一種煤粉的流化床干餾方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤粉的流化床干餾方法與裝置。干餾方法包括如下步驟：A.煤粉原料(9)與高溫煤灰混合后在床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)內(nèi)的干餾密相床中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成干餾油氣和煤粉半焦，煤粉半焦與煤灰的混合物在汽提器內(nèi)被汽提出夾帶的油氣；B.汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物在氣化燃燒器(14)內(nèi)與氧氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)；C.在提升管氣化反應(yīng)器(12)內(nèi)，經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物與水蒸汽進(jìn)行水煤氣反應(yīng)；D.步驟C生成的煤氣和高溫煤灰在煤灰煤氣分離器(1)內(nèi)進(jìn)行氣固分離。本發(fā)明公開了用于實(shí)現(xiàn)上述干餾方法的煤粉流化床干餾裝置。本發(fā)明可用于多種煤粉的干餾加工。
【專利說明】一種煤粉的流化床干餾方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤粉干餾【技術(shù)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]我國快速增長的原油需求拉動了原油進(jìn)口量的快速增長，對外依存度不斷提高，對我國的能源安全保障帶來了很大的隱患，因此尋找替代能源就很有必要。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的補(bǔ)充。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。焦油產(chǎn)率較高，成分以烷烴為主，能進(jìn)一步加工出高級液態(tài)燃料(例如汽油、柴油等車用燃料)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。因而煤的低溫干餾使煤粉和劣質(zhì)煤得到了合理的利用。煤干餾技術(shù)可分為移動床干餾、流化床干餾等。其中煤粉的流化床干餾是將塊狀的煤粉碎為細(xì)粉(粒徑< 3mm)，與高溫固體熱載體(煤灰)或高溫氣體熱載體在流化狀態(tài)下直接接觸傳熱并發(fā)生熱分解反應(yīng)的過程；具有熱強(qiáng)度高、干餾速度快、油氣停留時間短、氣固可快速分離等特征，是一種較好的煤炭加工利用方式。
[0004]中國專利CN101328415A公開了一種活塞式流化床低溫干餾工藝方法，可以用于煤粉的干餾。該工藝方法利用提升管流化催化裂化裝置原理，以提升管反應(yīng)器為干餾反應(yīng)器，以催化劑再生器為高溫水煤氣發(fā)生器，以高溫水煤氣為干餾原料的流化介質(zhì)和熱載體。將干餾原料輸送到提升管流化床反應(yīng)器中進(jìn)行干餾反應(yīng)，反應(yīng)后油氣進(jìn)行分離得到干餾產(chǎn)品。干餾半焦進(jìn)入水煤氣發(fā)生器，干餾半焦中的碳、空氣中的氧和水蒸汽進(jìn)行氧化及水煤氣反應(yīng)，得到水煤氣。該工藝方法主要存在以下不足:(I)采用高溫水煤氣(約620~900°C)作為干餾過程的流化介質(zhì)和熱載體，需要用氣體壓縮機(jī)將高溫水煤氣從水煤氣發(fā)生器輸送到提升管干餾反應(yīng)器。輸送高溫水煤氣會對氣體壓縮機(jī)提出更高的材質(zhì)要求；另外氣體壓縮機(jī)始終處于高苛刻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，將影響到干餾裝置的長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)壓縮空氣和水蒸汽同時進(jìn)入高溫水煤氣發(fā)生器的底部，在同一區(qū)域與干餾半焦同時進(jìn)行燃燒反應(yīng)和水煤氣反應(yīng)，造成兩種反應(yīng)之間相互影響；燃燒和水煤氣反應(yīng)不能充分進(jìn)行，會造成從干餾半焦生成水煤氣的產(chǎn)率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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)所存在的需要使用氣體壓縮機(jī)輸送干餾過程所需的高溫流化介質(zhì)和氣體熱載體、燃燒反應(yīng)和水煤氣反應(yīng)在同一區(qū)域同時進(jìn)行而相互影響的問題。
