一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤干餾技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭熱解，又稱煤炭干餾，是指煤在隔絕空氣的條件下加熱至高溫，得到焦油、煤氣、半焦的過程。煤炭熱解是提高煤炭資源利用效率、增加煤炭產(chǎn)品附加值，緩解我國石油、天然氣資源緊張的有效途徑。傳統(tǒng)的煤炭熱解以塊煤為主。隨著近年來機(jī)械化采煤程度的提高，粉煤的產(chǎn)量也隨之增加，粉煤熱解氣工藝技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，成為國內(nèi)外競相開發(fā)的重點。
[0003]目前，國內(nèi)外開發(fā)的粉煤熱解氣工藝，包括Garrett工藝、L-R工藝和DG新法干餾工藝，都面臨著所產(chǎn)焦油含塵量過大的難題。熱解氣在高溫下除塵是解決這一問題的有效途徑，但由于熱解氣中含有大量的重質(zhì)焦油，其對溫度非常敏感，溫度一旦<500°C，就開始析出并沉積在過濾介質(zhì)及出灰口位置，導(dǎo)致除塵系統(tǒng)失效。
[0004]利用催化裂解的方法在高溫下將熱解氣中含有的重質(zhì)焦油變成露點溫度較低的輕質(zhì)組分，可以降低除塵過程對溫度的敏感性，同時提高焦油的品質(zhì)。
[0005]針對上述技術(shù)問題，中國專利CN103265978A提供了一種干餾煤氣催化裂解和除塵一體化的系統(tǒng)和方法，包括移動顆粒床除塵器和多個并列的金屬過濾管;顆粒移動床以催化劑為濾料，干餾煤氣進(jìn)入到顆粒移動床后在催化劑的作用下其含有的重質(zhì)焦油發(fā)生裂解變成輕質(zhì)組分，同時熱解氣中的大部分粉塵在催化劑顆粒床層中被截留，伴隨著催化劑的下移排出。
[0006]中國專利CN204162656U公開了一種熱解、除塵、催化調(diào)質(zhì)一體化的反應(yīng)裝置，包括熱解反應(yīng)器和催化反應(yīng)床。催化反應(yīng)床位于熱解反應(yīng)器的頂部，其床內(nèi)放置顆粒催化劑或石英砂，底部斜向設(shè)置出料口。高溫煤氣從催化劑床層的底部進(jìn)入，經(jīng)過顆粒床過濾催化后從床層上部流出。高溫煤氣在催化調(diào)質(zhì)的同時，實現(xiàn)對高溫?zé)峤鈿鈯A帶粉塵的脫除。失效的催化劑從底部斜向出料口排出。
[0007]上述兩個專利均可以在一定程度上實現(xiàn)熱解、除塵、催化調(diào)質(zhì)一體化，但由于顆粒床攔截作用的固有缺陷，對于〈ΙΟμπι粉塵顆粒并不能有效脫除;尤其是，這些小的粉塵顆粒易堵塞催化劑微孔，不可避免的需要頻繁地卸掉失效的催化劑。
[0008]此外，顆粒床的另一個問題是操作較為復(fù)雜。
[0009]因此，如何設(shè)計一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置，以避免小顆粒粉塵對催化劑的影響，同時簡化催化結(jié)構(gòu)，提高使用便捷性，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員目前亟需解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型的目的是提供一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置，能夠?qū)τ谥刭|(zhì)焦油進(jìn)行裂解以形成輕質(zhì)組分，進(jìn)而降低粉煤熱解氣對溫度的敏感性，同時利用微渦流聚結(jié)原理將小顆粒粉塵聚結(jié)長大后脫除，避免堵塞催化劑。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置，包括中空的殼體，所述殼體具有熱解氣的出口和供熱解氣進(jìn)入的氣孔，所述殼體的至少一部分置入熱解爐中形成爐內(nèi)段，所述氣孔開設(shè)在所述爐內(nèi)段;所述爐內(nèi)段填充有對熱解氣中重質(zhì)焦油的裂解反應(yīng)進(jìn)行催化的催化劑，所述催化劑呈空心網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)孔的孔徑處于0.I?I Omm之間。
