一種兩段式煤加氫反應(yīng)器及其進行三級氣固分離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤熱解煉油裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩段式煤加氫反應(yīng)器及其進行三級氣固分離的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤炭資源豐富，價格低廉，但是長期以來沒有得到很好的利用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，如何有效地綜合開發(fā)利用煤，特別是低價煤備受關(guān)注。另外，全球石油需求不斷上升，各國都在積極尋找石油替代資源，而我國低價煤還未充分發(fā)揮作用，因此用低價煤在高溫條件下進行快速加氫熱解，并將生成物中的氣固混合物進行很好的分離，最終得到干凈的油品，而且此過程要求工藝簡單、操作方便、水耗低、節(jié)能、環(huán)保，這種工藝逐漸成為當(dāng)今世界煤制油發(fā)展的趨勢。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在工藝復(fù)雜、水耗高、產(chǎn)油率低、焦油中重組分含量高、環(huán)境污染嚴重等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中在煤加氫熱解反應(yīng)過程中存在的工藝復(fù)雜、水耗高、產(chǎn)油率低、焦油中重組分含量高、環(huán)境污染嚴重的問題，提供一種兩段式煤加氫反應(yīng)器及其進行三級氣固分離的方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種兩段式煤加氫反應(yīng)器，包括煤加氫反應(yīng)器本體，其中:它還包括高溫旋風(fēng)分離器(17)、設(shè)有陶瓷濾芯(22)的陶瓷過濾器(23)以及設(shè)置在煤加氫反應(yīng)器本體內(nèi)的天然氣轉(zhuǎn)化爐(3)、合成氣和氫氣混合器(4)、反應(yīng)室(7)、一級焦灰分離器(14)，在所述的煤加氫反應(yīng)器本體的頂部設(shè)有天然氣和氧氣一體化燒嘴(I)并且天然氣和氧氣一體化燒嘴(I)與天然氣轉(zhuǎn)化爐(3)相通，所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐(3)的出口與合成氣和氫氣混合器(4)的入口相連接，所述的合成氣和氫氣混合器⑷的出口與反應(yīng)室(7)的入口連接，在反應(yīng)室(7)的出口與一級焦灰分離器(14)的入口之間設(shè)有水冷壁(18)，在所述水冷壁(18)的下方開設(shè)有冷卻水進口(12)，并且延伸至煤加氫反應(yīng)器殼體外部，在所述的水冷壁(18)的上方開設(shè)有冷卻水出口(10)，并且延伸至煤加氫反應(yīng)器殼體外部，所述水冷壁(18)的出口延伸至煤加氫反應(yīng)器殼體外，并且水冷壁(18)的出口與高溫旋風(fēng)分離器(17)的入口通過耐高溫管道(16)連接，在所述的高溫旋風(fēng)分離器(17)的出口處設(shè)有二級焦灰排放口(19)，并延伸至高溫旋風(fēng)分離器(17)的外部；在所述高溫旋風(fēng)分離器(17)的出口與設(shè)有陶瓷濾芯(22)的陶瓷過濾器(23)的入口通過耐高溫管道(16)相連接，在陶瓷過濾器(23)的出口設(shè)有三級焦灰排放口(25)，在所述陶瓷過濾器(23)的上面設(shè)有油氣出口(21)，所述的油氣出口
(21)與油冷卻系統(tǒng)相連；在所述合成氣和氫氣混合器(4)的中上部設(shè)有4個氫氣入口(5)，所述4個氫氣入口(5)在同一水平面且沿合成氣和氫氣混合器(4)圓周均勻分布，在所述反應(yīng)室(7)的中上部設(shè)有4個煤噴嘴(8)，在所述反應(yīng)室(7)的出口設(shè)有4個激冷氫氣噴嘴
(9)和溫度測量口(11)，其中4個激冷氫氣噴嘴(9)在同一水平面且沿合成氣和氫氣混合器(4)圓周均勻分布，在所述一級焦灰分離器(14)的出口設(shè)有焦灰出口(15)并且延伸到煤加氫反應(yīng)器本體的外部；所述的焦灰出口(15)、二級焦灰排放口(19)、三級焦灰排放口
(25)都與半焦系統(tǒng)連接。
[0006]在所述天然氣轉(zhuǎn)化爐(3)、合成氣和氫氣混合器⑷和反應(yīng)室(7)的內(nèi)壁均設(shè)有耐火磚⑵。
[0007]一種利用上述兩段式煤加氫反應(yīng)器進行三級氣固分離的方法，具體包括以下步驟:
[0008](I)、將反應(yīng)室(7)出口的氣固混合物，經(jīng)過激冷氫氣噴嘴(9)和水冷壁(18)對其進行2次降溫后，溫度控制在400°C?650°C之間，氣固混合物中的一部分焦灰沉降在一級焦灰分離器(14)里，再通過一級焦灰分離器(14)的焦灰出口(15)排到半焦系統(tǒng)，經(jīng)過一級處理后的油氣混合物通過耐高溫管道(16)與高溫旋風(fēng)分離器(17)的入口連接，進高溫旋風(fēng)分離器(17)的油氣混合物固體含量下降60?70% ;
[0009](2)、經(jīng)過一級處理的油氣混合物進入高溫旋風(fēng)分離器(17)，油氣中的焦灰沉降在旋風(fēng)分離器(17)的底部，經(jīng)過二級焦灰排放口(19)排到半焦系統(tǒng)，經(jīng)過兩次氣固分離處理后的油氣混合物通過耐高溫管道(16)與陶瓷過濾器(23)的入口連接，進陶瓷過濾器(23)的油氣混合物中絕大部分的焦灰被分離出來，油氣中僅含有5?9%的焦灰；
[0010](3)、經(jīng)過二級處理的油氣混合物進入陶瓷過濾器(23)，經(jīng)過陶瓷濾芯(22)后，油氣中的焦灰被分離到陶瓷過濾器(23)的底部，經(jīng)過三級焦灰排放口(25)排到半焦系統(tǒng)，經(jīng)過三級處理后，得到干凈的油氣混合物，通過油氣出口(21)被送往油冷卻系統(tǒng)工序。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，通過天然氣轉(zhuǎn)化爐頂部的天然氣和氧氣的一體化燒嘴點火，在天然氣轉(zhuǎn)化爐內(nèi)天然氣(壓力:L0MPa?6.5MPaG、溫度:50°C?ΙδΟ? )和氧氣(壓力:1.0MPa?6.5MPaG、28 °C?35 °C )進行不完全反應(yīng)，生成1100°C?1600°C的高溫合成氣CO(25%?35% )和H2(51%?61% )，并與合成氣和氫氣混合器中上部的H2混合，使得合成氣中的氫組分提高，富氫的合成氣進入煤加氫反應(yīng)器中，與煤噴嘴噴出的煤粉進行充分混合、反應(yīng)，在煤加氫反應(yīng)器中煤粉在氫氣氛、高溫、高壓下進行熱解，使煤中的揮發(fā)分最大程度的得到提取，避免了煤中自由基的聚合，從而增加了裝置的出油率。煤加氫反應(yīng)器出口設(shè)置激冷氫氣，對反應(yīng)后的氣固混合物進行首次降溫，殼體上設(shè)有冷卻水，對氣固混合物進行二次降溫，經(jīng)過降溫后的氣固混合物在重力的作用下，較重的焦灰首次被沉降在一級焦灰分離器中，之后進入旋風(fēng)分離器進行二級處理，經(jīng)過旋風(fēng)分離器后，氣固混合中的含固量明顯降低，最后經(jīng)過陶瓷過濾器進行三級處理，得到干凈的油氣送往后序系統(tǒng)。整個工藝不僅提高了產(chǎn)油率，而且使得油中的固含量很少，得到干凈的油品；傳統(tǒng)工藝的水激冷是水和反應(yīng)后的氣固相接觸，這樣會產(chǎn)生很多的廢水，給后序水處理系統(tǒng)帶來了很大的負擔(dān)，而此工藝整個生產(chǎn)過程中用氫氣進行激冷，從而節(jié)約了整個裝置的用水成本和污水排放帶來的環(huán)境污染；另外煤加氫反應(yīng)器由于有氫氣參與反應(yīng)，所以裝置的C02排放量很少，對環(huán)保方面很有利。因此，本發(fā)明具有工藝簡單、水耗低、產(chǎn)油率高、焦油中重組分含量低、環(huán)境無污染等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明煤噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明合成氣和氫氣混合器的氫氣入口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是本發(fā)明煤加氫反應(yīng)器出口激冷氫氣噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例1:如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實施例一種兩段式煤加氫反應(yīng)器，包括煤加氫反應(yīng)器本體，其中:它還包括高溫旋風(fēng)分離器17、設(shè)有陶瓷濾芯22的陶瓷過濾器23以及設(shè)置在煤加氫反應(yīng)器本體內(nèi)的天然氣轉(zhuǎn)化爐3、合成氣和氫氣混合器4、反應(yīng)室7、一級焦灰分離器14，在所述的煤加氫反應(yīng)器本體的頂部設(shè)有天然氣和氧氣一體化燒嘴I并且天然氣和氧氣一體化燒嘴I與天然氣轉(zhuǎn)化爐3相通，所述的天然氣轉(zhuǎn)化爐3的出口與合成氣和氫氣混合器4的入口相連接，所述的合成氣