[0006]為解決上述問題，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:
[0007]A.粉碎后的煤粉原料經(jīng)煤粉進(jìn)料管進(jìn)入混合管，煤灰煤氣分離器內(nèi)煤灰密相床中的一部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管進(jìn)入混合管，煤粉原料與高溫煤灰在混合管內(nèi)混合后由混合管的出口進(jìn)入床層式流化床干餾反應(yīng)器，煤粉原料在干餾密相床中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成干餾油氣和煤粉半焦，干餾油氣經(jīng)設(shè)于床層式流化床干餾反應(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流化床干餾反應(yīng)器頂部的油氣出口管流出，干餾密相床中煤粉半焦與煤灰的混合物向下流動，進(jìn)入設(shè)于床層式流化床干餾反應(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；
[0008]B.在汽提器內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)斜管進(jìn)入氣化燃燒器，與經(jīng)噴嘴通入氣化燃燒器內(nèi)的氧氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，燃燒后生成的一氧化碳、二氧化碳連同霧化水蒸汽攜帶著經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物向上流動，進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器；
[0009]C.在提升管氣化反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器內(nèi)的經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物與霧化水蒸汽和通入提升管氣化反應(yīng)器內(nèi)的氣化水蒸汽沿提升管氣化反應(yīng)器上行進(jìn)行水煤氣反應(yīng)，生成的煤氣和高溫煤灰進(jìn)入煤灰煤氣分離器；
[0010]D.在煤灰煤氣分離器內(nèi)，煤氣和高溫煤灰在第二組旋風(fēng)分離器內(nèi)進(jìn)行氣固分離，分離出的煤氣由煤灰煤氣分離器頂部的煤氣出口管流出。
[0011]一種用于實(shí)現(xiàn)上述干餾方法的煤粉的流化床干餾裝置，設(shè)有流化床干餾反應(yīng)器、干餾半焦燃燒與氣化反應(yīng)器，流化床干餾反應(yīng)器設(shè)有煤粉進(jìn)料管，其特征在于:干餾反應(yīng)器為床層式流化床干餾反應(yīng)器，其殼體包括上部的圓筒形筒體和下部的倒置圓臺面形筒體，床層式流化床干餾反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有第一組旋風(fēng)分離器，床層式流化床干餾反應(yīng)器的頂部設(shè)有油氣集氣室、油氣出口管，床層式流化床干餾反應(yīng)器的下方與其同軸設(shè)置有汽提器，汽提器的殼體包括上部的圓筒形筒體和下部的倒置圓臺面形筒體，汽提器內(nèi)設(shè)有汽提擋板，汽提器的底部設(shè)有汽提蒸汽分布器，干餾半焦燃燒與氣化反應(yīng)器包括氣化燃燒器和提升管氣化反應(yīng)器，氣化燃燒器位于提升管氣化反應(yīng)器的下方，氣化燃燒器的殼體包括下部的圓筒形筒體和上部的圓臺面形筒體，圓筒形筒體的側(cè)面與汽提器的底部之間設(shè)有斜管，氣化燃燒器的底部設(shè)有噴嘴，提升管氣化反應(yīng)器為橫截面呈圓形的垂直管，其底部入口與氣化燃燒器的頂部出口相連，下部設(shè)有氣化水蒸汽入口管，床層式流化床干餾反應(yīng)器的上方設(shè)有煤灰煤氣分離器，煤灰煤氣分離器的殼體包括上部和下部的圓筒形筒體，以及位于這兩個筒體之間的倒置圓臺面形筒體，煤灰煤氣分離器內(nèi)設(shè)有第二組旋風(fēng)分離器，提升管氣化反應(yīng)器的頂部出口通過一段水平管與之相連，煤灰煤氣分離器的頂部設(shè)有煤氣集氣室、煤氣出口管，底部設(shè)有流化氣體分布器，煤灰煤氣分離器與煤粉進(jìn)料管之間設(shè)有高溫煤灰輸送管，煤粉進(jìn)料管的出口和高溫煤灰輸送管的出口均與混合管的入口相連。
