鍵步驟。因此，將熱解技術(shù)與其它技術(shù)耦合，實(shí)現(xiàn)熱解產(chǎn)品的高效綜合利用被認(rèn)為是煤炭高效利用最有效的途徑，是現(xiàn)代大型煤化工的主要方向。

但是，隨著現(xiàn)代化采煤綜合技術(shù)的廣泛使用，塊煤產(chǎn)量下降，粉煤產(chǎn)量升高(80％-90％)。而粉煤的粒度較小，在熱解氣作用下容易夾帶，導(dǎo)致所得油氣產(chǎn)品粉塵含量較高，這不僅會增大油氣產(chǎn)品的后續(xù)利用難度，而且會造成大量固體煤粉或半焦的浪費(fèi)。因此，必須尋找一種合適的方法，能降低油氣產(chǎn)品中的粉塵量，并使其回收利用。其次，熱解所得半焦溫度較高，約占原煤總量的50％以上，因此，高溫半焦的有效利用直接決定了煤炭利用效率的高低。

現(xiàn)有技術(shù)有報道，粉狀的中低階煤與粉狀生石灰混合壓球后經(jīng)旋轉(zhuǎn)床熱解可得高溫活性球團(tuán)，直接熱送進(jìn)電石爐進(jìn)行電石生產(chǎn)，可極大的降低生產(chǎn)能耗?，F(xiàn)有技術(shù)還報道了一種適用于處理粉煤、無需熱載體的低階粉煤熱解裝置及熱解方法，可獲得高品質(zhì)熱解氣。因此，將粉煤直接熱解后與生石灰混合利用氧熱法生產(chǎn)電石，會產(chǎn)生更好的節(jié)能效果。

同時，煤直接液化生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的液化殘?jiān)?，約為原煤質(zhì)量的30％。液化殘?jiān)鼮橐环N高炭、高揮發(fā)分、含有液化催化劑的物質(zhì)，其在一定溫度下會發(fā)生軟化，產(chǎn)生流動性，且具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，若進(jìn)一步升高溫度，在絕氧環(huán)境下熱解會產(chǎn)生大量的油氣產(chǎn)品，因此液化殘?jiān)睦醚芯烤哂泻苤匾囊饬x。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利旨在提供一種中低階煤粉耦合電石生產(chǎn)的系統(tǒng)和方法，并充分利用液化殘?jiān)奶匦?，對煤粉熱解高溫煤氣除塵后，與煤粉共熱解，以實(shí)現(xiàn)液化殘?jiān)母咝Ю眉皧A帶粉塵的回收。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種煤粉熱解耦合電石生產(chǎn)的系統(tǒng)，包括共熱解單元、液化殘?jiān)龎m單元和電石生產(chǎn)單元；其中，

所述共熱解單元包括煤粉入口、液化殘?jiān)肟?、粗煤氣出口和熱解半焦出口，所述共熱解單元用于煤粉和液化殘?jiān)臒峤夥磻?yīng)；

所述液化殘?jiān)龎m單元設(shè)有粗煤氣入口、除塵煤氣出口以及含塵液化殘?jiān)隹?；所述粗煤氣入口與所述粗煤氣出口相連；所述含塵液化殘?jiān)隹谂c所述液化殘?jiān)肟谙噙B，所述液化殘?jiān)龎m單元用于對粗煤氣處理得到除塵煤氣以及含塵煤液化殘?jiān)蜐{；

所述電石生產(chǎn)單元設(shè)置有混合半焦入口、生石灰入口、富氧氣體噴嘴、電石爐氣出口以及電石出口，所述混合半焦入口和所述熱解半焦出口相連，所述電石生產(chǎn)單元用于混合半焦和生石灰的反應(yīng)。

