煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤化工領(lǐng)域，具體涉及一種煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭工藝技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]“富煤、貧油、少氣”的能源狀況決定了我國在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)仍將以煤炭作為能源消費(fèi)的主體。煤熱解是煤炭資源的一種清潔、高效地利用方式，是發(fā)展高附加值煤化工的有效途徑之一。
[0003]許多國家均在開發(fā)與研宄各有特色的煤炭熱解工藝技術(shù)，然而，煤熱解半焦的利用一直是困擾和制約煤熱解工藝快速的一大問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)半焦揮發(fā)分低，造成半焦反應(yīng)活性下降，單獨(dú)燃燒時(shí)不容易點(diǎn)燃；(2)半焦灰分含量高、硬度大，導(dǎo)致用半焦制成水煤漿或者干粉作為氣化原料時(shí)易堵塞氣化爐，提高了有效合成氣的氣化成本；(3)目前半焦市場價(jià)格高于煙煤，而且高爐噴吹、鐵合金、電石行業(yè)以及合成氨等領(lǐng)域?qū)Π虢沟男枨罅坑邢蓿袌鲣N路窄?？梢?，在煤熱解工藝中，如果半焦不能得到有效利用，即便產(chǎn)出焦油和燃?xì)庖矡o法真正做到煤的清潔、高效和環(huán)保地利用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提出一種煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭系統(tǒng)，有機(jī)結(jié)合了煤氣化、煤熱解和煤熱解半焦制備活性炭的三個(gè)工藝單元，解決了傳統(tǒng)熱解工藝無法有效利用熱解半焦的問題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)活性炭、煤氣和焦油三種煤基產(chǎn)品的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)路線。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭系統(tǒng)，包括備煤系統(tǒng)、空分裝置、煤熱解單元、煤氣化單元、活性炭制備單元、第一蒸汽發(fā)生器、第二蒸汽發(fā)生器和活性炭冷卻單元；
[0007]其中，備煤系統(tǒng)的第一出煤口與煤熱解單元的原料入口連接，煤熱解單元的半焦出口與活性炭制備單元的原料入口和燃料入口均連接，活性炭制備單元的產(chǎn)品出口與活性炭冷卻單元的入口連接，第二蒸汽發(fā)生器的水蒸氣出口和活性炭制備單元的水蒸氣入口連接;
[0008]備煤系統(tǒng)的第二出煤口與煤氣化單元的原料入口連接，煤氣化單元的氣化氣出口與第一蒸汽發(fā)生器的氣體入口連接，第一蒸汽發(fā)生器的氣化氣出口與煤熱解單元的氣體入口連接；第一蒸汽發(fā)生器的水蒸氣出口和煤氣化單元的水蒸氣連接；
[0009]空分裝置的氮?dú)獬隹谂c備煤系統(tǒng)的氣體入口連接，其氧氣出口與煤氣化單元的氧氣入口連接。
[0010]進(jìn)一步，所述的活性炭冷卻單元的水蒸氣出口與活性炭制備單元的水蒸氣入口連接。
[0011]進(jìn)一步，所述的活性炭制備單元的尾氣出口與第二蒸汽發(fā)生器的氣體入口連接。
[0012]進(jìn)一步，煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭系統(tǒng)，還包括回收分離系統(tǒng)，所述的回收分離系統(tǒng)包括旋風(fēng)分離器、冷卻裝置和電捕焦油器；旋風(fēng)分離器的入口和煤熱解單元煙氣出口連接，其氣體出口與冷卻裝置的入口連接；冷卻裝置的液體出口與電捕焦油器的入口連接。
[0013]進(jìn)一步，旋風(fēng)分離器的粉焦出口與活性炭制備單元的燃料入口連接。
[0014]一種煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭工藝，包括以下步驟:
[0015]I)備煤系統(tǒng)采用空分裝置從空氣中分離出的氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，將原料煤破碎成尺寸為50mm以下的煤顆粒；其中，顆粒尺寸為6?50mm的煤顆粒通過第一出煤口輸送給煤熱解單元；顆粒尺寸<6mm的煤顆粒進(jìn)一步破碎到0.1mm以下，通過第二出煤口輸送給煤氣化單元;
[0016]2)煤氣化單元采用第一蒸汽發(fā)生器提供的水蒸氣和空分裝置提供的氧氣作為氣化劑，將顆粒尺寸<6mm的煤顆粒破碎到0.1mm以下后用于氣化，產(chǎn)生氣化氣；所述的氣化氣進(jìn)入第一蒸汽發(fā)生器進(jìn)行換熱與降溫，直接作為第一蒸汽發(fā)生器的熱源，將水轉(zhuǎn)換為水蒸氣，降溫后再進(jìn)入煤熱解單元，為煤熱解反應(yīng)提供熱源和富氫氣氛；
[0017]3)煤熱解單元以備煤系統(tǒng)提供的顆粒尺寸為6?50mm的煤顆粒為原料，采用煤氣化單元產(chǎn)生的且經(jīng)過第一蒸汽發(fā)生器換熱與降溫后的氣化氣作為熱載體，進(jìn)行煤熱解反應(yīng)，生成熱態(tài)的半焦；