[0012]采用本發(fā)明，具有如下的有益效果:(1)本發(fā)明的干餾過程使用床層式流化床干餾反應(yīng)器，熱載體使用固體熱載體(高溫煤灰)而不使用氣體熱載體。煤粉原料干餾生成的油氣和水蒸汽，以及在汽提器內(nèi)汽提煤粉半焦與煤灰的混合物后的汽提水蒸汽和汽提出的油氣，都可以使床層式流化床干餾反應(yīng)器內(nèi)的干餾密相床處于充氣流化狀態(tài)，所以不需要專門提供流化介質(zhì)?？傊?，本發(fā)明不需要使用氣體壓縮機(jī)輸送高溫流化介質(zhì)和熱載體以用于干餾過程，不存在對氣體壓縮機(jī)提出更高材質(zhì)要求的問題，也不存在氣體壓縮機(jī)始終處于高苛刻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而影響到干餾裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。(2)本發(fā)明，燃燒反應(yīng)在氣化燃燒器內(nèi)進(jìn)行，水煤氣反應(yīng)在提升管氣化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，兩種反應(yīng)在各自獨(dú)立的區(qū)域進(jìn)行，之間沒有相互影響。燃燒反應(yīng)可為水煤氣反應(yīng)提供足夠的熱量；在提升管氣化反應(yīng)器內(nèi)，水煤氣反應(yīng)可以充分進(jìn)行，有利于提高從煤粉半焦與煤灰的混合物生成水煤氣的產(chǎn)率。(3)本發(fā)明，經(jīng)過干餾和水煤氣反應(yīng)，煤粉原料能夠得到充分利用；煤粉原料最后生成的固體產(chǎn)物是煤灰，從而可以降低煤灰煤氣分離器的藏量，使其結(jié)構(gòu)尺寸較小，節(jié)省投資。
[0013]本發(fā)明可用于多種煤粉的干餾加工，加工過程可以連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行，調(diào)節(jié)靈活、處理量大，干餾油氣與煤氣的收率高。
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。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】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明煤粉流化床干餾裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]參見圖1，本發(fā)明的煤粉流化床干餾裝置(簡稱為干餾裝置)設(shè)有流化床干餾反應(yīng)器、干餾半焦燃燒與氣化反應(yīng)器，流化床干餾反應(yīng)器設(shè)有煤粉進(jìn)料管10。干餾反應(yīng)器為床層式流化床干餾反應(yīng)器11 (簡稱為干餾反應(yīng)器11)，其殼體包括上部的圓筒形筒體和下部的倒置圓臺面形筒體。干餾反應(yīng)器11內(nèi)設(shè)有第一組旋風(fēng)分離器8，包括兩個串聯(lián)的旋風(fēng)分離器，其料腿伸入至干餾密相床110之內(nèi)的上部。干餾反應(yīng)器11的頂部設(shè)有油氣集氣室
7、油氣出口管6。干餾反應(yīng)器11的下方與其同軸設(shè)置有汽提器19，汽提器19的殼體包括上部的圓筒形筒體和下部的倒置圓臺面形筒體。汽提器19內(nèi)設(shè)有汽提擋板(圖1所示的為人字形汽提擋板)，汽提器19的底部設(shè)有汽提蒸汽分布器18。
[0017]本發(fā)明的干餾半焦燃燒與氣化反應(yīng)器包括氣化燃燒器14和提升管氣化反應(yīng)器12，氣化燃燒器14位于提升管氣化反應(yīng)器12的下方。氣化燃燒器14的殼體包括下部的圓筒形筒體和上部的圓臺面形筒體，圓筒形筒體的側(cè)面與汽提器19的底部之間設(shè)有斜管17。斜管17上設(shè)有流量控制閥4，以控制管內(nèi)煤粉半焦與煤灰的混合物的流量。氣化燃燒器14的底部設(shè)有噴嘴15，噴嘴15帶有一個霧化水蒸汽入口和一個氧氣入口。
[0018]提升管氣化反應(yīng)器12為橫截面呈圓形的垂直管，其底部入口與氣化燃燒器14的頂部出口相連，下部設(shè)有氣化水蒸汽入口管13。氣化水蒸汽入口管13傾斜向上，通常是圍繞提升管氣化反應(yīng)器12均勻設(shè)置2~6個。氣化水蒸汽入口管13與提升管氣化反應(yīng)器12接口的中心至提升管氣化反應(yīng)器12底部入口與氣化燃燒器14頂部出口的連接處的垂直距離，一般為0.5~Im (米)。
[0019]干懼反應(yīng)器11的上方設(shè)有煤灰煤氣分離器I。煤灰煤氣分離器I的殼體包括上部和下部的圓筒形筒體，以及位于這兩個筒體之間的倒置圓臺面形筒體。煤灰煤氣分離器I內(nèi)設(shè)有第二組旋風(fēng)分離器2，包括兩個串聯(lián)的旋風(fēng)分離器，其料腿伸入至煤灰密相床101之內(nèi)的上部；提升管氣化反應(yīng)器12的頂部出口通過一段水平管121與第二組旋風(fēng)分離器2相連。煤灰煤氣分離器I的頂部設(shè)有煤氣集氣室23、煤氣出口管24，底部設(shè)有流化氣體分布器5。