具體地，所述共熱解單元使用的裝置是蓄熱式無熱載體下行床。

進(jìn)一步地，所述蓄熱式無熱載體下行床上段為低溫干餾段，下段為高溫干餾段，其內(nèi)部設(shè)置有多層蓄熱式輻射管，每層所述蓄熱式輻射管圍繞下行床四周平行且均勻分布，每個所述蓄熱書輻射管與相鄰上下兩層蓄熱式輻射管中的每一個蓄熱式輻射管平行且沿所述下行床的本體高度方向上錯開分布。

具體地，所述液化殘?jiān)龎m單元使用的裝置是高溫密閉保溫容器。

所述電石生產(chǎn)單元使用的裝置是氣流床。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括保溫輸送裝置，所述混合半焦入口通過所述保溫輸送裝置與所述熱解半焦出口相連，所述高溫輸送裝置為保溫桶或保溫鏈板。

本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行煤粉熱解耦合電石生產(chǎn)的方法，其特征在于，包括步驟：

A.共熱解：將所述煤粉和所述液化殘?jiān)謩e通過所述煤粉入口和所述液化殘?jiān)肟趪娙胨龉矡峤鈫卧?，得到所述粗煤氣?/p>

B.液化殘?jiān)龎m：將所述粗煤氣和液態(tài)液化殘?jiān)M(jìn)行接觸，得到所述除塵煤氣以及所述含塵煤液化殘?jiān)蜐{；

C.液化殘?jiān)幚恚涸谒龊瑝m煤液化殘?jiān)蜐{中，對含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用，含塵濃度≥50wt％的油漿排出至所述共熱解單元；

D.電石生產(chǎn)：在所述電石生產(chǎn)單元將所述混合半焦和所述生石灰進(jìn)行冶煉。

進(jìn)一步地，將所述煤粉粒度控制為<6mm，所述液化殘?jiān)臏囟瓤刂圃?60-360℃。

具體地，將所述煤粉與所述液化殘?jiān)磻?yīng)的質(zhì)量比控制在1:0.1-0.5，熱解時間為1-12s，優(yōu)選為6-12s。

作為優(yōu)選的實(shí)施方案，將所述蓄熱式無熱載體下行床的所低溫干餾段熱解溫度控制為550-700℃，所述高溫干餾段熱解溫度為800-950℃。

將所述液態(tài)液化殘?jiān)臏囟瓤刂圃?00-420℃。

具體地，將所述生石灰的粒度控制在＜5mm。

所述混合半焦與所述生石灰的反應(yīng)溫度為1700-2000℃。

在本發(fā)明中，首先，將煤粉熱解所得的半焦通過高溫密閉輸送裝置直接送至電石爐，生產(chǎn)電石，可充分利用熱解半焦的顯熱，降低電石生產(chǎn)的能耗及原料成本；其次，利用液態(tài)液化殘?jiān)扯雀叩奶匦?，對熱解粗煤氣進(jìn)行除塵，當(dāng)液化殘?jiān)泻瑝m量達(dá)到50％以上時，將其在高溫下與煤粉一起加入熱解爐，在不同溫度區(qū)間實(shí)現(xiàn)熱解，產(chǎn)生油氣產(chǎn)品，同時解決了熱解后粗煤氣的除塵問題以及液化殘?jiān)母咝Ю脝栴}；重要的是，液化殘?jiān)泻械拇呋瘎┰诟邷叵聲龠M(jìn)焦油的催化裂解，可提高輕質(zhì)油的含量。

該發(fā)明具有以下有益效果：

(1)通過煤粉熱解與電石生產(chǎn)的耦合，直接以煤粉為原料，并將煤粉熱解所得的半焦通過熱送技術(shù)直接送至氣流床，充分利用熱解半焦的顯熱，采用氧熱法生產(chǎn)電石，可極大的降低原料成本和生產(chǎn)能耗；

(2)充分利用煤液化殘?jiān)奶匦裕鳛榇置簹獾某龎m劑，并在吸收飽和后與煤粉發(fā)生共熱解，產(chǎn)生油氣產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)液化殘?jiān)吒郊又道?，變廢為寶；

