一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)國際地質(zhì)學家預測，低階煤是未來可以利用的主要能源之一。低階煤占全世界 煤炭總儲量的一半以上。在未來，如何科學、合理、充分地利用低階煤資源，將對煤炭行業(yè)的 可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
[0003] 低階煤通過熱解可以轉(zhuǎn)化為煤氣、焦油、半焦等產(chǎn)品，進而實現(xiàn)資源的潔凈、綜合 利用，因此受到國內(nèi)外學者的廣泛重視。熱解技術(shù)已經(jīng)有上百年的研宄歷史，目前煤熱解工 藝存在反應油品產(chǎn)率低，油品中重質(zhì)組分含量高等問題。雖然學者對低階煤熱解進行了大 量研宄，但是其大部分研宄內(nèi)容集中在熱解條件對熱解過程的影響上。
[0004] 中國發(fā)明專利申請CN201410103594. 9公開了一種低階煤催化解聚增油催化劑， 所述催化劑含有重鉻酸鉀、鐵鹽、甲醇、十二烷基苯磺酸鈉和水。所述催化劑雖然能提高熱 解過程的焦油產(chǎn)率，但該催化劑成分比較復雜，且催化劑價格較貴，另外，催化劑中的甲醇 有毒，與人體接觸會造成腐蝕等危害。該催化劑在大規(guī)模的工業(yè)應用中會造成生產(chǎn)成本較 高，且在儲存、制備、工業(yè)應用過程中危險性較大。
[0005] 中國發(fā)明專利申請CN201410689911. X公開了一種提高低階煤熱解煤焦油產(chǎn)率的 方法，所述方法包括原煤干燥、溶脹處理、熱解反應和煤焦油收集等步驟；對低階煤的熱解 工藝進行改進，使得總揮發(fā)分產(chǎn)率提高3-7%，煤焦油產(chǎn)率提高3. 4%。該方法雖然能提高 熱解過程的焦油產(chǎn)率，但該方法處理量較小，難以進行大規(guī)模應用。
[0006] 為提高低階煤熱解過程中的油品產(chǎn)率和質(zhì)量，本文通過在煤熱解中加入催化劑實 現(xiàn)產(chǎn)品的定向轉(zhuǎn)化，改善焦油的品質(zhì)，提高焦油收率。通過實驗研宄，探索出了較為經(jīng)濟的 催化熱解方案。為旋轉(zhuǎn)床熱解提供產(chǎn)油率高、油質(zhì)好、且成本低的催化劑及其添加量和配比 等。因此，開發(fā)新的低階煤提質(zhì)工藝，為低階煤深加工提供質(zhì)優(yōu)價廉的化工原料成為新的研 宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法及系統(tǒng)，所述方 法及系統(tǒng)通過將催化劑型煤強度低和旋轉(zhuǎn)床對入料的強度要求較低的特點巧妙結(jié)合，解決 了粉煤加催化劑成型后型煤強度低、熱解過程中易粉化的問題，降低型煤熱解過程中揮發(fā) 物中的粉塵含量，進而降低焦油中的含塵量，提高焦油產(chǎn)率，改善焦油品質(zhì)。
[0008] 所述催化劑型煤是指在粉煤成型過程中加入催化劑的型煤。
[0009] 本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法。所述方法包括：原煤破碎；粉煤干燥； 粉煤、催化劑、粘結(jié)劑混料；粉煤加催化劑成型；在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中熱解，產(chǎn)生焦油、半焦和 煤氣產(chǎn)品。
[0010] 本發(fā)明方法的操作步驟如下：
[0011] (1)原煤預處理：將原煤破碎到2mm以下，在干燥設備上進行粉煤干燥；
[0012] (2)催化劑制備：粉煤成型用催化劑選自紅土鎳礦和Fe2O3中的一種或多種，將催 化劑粉碎到〈200目占總重量的70%以上；
[0013] 相對于粉煤、催化劑和粘結(jié)劑的總重量，催化劑的添加量為3_7wt%，優(yōu)選為 4-5wt% ；
[0014] (3)粉煤加催化劑成型：將干燥粉煤、催化劑、粘結(jié)劑混合，在成型機上壓制成型， 得到催化劑型煤；其中，粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為75-85%、3-7%、10-18% ;
[0015] (4)催化劑型煤干燥：在干燥設備上進行型煤干燥；
[0016] (5)在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中熱解：將所述催化劑型煤在旋轉(zhuǎn)床熱解爐的可旋轉(zhuǎn)的爐底 上均勻鋪料，隨著爐底的轉(zhuǎn)動，進行熱解、熄焦、油/氣除塵、油/氣冷卻和油/水分離處理， 得到半焦、焦油和煤氣；
[0017] 其中，在步驟（1)中，
[0018] 將粉煤干燥到水分為15%以下；
[0019] 在步驟（2)中，
[0020] 紅土鎳礦的主要成分包括10-30%的鐵、1-10%的鎳、0-0. 5%的磷；
[0021] 可以用含F(xiàn)e2O3礦物（Fe A的含量大于10% )代替紅土鎳礦；
[0022] 在步驟⑶中，
[0023] 優(yōu)選粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為78-83 %、4-5 %、13-17 %，進一步優(yōu)選 為 81%、4%、15% ;
[0024] 粘結(jié)劑可為腐殖酸鈉粘結(jié)劑；例如，可以使用腐殖酸褐煤、堿、水來制備粘結(jié)劑；
[0025] 成型壓力M5MPa ;
[0026] 在步驟⑷中，
[0027] 將型煤的水分干燥到15%以下；
[0028] 催化劑型煤干燥溫度為100_150°C ;
[0029] 在步驟（5)中，
[0030] 熱解溫度范圍為450-650 °C，優(yōu)選470-570 °C ;
[0031] 旋轉(zhuǎn)床熱解要求型煤的冷壓強度>120牛/個，抗碎強度>50%。