[0020]煤灰煤氣分離器I與煤粉進(jìn)料管10之間設(shè)有高溫煤灰輸送管3,其入口位于煤灰密相床101的中上部。高溫煤灰輸送管3上設(shè)有流量控制閥4，以控制管內(nèi)高溫煤灰的流量。煤粉進(jìn)料管10的出口和高溫煤灰輸送管3的出口均與混合管16的入口相連。混合管16連接于干餾反應(yīng)器11的上部圓筒形筒體上，混合管16的出口 160位于干餾反應(yīng)器11的稀相段內(nèi)。
[0021]煤灰煤氣分離器I設(shè)有外取熱器21,外取熱器21與煤灰煤氣分離器I的下部圓筒形筒體之間設(shè)有出灰管221和返回管222。出灰管221上設(shè)有流量控制閥，以控制管內(nèi)煤灰的流量。外取熱器21通過管道223與煤灰罐20相連,煤灰罐20為一金屬容器。外取熱器21的取熱介質(zhì)通常使用水。
[0022]參見圖1，氣化燃燒器14的高度c 一般為I~3m，直徑d—般為2b~5b (b為提升管氣化反應(yīng)器12的直徑)。提升管氣化反應(yīng)器12的高度a —般為10~40m，直徑b —般為400~2000_。
[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。干餾反應(yīng)器11、汽提器19、氣化燃燒器14、煤灰煤氣分離器I等的殼體內(nèi)壁，提升管氣化反應(yīng)器12以及其它與固體顆粒(煤粉半焦、煤灰等)接觸的管道的內(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、密度計算確定。
[0024]汽提蒸汽分布器18、流化氣體分布器5可以使用常用的圓環(huán)形分布器或樹枝狀分布器。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21、旋風(fēng)分離器、噴嘴15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)明煤粉流化床干餾的方法(簡稱為干餾方法)，依次包括如下步驟:
[0026]A.粉碎后的煤粉原料9經(jīng)煤粉進(jìn)料管10進(jìn)入混合管16，煤灰煤氣分離器I內(nèi)煤灰密相床101中的一部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管3進(jìn)入混合管16。煤粉原料9與高溫煤灰在混合管16內(nèi)混合、換熱后由混合管16的出口 160進(jìn)入床層式流化床干餾反應(yīng)器11的稀相段，向下落入干餾密相床110中。煤粉原料9在干餾密相床110中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成干餾油氣和煤粉半焦。干餾油氣經(jīng)設(shè)于干餾反應(yīng)器11內(nèi)的第一組旋風(fēng)分離器8分離出煤粉半焦與煤灰的混合物后進(jìn)入干餾反應(yīng)器11頂部的油氣集氣室7，再由干餾反應(yīng)器11頂部的油氣出口管6流出，進(jìn)入分餾系統(tǒng)進(jìn)行分餾回收。第一組旋風(fēng)分離器8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床110中。干餾密相床110中煤粉半焦與煤灰的混合物向下流動，進(jìn)入設(shè)于干餾反應(yīng)器11下方的汽提器19。經(jīng)汽提蒸汽分布器18向汽提器19內(nèi)通入汽提水蒸汽180，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180向上流動進(jìn)入干餾反應(yīng)器11，流經(jīng)干餾密相床110進(jìn)入干餾反應(yīng)器5的稀相段；經(jīng)第一組旋風(fēng)分離器8進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入油氣集氣室7，再由油氣出口管6流出。