[0012]本實用新型的原位催化調(diào)質(zhì)裝置，將殼體的至少一部分置入熱解爐中形成爐內(nèi)段，并在爐內(nèi)段開設(shè)氣孔，以便將熱解氣引入殼體內(nèi)，通過殼體內(nèi)的催化劑對熱解氣中重質(zhì)焦油的裂解反應(yīng)進(jìn)行催化，將重質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)組分，進(jìn)而降低熱解氣對溫度的敏感度，輔助改善除塵效果。同時，催化劑還可以設(shè)置為空心網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并控制網(wǎng)孔的孔徑處于預(yù)定范圍內(nèi)，熱解氣在通過所述催化劑時，其流速和流向會發(fā)生變化，加之內(nèi)外表面會產(chǎn)生一定的摩擦阻力，使氣體產(chǎn)生微渦旋流動;這種微渦旋流動能有效的促進(jìn)氣體中固體顆粒的擴(kuò)散與碰撞，在催化劑的網(wǎng)孔內(nèi)聚結(jié)長大，形成容易被去除的大顆粒，大部分被后續(xù)熱解氣的帶動下由出口排出，并在后續(xù)的除塵步驟中去除?？梢?，本申請的催化劑在起到催化作用的同時實現(xiàn)了小顆粒粉塵的去除，提高了煤氣的潔凈度。
[0013]可選地，所述爐內(nèi)段的側(cè)壁以及底壁均設(shè)有若干所述氣孔。
[0014]可選地，所述氣孔的孔徑處于0.1?20mm之間。
[0015]可選地，所述氣孔為圓孔、方孔、菱形孔或三角孔;開設(shè)在所述爐內(nèi)段的側(cè)壁的所述氣孔為菱形孔，開設(shè)在所述爐內(nèi)段的底壁的所述氣孔為圓孔。
[0016]可選地，所述殼體還具有置于所述熱解爐外部的爐外段，所述爐外段與所述爐內(nèi)段連通，并連接在所述爐內(nèi)段的上部;所述爐外段也填充有所述催化劑，所述出口開設(shè)在所述爐外段。
[0017]可選地，所述催化劑在所述殼體的上下方向依次填充，以形成上下延伸的催化劑層。
[0018]可選地，所述催化劑層包括至少兩層由上至下層疊設(shè)置的分層，且由上至下的各所述分層內(nèi)所述催化劑的孔徑漸縮。
[0019]可選地，所述催化劑層包括兩個所述分層，且處于上方的所述分層的高度大于處于下方的所述分層的高度;所述上方的所述分層的下部處于所述爐內(nèi)段，上部處于所述爐外段。
[0020]可選地，所述催化劑層內(nèi)所述催化劑的孔徑大致相等。
[0021]可選地，所述殼體的上端還設(shè)有用于引入過熱蒸氣的反吹口，以便在熱解爐內(nèi)的壓力大于預(yù)定值時，將沉積在所述催化劑中的灰塵由所述氣孔吹出。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型所提供原位催化調(diào)質(zhì)裝置在一種【具體實施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為圖1所示原位催化調(diào)質(zhì)裝置中爐內(nèi)段側(cè)壁的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖1所示原位催化調(diào)質(zhì)裝置好爐內(nèi)段底壁的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖1-3 中:
[0026]殼體1、出口11、氣孔12、爐內(nèi)段13、爐外段14、反吹口 15、催化劑層2、第一催化劑層21、第二催化劑層22。
【具體實施方式】
[0027]本實用新型的核心是提供一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置，能夠?qū)τ谥刭|(zhì)焦油進(jìn)行裂解以形成輕質(zhì)組分，進(jìn)而降低粉煤熱解氣對溫度的敏感性，同時利用微渦流聚結(jié)原理將小顆粒粉塵聚結(jié)長大后脫除，避免堵塞催化劑。