(3)液化殘?jiān)恼扯却?，且粉塵與液體煤液化殘?jiān)橘|(zhì)的相溶性好，易于捕集粉塵，對粗煤氣的除塵效率高；

(4)高溫除塵過程以及煤與液化殘?jiān)矡峤膺^程中，煤液化殘?jiān)械拇呋瘎?，對于煤氣中的重質(zhì)組分具有很好的催化裂解作用，提高焦油輕質(zhì)組分質(zhì)量；

(5)高含塵煤液化殘?jiān)诟邷叵轮苯蛹尤肟焖贌峤鉅t與煤粉發(fā)生共熱解，可以充分利用液態(tài)液化殘?jiān)娘@熱，降低熱解能耗，并將夾帶出爐的粉塵重新回爐熱解，提高了原料利用率，且在整個過程中不產(chǎn)生污染排放；

(6)利用蓄熱式無熱載體下行床作為共熱解裝置，利用輻射管加熱，無需熱載體，使得熱解油氣的品質(zhì)較高；且可靈活控制不同熱解段的溫度，熱效率高。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)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，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明的生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提出了一種中低階煤粉與液化殘?jiān)矡峤怦詈想娛a(chǎn)的方法，如圖1，包括以下步驟：

第一步：煤粉與液化殘?jiān)矡峤猓簩峤饷悍酆鸵夯瘹堅(jiān)謩e通過煤粉入口和液化殘?jiān)肟趪娙肟焖贌峤鉅t，在重力的作用下向下運(yùn)行，并在運(yùn)行的過程中發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生半焦和油氣產(chǎn)品；

所述快速熱解爐可以是蓄熱式無熱載體下行床；

所述煤粉的粒度為0-6mm；所述液化殘?jiān)鼮橐簯B(tài)，溫度為260-360℃；

所述煤粉與液化殘?jiān)馁|(zhì)量比為1:0.1-0.5；

所述快速熱解爐上段為低溫干餾段，熱解溫度為550-700℃；下段為高溫干餾段，熱解溫度為800-950℃；

熱解時間為6-12s，優(yōu)選為6-12s；

第二步：液化殘?jiān)龎m：由快速熱解爐排出的粗煤氣進(jìn)入液態(tài)液化殘?jiān)萜?，與液態(tài)的液化殘?jiān)M(jìn)行直接接觸后，得到除塵煤氣以及含塵煤液化殘?jiān)蜐{；

所述液態(tài)液化殘?jiān)臏囟葹?00-420℃；

第三步：含塵液化殘?jiān)蜐{處理：所述接觸洗滌后得到的含塵煤液化殘?jiān)蜐{中，含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用；含塵濃度≥50wt％的油漿，通過密閉保溫罐直接輸送至快速熱解爐，與煤粉發(fā)生共熱解，產(chǎn)生油氣產(chǎn)品；

第四步：電石生產(chǎn)：煤粉與液化殘?jiān)矡峤猱a(chǎn)生的混合半焦經(jīng)保溫密閉輸送裝置送入電石反應(yīng)裝置，與螺旋輸送裝置運(yùn)輸?shù)姆蹱钌野凑找欢ǖ谋壤旌虾螅瑖娙霘饬鞔?；同時，從氣流床下側(cè)通入的含氧氣體使部分混合半焦燃燒產(chǎn)生熱量，使混合半焦與生石灰反應(yīng)，產(chǎn)生電石。