[0027]B.在汽提器19內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)斜管17進(jìn)入氣化燃燒器14。經(jīng)噴嘴15上的霧化水蒸汽入口和氧氣入口分別向噴嘴15內(nèi)通入霧化水蒸汽151和氧氣152，使兩者在噴嘴15內(nèi)混合并由噴嘴15的噴口向上噴出。上述汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物與經(jīng)噴嘴15通入氣化燃燒器14內(nèi)的霧化水蒸汽151和氧氣152的混合物接觸，與氧氣152進(jìn)行燃燒反應(yīng)。燃燒后生成的一氧化碳、二氧化碳連同霧化水蒸汽151攜帶著經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物向上流動，進(jìn)入設(shè)于氣化燃燒器14上方的提升管氣化反應(yīng)器12。經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物(即汽提后的煤粉半焦與煤灰混合物中的炭只有一部分參與燃燒反應(yīng))是向下述步驟C的水煤氣反應(yīng)提供熱量的主要熱量載體。霧化水蒸汽151主要是使汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物達(dá)到霧化狀態(tài)，從而使該混合物能夠與氧氣132充分地混合、燃燒。
[0028]上述的燃燒反應(yīng)，主要是汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物中的炭與氧氣152的反應(yīng)。燃燒生成的氣體產(chǎn)物，主要是一氧化碳和二氧化碳。
[0029]C.在提升管氣化反應(yīng)器12內(nèi)，進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器12內(nèi)的經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物與霧化水蒸汽151和經(jīng)過氣化水蒸汽入口管13通入提升管氣化反應(yīng)器12內(nèi)的氣化水蒸汽130以活塞流形式沿提升管氣化反應(yīng)器12上行進(jìn)行水煤氣反應(yīng)。水煤氣反應(yīng)生成的煤氣(主要成分為一氧化碳和氫氣)和高溫煤灰經(jīng)水平管121進(jìn)入煤灰煤氣分離器I。少量剩余的水蒸汽(包括霧化水蒸汽151和氣化水蒸汽130)以及進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器12內(nèi)的步驟B燃燒反應(yīng)生成的一氧化碳隨之一同進(jìn)入煤灰煤氣分離器I。步驟B燃燒反應(yīng)生成的一氧化碳也計入水煤氣反應(yīng)所生成的煤氣中。
[0030]上述的水煤氣反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，主要反應(yīng)有汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物在氣化燃燒器14內(nèi)經(jīng)過部分燃燒后剩余的炭與水蒸汽(包括霧化水蒸汽151和氣化水蒸汽130)反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，還有該剩余的炭與步驟B燃燒反應(yīng)生成的進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器12內(nèi)的二氧化碳反應(yīng)生成一氧化碳。水煤氣反應(yīng)后，所述煤粉半焦與煤灰的混合物成為高溫煤灰(其炭含量低于0.05% )。
[0031]D.在煤灰煤氣分離器I內(nèi)，煤氣和高溫煤灰(還有少量剩余的水蒸汽)在第二組旋風(fēng)分離器2內(nèi)進(jìn)行氣固分離。分離出的煤氣(還有少量剩余的水蒸汽)進(jìn)入煤灰煤氣分離器I頂部的煤氣集氣室23，再由煤灰煤氣分離器I頂部的煤氣出口管24流出，進(jìn)入煤氣回收系統(tǒng)；分離出的高溫煤灰經(jīng)料腿向下落入煤灰密相床101中。經(jīng)流化氣體分布器5向煤灰煤氣分離器I的底部通入流化氣體50 (通常是450~550°C的水蒸汽)，流化氣體50向上流經(jīng)煤灰密相床101，使煤灰密相床101處于充氣流化狀態(tài)；流化氣體50同時也可以將煤灰密相床101中的煤灰夾帶的剩余煤氣汽提出來。流化氣體50連同汽提出的煤灰密相床101中的煤灰夾帶的剩余煤氣最終向上流動進(jìn)入煤灰煤氣分離器I的稀相段(指煤灰煤氣分離器I內(nèi)位于煤灰密相床101上方的區(qū)段)，經(jīng)第二組旋風(fēng)分離器2上的入口進(jìn)入第二組旋風(fēng)分離器2內(nèi)進(jìn)行氣固分離后進(jìn)入煤氣集氣室23，再由煤氣出口管24流出。
[0032]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:
[0033]步驟A中，進(jìn)入混合管16內(nèi)的高溫煤灰與煤粉原料9的重量流量之比為I~6:1。高溫煤灰的溫度為650~750°C，煤粉原料9的溫度為20~30°C，高溫煤灰與煤粉原料9在混合管16內(nèi)混合后的溫度為450~550°C。所述混合后的溫度在混合管16內(nèi)、靠近與煤粉進(jìn)料管10的出口和高溫煤灰輸送管3的出口相連的混合管16的入口處測量。
[0034]本發(fā)明能夠處理的煤粉原料9，可以是褐煤、長焰煤、氣煤、不粘結(jié)煤或弱粘結(jié)煤等；其粒徑不大于3mm，含油量為6%~25%，含水量不高于20%。粒徑用篩分法測定，含水量和含油量用格金法(GB/T1341-2007煤的格金低溫干餾試驗方法)測定。
[0035]煤粉原料9在干餾密相床110中的干餾反應(yīng)時間為2~1min(分鐘)，干餾密相床110的溫度(即干餾反應(yīng)溫度)為450~550°C，干餾反應(yīng)器11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)，干餾反應(yīng)器11稀相段的氣體線速為0.2~1.2m/s(米/秒)。干餾密相床110的溫度，是指干餾密相床110的平均溫度。干餾反應(yīng)器5的稀相段，是指干餾反應(yīng)器11內(nèi)位于干餾密相床110上方的區(qū)段。所述氣體線速中的氣體，主要是煤粉原料干餾生成的油氣和水蒸汽，以及在汽提器內(nèi)汽提煤粉半焦與煤灰的混合物后的汽提水蒸汽和汽提出的油氣。
[0036]干餾反應(yīng)時間較好為3~6min，干餾密相床110的溫度較好為470~530°C。干懼反應(yīng)時間最好為3.5~4.5min,干懼密相床110的溫度最好為490~510°C。
[0037]干餾反應(yīng)器11上部圓筒形筒體的直徑主要根據(jù)干餾反應(yīng)器11稀相段氣體線速的變動范圍計算確定，干餾密相床110的高度主要根據(jù)煤粉原料9在干餾密相床110中的干餾反應(yīng)時間和干餾反應(yīng)器11內(nèi)煤粉半焦、煤灰和它們的混合物的藏量計算確定，干餾反應(yīng)器11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算確定。
[0038]在汽提器19內(nèi)，汽提溫度為450~550°C ;該溫度是汽提器19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19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。在汽提器19內(nèi)被汽提出夾帶油氣的煤粉半焦與煤灰的混合物，其炭含量一般為8%~45%。本發(fā)明提到的百分?jǐn)?shù)，均為重量百分?jǐn)?shù)。
[0039]步驟B中，霧化水蒸汽151的溫度為450~550°C，氧氣152的溫度為100~400°C。煤粉半焦與煤灰的混合物在氣化燃燒器14內(nèi)進(jìn)行燃燒的時間為3~5min，燃燒溫度為800~900°C (在氣化燃燒器14的頂部測量)，氣化燃燒器14頂部的操作壓力為0.15~
0.5MPa。應(yīng)控制氧氣152的流量，使汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物只進(jìn)行部分燃燒。汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)過部分燃燒后，被燒去40%~60%的炭。
[0040]步驟C中，經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物在提升管氣化反應(yīng)器12內(nèi)與霧化水蒸汽151和氣化水蒸汽130進(jìn)行水煤氣反應(yīng)的時間為3~1s (秒)，提升管氣化反應(yīng)器12頂部出口的溫度比底部入口的溫度低30~60°C，提升管氣化反應(yīng)器12頂部出口的操作壓力為0.1~0.4MPa。提升管氣化反應(yīng)器12底部入口的溫度，基本上等于氣化燃燒器14內(nèi)的燃燒溫度。
[0041]步驟D中，煤灰煤氣分離器I內(nèi)煤灰密相床101的平均溫度為650~750°C，煤灰煤氣分離器I頂部的操作壓力為0.1~0.4MPa，煤灰煤氣分離器I稀相段的氣體線速為0.2~
1.2m/s。所述氣體線速中的氣體，是指進(jìn)入煤灰煤氣分離器I稀相段的流化氣體50(還有被流化氣體50汽提出來的煤灰密相床101中的煤灰夾帶的剩余煤氣)。
[0042]煤灰煤氣分離器I上部圓筒形筒體的直徑主要根據(jù)煤灰煤氣分離器I稀相段氣體線速的變動范圍計算確定，煤灰密相床101的高度主要根據(jù)煤灰煤氣分離器I內(nèi)煤灰的藏量計算確定，煤灰煤氣分離器I稀相段的高度主要根據(jù)煤灰的沉降高度計算確定。
