本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤粉與液化殘渣共熱解除塵的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

我國已探明的煤炭儲量中，中低階煤的占比達到全國保有資源量的55％以上，中低階煤含有較高含量的水分和揮發(fā)分，具有易自燃、難分選的問題，使其綜合利用受到很大限制；同時，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，煤粉產(chǎn)量升高(80％-90％)，存在易揚塵、易燃等問題。因此，中低階煤粉的綜合利用具有重要的意義。

目前，通過煤熱解技術(shù)將中低階煤粉中的油氣提取出來后，利用熱解半焦耦合火力發(fā)電或化工路線，被認為是中低階煤粉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，由于煤粉的粒度較小，因此在分離后的油氣產(chǎn)物中存在較高的粉塵含量，這樣不僅會增大油氣產(chǎn)品的后續(xù)利用，而且會造成大量固體煤粉或半焦的浪費。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。

在煤直接液化生產(chǎn)過程中，液化殘渣的量約為原煤質(zhì)量的30％，產(chǎn)量巨大。液化殘渣為一種高炭、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，且具有很強的粘結(jié)性，若進一步升高溫度，在絕氧環(huán)境下熱解會產(chǎn)生大量的油氣產(chǎn)品，因此液化殘渣的利用研究具有很重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種中低階煤粉與液化殘渣共熱解的系統(tǒng)和方法，根據(jù)液化殘渣的特性，以同時解決熱解后粗煤氣的除塵問題以及液化殘渣的高效利用問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種煤粉與液化殘渣共熱解除塵的系統(tǒng)，包括共熱解單元、液化殘渣除塵單元和油氣分離單元；其中，

所述共熱解單元包括煤粉入口、液化殘渣入口、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渣的熱解反應(yīng)；

所述液化殘渣除塵單元設(shè)有粗煤氣入口、除塵煤氣出口以及含塵液化殘渣出口；所述粗煤氣入口與所述粗煤氣出口相連；所述含塵液化殘渣出口與所述液化殘渣入口相連，所述液化殘渣除塵單元用于對粗煤氣處理得到除塵煤氣以及含塵煤液化殘渣油漿；

所述油氣分離單元設(shè)置有除塵煤氣入口、循環(huán)冷卻水入口、循環(huán)冷卻水出口、輕油出口、凈煤氣出口以及重質(zhì)焦油出口，所述除塵煤氣入口與所述除塵煤氣出口相連，所述油氣分離單元用于對所述除塵煤氣進行處理得到凈煤氣、重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油。

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，所述液化殘渣除塵單元使用的裝置是高溫密閉保溫容器。

所述油氣分離單元使用的裝置是水噴淋裝置。

進一步地，所述水噴淋裝置的冷卻水入口管上設(shè)置有多個噴嘴，所述噴嘴交錯排列，所述冷卻水入口管垂直方向上設(shè)有擋板，且所述擋板的低端位于所述凈煤氣出口的下方。

本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)對煤粉與液化殘渣進行共熱解除塵的方法，其特征在于，包括步驟：

A.共熱解：將所述煤粉和所述液化殘渣分別通過所述煤粉入口和所述液化殘渣入口噴入所述共熱解單元，得到所述粗煤氣；

B.液化殘渣除塵：將所述粗煤氣和液態(tài)液化殘渣進行接觸，得到所述除塵煤氣以及所述含塵煤液化殘渣油漿；

C.液化殘渣處理：在所述含塵煤液化殘渣油漿中，對含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用，含塵濃度≥50wt％的油漿排出至所述所述共熱解單元；

D.油氣分離：對所述除塵煤氣經(jīng)水噴淋降溫進一步除塵，得到所述凈煤氣，噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，得到所述重質(zhì)焦油和所述輕質(zhì)焦油。