[0018]4)活性炭制備單元以煤熱解單元產(chǎn)生的一部分熱態(tài)的半焦為原料，以另一部分半焦為熱源燃料，采用水蒸氣為活化劑，生產(chǎn)熱態(tài)活性炭；
[0019]5)活性炭制備單元產(chǎn)出的熱態(tài)活性炭用水冷卻，得到活性炭產(chǎn)品和水蒸氣；形成的水蒸氣和第二蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣混合后作為活性炭制備單元的活化劑使用。
[0020]進(jìn)一步，所述的第二蒸汽發(fā)生器以活性炭制備單元排出的尾氣作為熱源，將水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵狻?br>[0021]進(jìn)一步，步驟2)中煤氣化單元產(chǎn)生氣化氣溫度為1000°C以上；所述第一蒸汽發(fā)生器使得氣化氣的溫度降低到700°C左右。
[0022]進(jìn)一步，步驟3)中煤熱解反應(yīng)是在常壓、400?700°C的條件下進(jìn)行的。
[0023]煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭工藝，還包括以下步驟:
[0024]煤熱解單元產(chǎn)生的熱煙氣輸送到旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器將煤熱解單元產(chǎn)生的熱煙氣分離成粉焦和氣體，將粉焦返回活性炭制備單元作為制備活性炭熱源的部分燃料使用；旋風(fēng)分離器分離出的氣體經(jīng)冷卻裝置冷卻后形成煤氣和液體混合物；冷卻裝置分離出的液體混合物經(jīng)電捕焦油器分離成焦油和水。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所提供的煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0026]本實(shí)用新型提供的煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭工藝技術(shù)，主要包括煤氣化、煤熱解和活性炭制備三個(gè)工藝單元，采用煤氣化產(chǎn)生的高溫氣化氣作為煤熱解的熱載體，將煤熱解產(chǎn)生的半焦作為活性炭制備的碳源及主體熱量來源的燃料，就地解決煤熱解半焦的利用問題，從而形成了一種煤基多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)。本實(shí)用新型提供的煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭工藝技術(shù)操作簡便、實(shí)用性強(qiáng)，便于工業(yè)化應(yīng)用。
[0027]具體優(yōu)點(diǎn)如下:
[0028]I)原料:對煤種及煤的顆粒尺寸無限制，本實(shí)用新型將原料煤破碎成尺寸為50mm以下的煤顆粒后，將顆粒尺寸為6?50mm的煤顆粒作為煤熱解反應(yīng)的原料使用，將顆粒尺寸<6mm的煤顆粒進(jìn)一步破碎后用于煤氣化，實(shí)現(xiàn)了原料煤的全粒徑使用。
[0029]2)煤熱解系統(tǒng)熱量來源:本實(shí)用新型將煤熱解產(chǎn)生的一部分半焦用作燃料為活性炭制備單元提供熱量來源，另一部分半焦作為制備活性炭的碳源，解決了煤熱解半焦的利用問題；同時(shí)獲得了高附加值的活性炭產(chǎn)品，可顯著增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。
[0030]3)制備活性炭原料:本實(shí)用新型直接以熱態(tài)的煤熱解半焦為原料，用作制備活性炭的碳源及主體熱量來源的燃料，減少了能量損失，提高了系統(tǒng)的熱能利用率。
[0031]4)本實(shí)用新型提供的工藝技術(shù)中，煤熱解單元以煤氣化單元產(chǎn)生的氣化氣作為熱載體，有利于使煤熱解反應(yīng)充分利用煤氣化氣的富氫氣氛，進(jìn)而提高煤焦油的收率，實(shí)現(xiàn)煤焦油的輕質(zhì)化。
[0032]5)本實(shí)用新型提供的工藝技術(shù)非常重視系統(tǒng)熱量的回收與利用，實(shí)現(xiàn)了高溫氣化氣顯熱的梯級利用，回收了熱態(tài)活性炭和活性炭制備單元出口尾氣所攜帶的熱量，有利于提高系統(tǒng)的熱能利用率，進(jìn)而降低成本。
[0033]6)產(chǎn)品:本實(shí)用新型提供的工藝技術(shù)可同時(shí)生產(chǎn)煤氣、焦油和活性炭三種產(chǎn)品，開發(fā)出了一種煤基多聯(lián)產(chǎn)的工藝技術(shù)路線，有利于降低成本、實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益。
[0034]7)本實(shí)用新型提供的工藝技術(shù)路線中，將煤熱解煙氣中分離出的粉焦燃燒，以用作制備活性炭的部分熱量來源，解決了煤熱解粉焦的利用問題。
【附圖說明】
[0035]圖1是本實(shí)用新型的煤氣化、熱解聯(lián)合生產(chǎn)活性炭系統(tǒng)示意圖；
[0036]其中:1-備煤系統(tǒng)；2_空分裝置；3_煤熱解單元；4_煤氣化單元；5