[0043]操作過程中，將煤灰煤氣分離器I內(nèi)煤灰密相床101中的一部分高溫煤灰經(jīng)出灰管221送入外取熱器21，經(jīng)外取熱器21取熱、冷卻至70~80°C。取熱、冷卻后的煤灰，其中的一部分經(jīng)返回管222返回煤灰密相床101，以控制煤灰密相床101的平均溫度為650~750°C，達(dá)到保護(hù)煤灰煤氣分離器不超溫、實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。經(jīng)外取熱器21取熱、冷卻后的另一部分煤灰，經(jīng)管道223進(jìn)入煤灰罐20后定時排出干餾裝置。
【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(9)經(jīng)煤粉進(jìn)料管(10)進(jìn)入混合管(16)，煤灰煤氣分離器(I)內(nèi)煤灰密相床(101)中的一部分高溫煤灰經(jīng)高溫煤灰輸送管(3)進(jìn)入混合管(16),煤粉原料(9)與高溫煤灰在混合管(16)內(nèi)混合后由混合管(16)的出口(160)進(jìn)入床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)，煤粉原料(9)在干餾密相床(110)中進(jìn)行干餾反應(yīng)，生成干餾油氣和煤粉半焦，干餾油氣經(jīng)設(shè)于床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)內(nèi)的第一組旋風(fēng)分離器(8)分離出煤粉半焦與煤灰的混合物后由床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)頂部的油氣出口管(6)流出，干餾密相床(110)中煤粉半焦與煤灰的混合物向下流動，進(jìn)入設(shè)于床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)下方的汽提器(19)，向汽提器(19)內(nèi)通入汽提水蒸汽(180)，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(19)內(nèi)汽提后的煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)斜管(17)進(jìn)入氣化燃燒器(14)，與經(jīng)噴嘴(15)通入氣化燃燒器(14)內(nèi)的氧氣(152)進(jìn)行燃燒反應(yīng)，燃燒后生成的一氧化碳、二氧化碳連同霧化水蒸汽(151)攜帶著經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物向上流動，進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器(12)； C.在提升管氣化反應(yīng)器(12)內(nèi)，進(jìn)入提升管氣化反應(yīng)器(12)內(nèi)的經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物與霧化水蒸汽(151)和通入提升管氣化反應(yīng)器(12)內(nèi)的氣化水蒸汽(130)沿提升管氣化反應(yīng)器(12)上行進(jìn)行水煤氣反應(yīng)，生成的煤氣和高溫煤灰進(jìn)入煤灰煤氣分離器⑴； D.在煤灰煤氣分離器(I)內(nèi)，煤氣和高溫煤灰在第二組旋風(fēng)分離器(2)內(nèi)進(jìn)行氣固分離，分離出的煤氣由煤灰煤氣分離器(I)頂部的煤氣出口管(24)流出。
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(9)在混合管(16)內(nèi)混合后的溫度為450~550°C，煤粉原料(9)在干餾密相床(110)中的干餾反應(yīng)時間為2~lOmin，干餾密相床(110)的溫度為450~550°C，床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)頂部的操作壓力為0.1~0.4MPa，床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)稀相段的氣體線速為0.2~1.2m/s。