進一步地，將所述煤粉粒度控制為<6mm，所述液化殘渣的溫度控制在240-360℃。

具體地，將所述煤粉與所述液化殘渣反應(yīng)的質(zhì)量比控制在1:0.2-0.5，熱解時間為1-12s，優(yōu)選為6-12s。

作為優(yōu)選的實施方案，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℃。

具體地，將所述液態(tài)液化殘渣的溫度控制在300-420℃。

在本發(fā)明中，首先，利用液態(tài)液化殘渣粘度高的特性，對熱解粗煤氣進行除塵。其次，當(dāng)液化殘渣中含塵量達到50％以上時，將其在高溫下與煤粉一起加入熱解爐，在不同的溫度區(qū)間實現(xiàn)煤與液化殘渣的熱解，產(chǎn)生油氣產(chǎn)品，實現(xiàn)了液化殘渣高附加值利用。

該發(fā)明具有以下有益效果：

(1)充分利用煤液化殘渣的特性，作為粗煤氣的除塵劑，并在吸收飽和后與煤粉發(fā)生共熱解，產(chǎn)生油氣產(chǎn)品，實現(xiàn)液化殘渣高附加值利用，變廢為寶；

(2)液化殘渣的粘度大，且粉塵與液體煤液化殘渣介質(zhì)的相溶性好，易于捕集粉塵，對粗煤氣的除塵效率高；

(3)高溫除塵過程中，煤液化殘渣中的催化劑，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；

(4)高含塵煤液化殘渣在高溫下直接加入快速熱解爐與煤粉發(fā)生共熱解，可以充分利用液態(tài)液化殘渣的顯熱，降低熱解能耗，提高了原料利用率，且在整個過程中不產(chǎn)生污染排放；

(5)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。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，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。然而，以下描述的具體實施方式和實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粉煤與液化殘渣共熱解除塵的方法，如圖1，包括以下步驟：

第一步：煤粉與液化殘渣共熱解：將熱解煤粉和液化殘渣分別通過煤粉噴嘴和液化殘渣噴嘴噴入快速熱解爐，在重力的作用下向下運行，并在運行的過程中發(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；所述液化殘渣為液態(tài)，溫度為260-360℃；

所述煤粉與液化殘渣的質(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1-12s，優(yōu)選為6-12s；

第二步：液化殘渣除塵：由快速熱解爐排出的粗煤氣進入液態(tài)液化殘渣容器，與液態(tài)的液化殘渣進行直接接觸后，得到除塵煤氣以及含塵煤液化殘渣油漿；

所述液態(tài)液化殘渣的溫度為300-420℃；

第三步：油氣分離：經(jīng)液化殘渣除塵后的除塵煤氣進入油氣分離單元，經(jīng)水噴淋降溫進一步除塵，得到凈煤氣；噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，得到重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油，水循環(huán)利用；

第四步：含塵液化殘渣油漿處理：所述接觸洗滌后得到的含塵煤液化殘渣油漿中，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。

本發(fā)明還提出了一種中低階煤粉與液化殘渣共熱解除塵的系統(tǒng)，如圖2：

本發(fā)明所描述的系統(tǒng)由共熱解單元1、液化殘渣除塵單元2、油氣分離單元3組成。

煤與液化殘渣共熱解單元1的裝置可以是蓄熱式無熱載體下行床；包括煤粉入口11、液化殘渣入口12、粗煤氣出口13和熱解半焦出口14；所述液化殘渣入口12與液化殘渣除塵單元2的含塵液化殘渣出口23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)燃氣流量或開啟輻射管的數(shù)量來控制，并在不同段設(shè)置熱電偶實時監(jiān)測；

液化殘渣除塵單元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以及含塵液化殘渣出口23；所述粗煤氣入口21與共熱解單元1的粗煤氣出口13相連；

油氣分離單元3的裝置可以是水噴淋裝置，設(shè)有除塵煤氣入口31、循環(huán)冷卻水入口32、循環(huán)冷卻水出口33、凈煤氣出口36、輕油出口37、以及重質(zhì)焦油出口38；所述除塵煤氣入口31與液化殘渣除塵單元2的除塵煤氣出口22相連；所述冷卻水入口管上設(shè)置有多個噴嘴34；所述噴嘴的方向交錯排列，以保證冷卻水與除塵煤氣的充分接觸；所述噴淋塔內(nèi)與冷卻水入口管垂直方向設(shè)置擋板35，且擋板的低端位于凈煤氣出口36的下方，進一步保證冷卻水與荒煤氣的充分接觸。

