[發(fā)明專利]一種基于焦載熱的褐煤干餾工藝及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010101688.4
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101775296A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衍國;蒙愛紅;李清海
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C10B49/22
• 分類號: C10B49/22;C10B49/10;C10B53/04;C10B57/02;C10B57/10
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于焦載熱的褐煤干餾工藝及裝置，用于褐煤等低質(zhì)煤經(jīng)熱解制備半焦、 焦油和煤氣，可應(yīng)用于煤炭、煤化工、能源和動力、供熱供電等行業(yè)，屬于能源利用設(shè)備及 方法改進(jìn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國煤炭資源雖然比較豐富，但優(yōu)質(zhì)煤炭資源僅占一半左右，其余為褐煤等煤炭資源。 褐煤等煤種因水分高、灰分高、揮發(fā)分高、熱值低，常被當(dāng)做低質(zhì)燃料動力煤；加之易氧化 和自燃，不宜長途運(yùn)輸，因此成為難以異地加工利用的煤資源。

褐煤是高揮發(fā)份煤種，其分子結(jié)構(gòu)可以看作無煙煤與油氣分子的結(jié)合體，采取熱解的加 工方法把褐煤中的油氣成分分離出來，可以緩解我國石油供求矛盾。從綜合利用角度，褐煤 不應(yīng)作為低質(zhì)資源，應(yīng)先對褐煤進(jìn)行加工分離，取得半焦、焦油和煤氣，再進(jìn)一步加工利用。 褐煤在隔絕氧條件下加熱產(chǎn)生熱分解，揮發(fā)出煤氣、焦油氣，剩下的固體含碳量升高，熱值 增加，稱為半焦。在500-600℃熱解可以得到揮發(fā)份含量適宜、熱值較高的半焦。褐煤半焦 屬于提質(zhì)煤，是一種清潔燃料，用于電石、鐵合金、煉鋼(鐵)、合成氨、活性炭、碳素制品 等行業(yè)。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國石油消費(fèi)迅速增長，從1993年開始，我國已經(jīng)變?yōu)槭? 的凈進(jìn)口國。2005年我國石油進(jìn)口達(dá)到1.36億噸，對外依存度達(dá)到43％。預(yù)計(jì)2010年我國 石油總需求規(guī)模將達(dá)到3.5億~3.8億噸，石油進(jìn)口達(dá)到2億噸，我國對國外石油的依存度 達(dá)到51％~53％，如此發(fā)展到2020年，這一數(shù)字將上升到60％以上。

石油屬于戰(zhàn)略物資，關(guān)系到國家安全，而我國又是石油資源相對缺乏的國家，為了減少 對進(jìn)口石油的依賴，我國正在實(shí)施多元化能源戰(zhàn)略。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)是實(shí)施國家能源多元化 戰(zhàn)略的對策之一。其中，煤熱解技術(shù)因?yàn)榉椒ㄏ鄬唵危顿Y較少，是有競爭力的方法。

目前的褐煤熱解工藝主要有：

(一)日立公司開發(fā)的二段加熱提質(zhì)工藝，采用的干燥機(jī)是一種回轉(zhuǎn)爐式裝置，它由燃 燒爐產(chǎn)生的熱煙氣和干餾裝置的排出氣間接加熱，原煤經(jīng)過干燥機(jī)(100-150℃)后連續(xù)供給 干餾裝置，它是立式重力移動床，溫度300-400℃，由另一個燃燒爐產(chǎn)生的熱煙氣間接加熱。 燃燒爐的熱煙氣是燒煤油產(chǎn)生的，但工業(yè)化工廠將用燃燒裝置取代。干餾后煤經(jīng)冷卻50℃后， 變成疏水性，然后在焦油涂敷裝置中進(jìn)行焦油處理，提質(zhì)煤降低了自燃的可能性。

(二)三菱重工公司開發(fā)的流化床工藝，是一流化床加熱底煤階煤的提質(zhì)工藝，特點(diǎn)是 在80-150℃溫度下在對原料煤干燥，然后在250-400℃溫度下快速加熱和在30-70℃溫度下 快速冷卻，得到提質(zhì)煤。

(三)北京煤化所多段回轉(zhuǎn)爐工藝，原料煤經(jīng)過送料器送入回轉(zhuǎn)爐干燥爐，再次與調(diào)整 至300℃以下的熱煙道氣直接換熱并蒸發(fā)大部分含濕水分；干燥煤通過星型給料器進(jìn)入回轉(zhuǎn) 熱解爐中燃燒，熱量通過爐壁傳給爐內(nèi)的煤料，熱解溫度可控制在550-750℃；熱解后半焦 通過星型給料器進(jìn)入半焦冷卻回轉(zhuǎn)爐，在爐內(nèi)用水熄滅，冷卻后的半焦運(yùn)往貯存庫房。

(四)澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院(CSIRO)流化床熱解器，每小時處理20kg煤的 快速熱解裝置。該裝置由加煤器、砂子流化床反應(yīng)器、產(chǎn)品回收系統(tǒng)3個主要部分組成。在 該熱解反應(yīng)器中，由于瞬時加熱條件下快速熱解(停留時間小于0.5s)，比慢速熱解顯著的 提高了焦油產(chǎn)率。

(五)美國多思科煤熱解工藝，粉碎好的干煤在提升管內(nèi)用來自瓷球加熱器的熱煙道氣 預(yù)熱；預(yù)熱在熱解爐中和熱的瓷球接觸，受熱并發(fā)生分解，產(chǎn)生半焦和烴蒸氣；半焦在回轉(zhuǎn) 篩中與瓷球分離并排出；瓷球與半焦分離后進(jìn)入提升器被提升、加熱。加熱器燃料為該工藝 自產(chǎn)的煤氣或燃料油，熱瓷球加熱后循環(huán)使用。

(六)魯奇-魯爾蓋斯低溫干餾法(L-R法)，是固體熱載體內(nèi)熱式的典型方法。原料為 褐煤、非粘結(jié)性煤、弱粘結(jié)性煤以及油頁巖。20世紀(jì)50年代，在聯(lián)邦德國多爾斯滕建有一 套處理能力10t/h煤的中間試驗(yàn)裝置，使用的熱載體是固體顆粒(小瓷球、砂子或半焦)。由 于過程產(chǎn)品氣體不含廢氣，因此后處理系統(tǒng)的設(shè)備尺寸小，煤氣熱值較高，可達(dá) 20.5-40.6MJ/m3。

上述工藝設(shè)備對褐煤提質(zhì)有著良好的效果，但普遍存在耗能、耗水較多，有些裝置占用 場地大、設(shè)備笨重、投資費(fèi)用高等缺點(diǎn)，有的工藝僅限于將褐煤提質(zhì)，未進(jìn)行真正熱解產(chǎn)出 焦油和焦?fàn)t煤氣或者存在油氣產(chǎn)率不高等問題，而有些工藝限于技術(shù)水平而規(guī)模不能工業(yè)化。