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(19)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%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干餾方法，其特征在于:煤粉半焦與煤灰的混合物在氣化燃燒器(14)內(nèi)進(jìn)行燃燒的時間為3~5min，燃燒溫度為800~900°C，氣化燃燒器(14)頂部的操作壓力為0.15~0.5MPa，煤粉半焦與煤灰的混合物經(jīng)過部分燃燒后，被燒去40%~60%的炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干餾方法，其特征在于:經(jīng)過部分燃燒的煤粉半焦與煤灰的混合物在提升管氣化反應(yīng)器(12)內(nèi)與霧化水蒸汽(151)和氣化水蒸汽(130)進(jìn)行水煤氣反應(yīng)的時間為3~10s，提升管氣化反應(yīng)器(12)頂部出口的溫度比底部入口的溫度低30~60°C，提升管氣化反應(yīng)器(12)頂部出口的操作壓力為0.1~0.4MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干懼方法,其特征在于:煤灰煤氣分離器(I)內(nèi)煤灰密相床(101)中的一部分高溫煤灰經(jīng)外取熱器(21)取熱、冷卻后，其中的一部分返回煤灰密相床(101)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項所述的干餾方法，其特征在于:煤粉原料(9)為褐煤、長焰煤、氣煤、不粘結(jié)煤或弱粘結(jié)煤，其粒徑不大于3mm。
8.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的煤粉的流化床干餾裝置，設(shè)有流化床干餾反應(yīng)器、干餾半焦燃燒與氣化反應(yīng)器，流化床干餾反應(yīng)器設(shè)有煤粉進(jìn)料管(10)，其特征在于:干餾反應(yīng)器為床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)，其殼體包括上部的圓筒形筒體和下部的倒置圓臺面形筒體，床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)內(nèi)設(shè)有第一組旋風(fēng)分離器(8)，床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)的頂部設(shè)有油氣集氣室(7)、油氣出口管(6)，床層式流化床干餾反應(yīng)器(11)的下方與其同軸設(shè)置有汽提器(19)，汽提器(19)的殼體包括上部的圓筒形筒體和下部的倒置圓臺面形筒體，汽提器(19)內(nèi)設(shè)有汽提擋板，汽提器(19)的底部設(shè)有汽提蒸汽分布器(18)，干餾半焦燃燒與氣化反應(yīng)器包括氣化燃燒器(14)和提升管氣化反應(yīng)器(12)，氣化燃燒器(14)位于提升管氣化反應(yīng)器(12)的下方，氣化燃燒器(14)的殼體包括下部的圓筒形筒體和上部的圓臺面形筒體，圓筒形筒體的側(cè)面與汽提器(19)的底部之間設(shè)有斜管(17)，氣化燃燒器(14)的底部設(shè)有噴嘴(15)，提升管氣化反應(yīng)器(12)為橫截面呈圓形的垂直管，其底部入口與氣化燃燒器(14)的頂部出口相連，下部設(shè)有氣化水蒸汽入口管(13),床層式流化床干懼反應(yīng)器(11)的上方設(shè)有煤灰煤氣分離器(I)，煤灰煤氣分離器(I)的殼體包括上部和下部的圓筒形筒體，以及位于這兩個筒體之間的倒置圓臺面形筒體，煤灰煤氣分離器(I)內(nèi)設(shè)有第二組旋風(fēng)分離器(2)，提升管氣化反應(yīng)器(12)的頂部出口通過一段水平管(121)與之相連，煤灰煤氣分離器(I)的頂部設(shè)有煤氣集氣室(23)、煤氣出口管(24)，底部設(shè)有流化氣體分布器(5)，煤灰煤氣分離器(I)與煤粉進(jìn)料管(10)之間設(shè)有高溫煤灰輸送管(3), 煤粉進(jìn)料管(10)的出口和高溫煤灰輸送管(3)的出口均與混合管(16)的入口相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的干餾裝置，其特征在于:煤灰煤氣分離器(I)設(shè)有外取熱器(21)，外取熱器(21)與煤灰煤氣分離器(I)的下部筒體之間設(shè)有出灰管(221)和返回管(222)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的干餾裝置，其特征在于:氣化燃燒器14的高度c為I~3m，直徑d為2b~5b，提升管氣化反應(yīng)器12的高度a為10~40m，直徑b為400~2000mm。
【文檔編號】C10J3/62GK104178228SQ201310210274
【公開日】2014年12月3日 申請日期: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, 湯海濤, 陳曼橋, 張亞西, 武立憲, 黃延召, 陳章淼 申請人:中石化洛陽工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司