所述生石灰的粒度＜5mm；

所述混合半焦與生石灰的反應(yīng)溫度為1700-2000℃。

本發(fā)明還提出了一種煤粉熱解耦合電石生產(chǎn)的系統(tǒng)，如圖2：

本發(fā)明所描述的系統(tǒng)由共熱解單元1、液化殘?jiān)龎m單元2、電石生產(chǎn)單元3組成。

煤與液化殘?jiān)矡峤鈫卧?的裝置可以是蓄熱式無熱載體下行床；包括煤粉入口11、液化殘?jiān)肟?2、粗煤氣出口13和熱解半焦出口14；所述液化殘?jiān)肟?2與液化殘?jiān)龎m單元2的含塵液化殘?jiān)隹?3相連；

所述無熱載體蓄熱式下行床內(nèi)部設(shè)置多層蓄熱式輻射管，每層所述蓄熱式輻射管圍繞下行床四周平行且均勻分布，每個所述蓄熱書輻射管與相鄰上下兩層蓄熱式輻射管中的每一個蓄熱式輻射管平行且沿所述下行床的本體高度方向上錯開分布。

所述下行床低溫干餾段和高溫干餾段的溫度通過輻射管內(nèi)燃?xì)饬髁炕蜷_啟輻射管的數(shù)量來控制，并在不同段設(shè)置熱電偶實(shí)時監(jiān)測；

液化殘?jiān)龎m單元2的裝置可以是高溫密閉保溫容器，設(shè)有粗煤氣入口21、除塵煤氣出口22以及含塵液化殘?jiān)隹?3；所述粗煤氣入口21與共熱解單元1的粗煤氣出口13相連；

電石生產(chǎn)單元3的裝置可以是氣流床，設(shè)有混合半焦入口31、粉狀生石灰入口32、富氧氣體噴嘴33、電石爐氣出口34以及電石出口35；所述混合半焦入口31通過高溫固體輸送裝置與煤與液化殘?jiān)矡峤鈫卧?的熱解半焦出口14相連。

下面參考具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

利用本發(fā)明的系統(tǒng)，將粒度小于6mm的煤粉與液化殘?jiān)龎m單元送來的280℃的液化殘?jiān)謩e噴入快速熱解爐內(nèi)，所述煤粉與所述液化殘?jiān)磻?yīng)的質(zhì)量比為1:0.4，混合物料依靠重力的作用依次經(jīng)過快速熱解爐的低溫干餾段和高溫干餾段；其中，低溫干餾段的溫度為550-600℃，高溫干餾段的溫度為870-900℃；在低溫干餾段，液化殘?jiān)緹峤馔耆?，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以熱解氣和輕質(zhì)焦油為主；在高溫干餾段，煤粉熱解完全，產(chǎn)生大量的油氣產(chǎn)品，與低溫干餾段產(chǎn)生的油氣產(chǎn)品混合，共同從粗煤氣出口采出，熱解半焦從爐底的熱解半焦出口采出，并通過高溫密閉輸送裝置直接送至氣流床電石生產(chǎn)裝置，與生石灰混合后在1800℃下反應(yīng)產(chǎn)生電石；

粗煤氣進(jìn)入液態(tài)液化殘?jiān)萜?，與340℃液化殘?jiān)M(jìn)行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘?jiān)蜐{；若含塵煤液化殘?jiān)蜐{的含塵濃度＜50wt％可循環(huán)使用，當(dāng)其含塵濃度≥50wt％時，通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘?jiān)c所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進(jìn)一步獲取油氣資源。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與上述實(shí)施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。利用本發(fā)明的系統(tǒng)，將粒度小于6mm的煤粉與液化殘?jiān)龎m單元送來的360℃的液化殘?jiān)謩e噴入快速熱解爐內(nèi)，所述煤粉與所述液化殘?jiān)磻?yīng)的質(zhì)量比為1:0.5，混合物料依靠重力的作用依次經(jīng)過快速熱解爐的低溫干餾段和高溫干餾段；其中，低溫干餾段的溫度為580-620℃，高溫干餾段的溫度為850-880℃；在低溫干餾段，液化殘?jiān)緹峤馔耆?，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以熱解氣和輕質(zhì)焦油為主；在高溫干餾段，煤粉熱解完全，產(chǎn)生大量的油氣產(chǎn)品，與低溫干餾段產(chǎn)生的油氣產(chǎn)品混合，共同從粗煤氣出口采出，熱解半焦從爐底的熱解半焦出口采出，并通過高溫密閉輸送裝置直接送至氣流床電石生產(chǎn)裝置，與生石灰混合后在1700℃下反應(yīng)產(chǎn)生電石；