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

實施例1

利用本發(fā)明的系統(tǒng)，將粒度小于6mm的煤粉與液化殘渣除塵單元送來的290℃的液化殘渣分別通過煤粉入口11和液化殘渣入口12噴入快速熱解爐內(nèi)，將所述煤粉與所述液化殘渣反應(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550-600℃，高溫干餾段的溫度為870-900℃；在低溫干餾段，液化殘渣基本熱解完全，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以輕質(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，熱解半焦從爐底的半焦出口采出；

粗煤氣進入液態(tài)液化殘渣容器，與340℃液化殘渣進行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘渣油漿；除塵煤氣進入油氣分離單元，經(jīng)水噴淋降溫進一步除塵，得到凈煤氣；噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，得到重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油，水循環(huán)利用；含塵煤液化殘渣油漿中，含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用；含塵濃度≥50wt％的油漿通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘渣與所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進一步獲取油氣資源。

實施例2

本實施例與上述實施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。將粒度小于6mm的煤粉與液化殘渣除塵單元送來的360℃的液化殘渣分別通過煤粉入口11和液化殘渣入口12噴入快速熱解爐內(nèi)，將所述煤粉與所述液化殘渣反應(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650-700℃，高溫干餾段的溫度為900-950℃；在低溫干餾段，液化殘渣基本熱解完全，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以輕質(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，熱解半焦從爐底的半焦出口采出；

粗煤氣進入液態(tài)液化殘渣容器，與380℃液化殘渣進行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘渣油漿；除塵煤氣進入油氣分離單元，經(jīng)水噴淋降溫進一步除塵，得到凈煤氣；噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，得到重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油，水循環(huán)利用；含塵煤液化殘渣油漿中，含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用；含塵濃度≥50wt％的油漿通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘渣與所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進一步獲取油氣資源。

實施例3

本實施例與上述實施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。將粒度小于6mm的煤粉與液化殘渣除塵單元送來的240℃的液化殘渣分別通過煤粉入口11和液化殘渣入口12噴入快速熱解爐內(nèi)，將所述煤粉與所述液化殘渣反應(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550-580℃，高溫干餾段的溫度為800-850℃；在低溫干餾段，液化殘渣基本熱解完全，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以輕質(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，熱解半焦從爐底的半焦出口采出；

粗煤氣進入液態(tài)液化殘渣容器，與420℃液化殘渣進行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘渣油漿；除塵煤氣進入油氣分離單元，經(jīng)水噴淋降溫進一步除塵，得到凈煤氣；噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，得到重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油，水循環(huán)利用；含塵煤液化殘渣油漿中，含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用；含塵濃度≥50wt％的油漿通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘渣與所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進一步獲取油氣資源。

實施例4

本實施例與上述實施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。將粒度小于6mm的煤粉與液化殘渣除塵單元送來的320℃的液化殘渣分別通過煤粉入口11和液化殘渣入口12噴入快速熱解爐內(nèi)，將所述煤粉與所述液化殘渣反應(yīng)的質(zhì)量比為1:0.2，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600-650℃，高溫干餾段的溫度為880-950℃；在低溫干餾段，液化殘渣基本熱解完全，而煤粉在此段發(fā)生溫和熱解，產(chǎn)品以輕質(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，熱解半焦從爐底的半焦出口采出；

粗煤氣進入液態(tài)液化殘渣容器，與300℃液化殘渣進行直接接觸，得除塵煤氣以及含塵煤液化殘渣油漿；除塵煤氣進入油氣分離單元，經(jīng)水噴淋降溫進一步除塵，得到凈煤氣；噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，得到重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油，水循環(huán)利用；含塵煤液化殘渣油漿中，含塵濃度＜50wt％的油漿循環(huán)使用；含塵濃度≥50wt％的油漿通過高溫密閉裝置直接輸送至快速熱解爐熱解，使液化殘渣與所含的粉塵連同加入的煤粉共同熱解，進一步獲取油氣資源。。