[0028]以下結(jié)合附圖，對本實用新型的粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置進(jìn)行具體介紹，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員準(zhǔn)確理解本實用新型的技術(shù)方案。
[0029]本文所述的內(nèi)外和上下等方位均以粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置為參照，對于原位催化調(diào)質(zhì)裝置而言，其殼體I的延伸方向為上下方向，其中，靠近熱解爐的方向為下，遠(yuǎn)離熱解爐的方向為上；以殼體I的中心為參照，靠近中心的方向為內(nèi)，遠(yuǎn)離中心的方向為外。
[0030]本文所述的第一、第二等詞，僅為了區(qū)分結(jié)構(gòu)相同或類似的不同部件或者不同結(jié)構(gòu)，不表示對順序的某種特殊限定。
[0031]如圖1所示，本實用新型提供了一種粉煤熱解氣的原位催化調(diào)質(zhì)裝置，包括中空的殼體I，殼體I設(shè)有供熱解氣進(jìn)入的氣孔12和將熱解氣排出的出口 11;殼體I的至少一部分置入熱解爐內(nèi)，形成爐內(nèi)段13，氣孔12開設(shè)在爐內(nèi)段13，或者說在爐內(nèi)段13開設(shè)有至少一個氣孔12，用于將熱解爐內(nèi)的熱解氣進(jìn)入殼體I的內(nèi)腔;殼體I內(nèi)填充有催化劑，具體可以將催化劑填充在爐內(nèi)段13，所述催化劑內(nèi)含有Al203、Si02、W03等催化活性組分，以便對熱解氣中的重質(zhì)焦油進(jìn)行催化裂解反應(yīng)，將重質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)組分，從而降低熱解氣對溫度的敏感性，避免重質(zhì)焦油影響除灰系統(tǒng)的正常運行。
[0032]尤其是，還可以將催化劑設(shè)置為空心網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，具體可以為縱橫交錯的網(wǎng)格狀，網(wǎng)格之間圍成的孔隙構(gòu)成網(wǎng)孔，網(wǎng)孔的孔徑可以處于0.1?1mm之間，以便熱解氣流經(jīng)所述催化劑時能夠產(chǎn)生微渦流。
[0033]詳細(xì)地，催化劑具有各向同性的不同大小的網(wǎng)孔，粉煤熱解出的熱解氣在通過所述催化劑時，其流速和流向會發(fā)生變化，加之內(nèi)外表面會產(chǎn)生一定的摩擦阻力，使氣體產(chǎn)生微渦旋流動;這種微渦旋流動能有效的促進(jìn)氣體中固體顆粒的擴(kuò)散與碰撞，在催化劑的網(wǎng)孔內(nèi)聚結(jié)長大，大部分被后續(xù)的熱解氣吹出，并跟隨熱解氣由殼體I的出口 11排出，以便在后續(xù)除塵步驟中進(jìn)一步脫除，小部分沉積在催化劑的網(wǎng)孔中；而熱解氣中的氣體分子通過網(wǎng)孔時受到的阻力較小，容易穿過網(wǎng)孔而從出口 11排出。
[0034]可見，本實用新型中，催化劑不僅可以起到催化作用，使得對于溫降敏感的重質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化為對溫降不敏感的輕質(zhì)組分，避免重質(zhì)焦油的沉積對于除塵系統(tǒng)的影響;還可以使得小顆粒粉塵聚結(jié)長大形成容易被去除的大顆粒，在避免小顆粒粉塵堵塞催化劑的同時，提高了小顆粒粉塵的去除率，以便提高熱解氣的潔凈度，改善除塵效果。
[0035]本文所述的小顆粒通常是指熱解氣中〈ΙΟμπι的固體顆粒。為實現(xiàn)小顆?；覊m的去除，可以將催化劑的孔徑設(shè)置在上述范圍內(nèi)，一方面可以有效作用于小顆粒，使得小顆粒聚結(jié);另一方面，不會影響熱解氣的通過，還可以使得聚結(jié)長大后的大顆粒被后續(xù)的熱解氣吹出，以便進(jìn)入后續(xù)的除塵步驟進(jìn)行進(jìn)一步脫除。
[0036]如圖1所示