[0032] 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐，是實現(xiàn)煤熱解的主體設備，它包括具有可旋轉(zhuǎn)爐底的旋轉(zhuǎn)床 爐體，燃氣輻射管燃燒器，以及鋪料、出料等輔助機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)床爐體為煤熱解提供反應的空 間和環(huán)境。燃氣輻射管燃燒器以熱輻射的方式提供熱解所需熱量。
[0033] 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐可以是蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解爐，所述燃氣輻射管燃燒器可以為蓄 熱式燃氣輻射管燃燒器，通過蓄熱式燃燒器對燃氣（空氣）進行預熱，并在輻射管中高效燃 燒，以熱輻射的方式提供熱解所需熱量。蓄熱式燃氣輻射管燃燒器的熱效率達到85%以上， 更重要的是可以穩(wěn)定燃燒低熱值的燃氣。
[0034] 對于這種旋轉(zhuǎn)床熱解方式，催化劑型煤在熱解過程中不采用任何熱載體，爐墻、爐 頂不動，催化劑型煤在料床上不運動、不翻滾、不攪動，隨床底作整體平面圓周運動。
[0035] 本發(fā)明還提供了一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解系統(tǒng)。所述旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解系統(tǒng)包括： 原煤倉，原煤破碎單元，粉煤干燥單元，粘結(jié)劑制備單元，催化劑制備單元，混料單元，粉煤 加催化劑成型單元，型煤干燥單元，旋轉(zhuǎn)床熱解爐熱解單元；其中，原煤破碎單元的入料口 與原煤倉的出料口相連，原煤破碎單元的出料口與粉煤干燥單元的入料口相連，粉煤干燥 單元的出料口、粘結(jié)劑制備單元的出料口、催化劑制備單元出料口均與混料單元的入料口 相連，混料單元的出料口與粉煤加催化劑成型單元的入料口相連，粉煤加催化劑成型單元 的出料口與型煤干燥單元的入料口相連，型煤干燥單元的出料口與旋轉(zhuǎn)床熱解爐熱解單元 相連。
[0036] 所述粘結(jié)劑制備單元為設置有攪拌器和加熱器的反應裝置；所述催化劑制備單元 包括破碎裝置和篩分裝置。
[0037] 有益效果
[0038] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果：
[0039] 本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解的方法及系統(tǒng)，巧妙結(jié)合了催化劑型煤強度低和旋 轉(zhuǎn)床對型煤的強度要求較低的特點，催化劑型煤在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)熱解可以降低型煤的粉化率和 熱解后焦油中的塵含量。
[0040] 本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解的方法及系統(tǒng)，通過在旋轉(zhuǎn)床熱解過程中加入熱解 催化劑提高型煤熱解過程中的轉(zhuǎn)化率和熱解產(chǎn)品的質(zhì)量，改善焦油品質(zhì)。
[0041 ] 本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解的方法及系統(tǒng)，借助旋轉(zhuǎn)床對型煤的強度要求較 低，可以適當降低型煤的成型壓力，降低成型能耗，延長成型設備使用壽命。
【附圖說明】
[0042] 圖1為旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法的工藝流程圖。
[0043] 圖2為旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0044]圖1為旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法的工藝流程圖。根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方 法包括：
[0045] (1)原煤預處理：將低階原煤破碎到2mm以下，并將粉煤干燥到水分為15%以下；
[0046] (2)催化劑制備：粉煤成型用催化劑選自紅土鎳礦和Fe2O3中的一種或多種，將催 化劑粉碎到〈200目占70%以上；
[0047] 相對于粉煤、催化劑和粘結(jié)劑的總重量，催化劑的添加量為3_7wt%，優(yōu)選為 4-5wt% ；
[0048] 紅土鎳礦的主要成分包括10-30%的鐵、1-10%的鎳，0-0. 5%的磷；
[0049] 可以用含F(xiàn)e2O3礦物代替紅土鎳礦，含F(xiàn)e 203礦物中的Fe 203的含量大于10% ; [0050] (3)粉煤加催化劑成型：將干燥粉煤、催化劑、粘結(jié)劑按一定比例混料，在成型機 上設定成型壓力，壓制成型，得到催化劑型煤；
[0051] 粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為75-85 %、3-7 %、10-18 %，優(yōu)選為78-83 %、 4-5%、13-17% ;進一步優(yōu)選為 81%、4%、15% ;
[0052] 成型壓力M5MPa ;
[0053] (4)催化劑型煤干燥：在干燥設備上進行型煤干燥，干燥溫度100-150 °C，干燥型 煤的水分在15%以下；
[0054] (5)在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中熱解：將所述催化劑型煤在旋轉(zhuǎn)床熱解爐的可旋轉(zhuǎn)的爐底 上均勻鋪料，隨著爐底的轉(zhuǎn)動，進行熱解、熄焦、油/氣除塵、油/氣冷卻和油/水分離處理， 得到半焦、焦油和煤氣；熱解溫度范圍為450-650°C，優(yōu)選470-570°C ;旋轉(zhuǎn)床熱解要求型煤 的冷壓強度>120牛/個，抗碎強度>50%。
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