粗煤氣進(jìn)入液態(tài)液化殘?jiān)萜?，與300℃液化殘?jiān)M(jìn)行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘?jiān)蜐{；若含塵煤液化殘?jiān)蜐{的含塵濃度＜50wt％可循環(huán)使用，當(dāng)其含塵濃度≥50wt％時，通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘?jiān)c所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進(jìn)一步獲取油氣資源。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與上述實(shí)施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。利用本發(fā)明的系統(tǒng)，將粒度小于6mm的煤粉與液化殘?jiān)龎m單元送來的320℃的液化殘?jiān)謩e噴入快速熱解爐內(nèi)，所述煤粉與所述液化殘?jiān)磻?yīng)的質(zhì)量比為1:0.3，混合物料依靠重力的作用依次經(jīng)過快速熱解爐的低溫干餾段和高溫干餾段；其中，低溫干餾段的溫度為650-700℃，高溫干餾段的溫度為920-950℃；在低溫干餾段，液化殘?jiān)緹峤馔耆?，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以熱解氣和輕質(zhì)焦油為主；在高溫干餾段，煤粉熱解完全，產(chǎn)生大量的油氣產(chǎn)品，與低溫干餾段產(chǎn)生的油氣產(chǎn)品混合，共同從粗煤氣出口采出，熱解半焦從爐底的熱解半焦出口采出，并通過高溫密閉輸送裝置直接送至氣流床電石生產(chǎn)裝置，與生石灰混合后在1900℃下反應(yīng)產(chǎn)生電石；

粗煤氣進(jìn)入液態(tài)液化殘?jiān)萜鳎c400℃液化殘?jiān)M(jìn)行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘?jiān)蜐{；若含塵煤液化殘?jiān)蜐{的含塵濃度＜50wt％可循環(huán)使用，當(dāng)其含塵濃度≥50wt％時，通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘?jiān)c所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進(jìn)一步獲取油氣資源。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與上述實(shí)施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。利用本發(fā)明的系統(tǒng)，將粒度小于6mm的煤粉與液化殘?jiān)龎m單元送來的260℃的液化殘?jiān)謩e噴入快速熱解爐內(nèi)，所述煤粉與所述液化殘?jiān)磻?yīng)的質(zhì)量比為1:0.1，混合物料依靠重力的作用依次經(jīng)過快速熱解爐的低溫干餾段和高溫干餾段；其中，低溫干餾段的溫度為600-630℃，高溫干餾段的溫度為850-880℃；在低溫干餾段，液化殘?jiān)緹峤馔耆?，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以熱解氣和輕質(zhì)焦油為主；在高溫干餾段，煤粉熱解完全，產(chǎn)生大量的油氣產(chǎn)品，與低溫干餾段產(chǎn)生的油氣產(chǎn)品混合，共同從粗煤氣出口采出，熱解半焦從爐底的熱解半焦出口采出，并通過高溫密閉輸送裝置直接送至氣流床電石生產(chǎn)裝置，與生石灰混合后在2000℃下反應(yīng)產(chǎn)生電石；

粗煤氣進(jìn)入液態(tài)液化殘?jiān)萜?，與420℃液化殘?jiān)M(jìn)行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘?jiān)蜐{；若含塵煤液化殘?jiān)蜐{的含塵濃度＜50wt％可循環(huán)使用，當(dāng)其含塵濃度≥50wt％時，通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘?jiān)c所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進(jìn)一步獲取油氣資源。