[發明專利]一種含碳物質熱解的強化方法及熱解裝置

有效

• 申請號: 201110098415.3
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102212378A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 許光文;武榮成;汪印
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B53/02;C10B53/00;C10G1/00;C10B47/02;C10B47/20;C10B47/24;C10B49/18;C10B49/22;C10B49/06;C10B49/10;C10B49/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及固料燃料能源化工技術領域，具體地，本發明涉及一種含碳物質熱解的強化方法及熱解裝置。

背景技術

熱解煤和生物質生成熱解油(焦油)、煤氣和半焦是目前加工處理年輕煤和生物質資源，獲得高附加值產物的有效途徑。在含碳固體物質的熱解過程中，傳質傳熱方式和效果對最終產物品質與產率影響巨大，加快傳質傳熱有利于熱解反應進行及產物導出，提高油、氣產率，而傳熱傳質方式對產品品質同樣有顯著影響。

目前常見的熱解干餾技術按供熱方式可分為內熱式和外熱式。內熱式技術是通過高溫氣體(或固體)熱載體直接與物料接觸換熱進行熱解，主要技術有魯奇三段爐、陜西神木三江化工研究院SJ低溫干餾爐、TOSCOAL熱解技術、魯奇-魯爾(L-R)干餾技術以及基于循環流化床的熱解技術等。內熱式熱解干餾技術雖然具有傳熱效率高且加熱速率快的優點，但目前存在的突出問題是以氣體熱載體直接加熱時，由于夾帶、混合等作用使得焦油產品質量低，煤氣中惰性組分含量高、熱值低，特別是對物料的粒度要求高，處理碎物料時得到的煤氣和焦油含塵量過高、半焦灰分增加等；以固體熱載體加熱時，一般應用于碎粉物料熱解，但此時又會導致熱解氣態產物逸出阻力大、而且夾帶灰塵嚴重，使焦油質量變差。外熱式技術是通過加熱壁向物料傳熱、物料層由外向內逐漸升溫的過程。目前采用外熱式技術的主要有冶金焦爐、伍德(W-D)炭化爐和考伯斯炭化爐技術、直立移動兩側外熱干餾爐低溫干餾處理細粒弱粘煤技術(CN1865398A)等。外熱式熱解干餾技術由于不引入其他熱載體介質，因而獲得的焦油含塵量相對較低、煤氣熱值較高，而且可用于碎粉物料的熱解干餾，這對于目前塊煤日益緊缺、碎粉煤和生物質缺乏有效利用的狀況有重要實際意義，但由于煤或生物質的導熱性能差，目前外熱式熱解干餾法存在物料升溫速率慢、升溫過程中由外到內溫度極不均勻、特別是用碎粉煤或生物質時熱解氣因逸出阻力大、停留時間過長而產生二次反應，造成焦油產率低、重質油含量高、品質差、生產效率低等問題。

由此可見，現有熱解干餾技術仍存在著所得焦油灰塵量高或重質組份高、品質差、產率低等問題沒有很好得到解決。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服外熱式間接加熱熱解反應器存在的傳熱速率慢以及內熱式或外熱式反應器熱解碎粉物料時存在的熱解氣逸出阻力大、停留時間長而導致焦油產率低、品質差的問題，提供了一種通過在熱解反應器內設置內構件強化熱解含碳物質的方法。

本發明的另一個目的在于，提供實現上述熱解強化方法的裝置。

根據本發明的含碳物質熱解的強化方法，通過在熱解反應器1中設置內構件強化傳質傳熱、增加熱解氣體產物通道，進而強化含碳物質熱解，具體包括：在熱解反應器1中的含碳物質充填層中設置若干傳熱性能好、耐高溫的板式內構件6，至少內構件的一端或一側與熱解反應器的高溫或加熱壁面緊密接觸，另一端直接與含碳物質接觸，熱量由高溫反應器的邊壁快速傳向內構件，從而經內構件快速加熱含碳物質，板式內構件壁面與含碳物質間構成間隙，提供熱解氣相產物的排出通道。

所述的熱解反應器6為固定床、移動床、流化床型反應器，板式內構件6置于反應器中的顆粒層內。

所述的板式內構件6為平板形內構件、波紋板形內構件、具溝槽結構板形或網格形框架內構件及其2個或2個以上的板式內構件組合。

本發明還提供了一種用于實施權利要求1的含碳物質熱解的強化方法的熱解裝置，該裝置包括：熱解反應器1、供料裝置3、顆粒排出口4和氣相產物排出口5以及熱量提供系統，其特征在于，所述的熱解反應器1內還設置有若干由傳熱性能好的耐高溫材料制成的板式內構件6。

所述的熱解反應器1的加熱方式為利用氣體或固體熱載體直接加熱燃料，或通過加熱反應器壁間接加熱燃料。

所述熱解反應器1采用高溫固體熱載體直接加熱時，固體熱載體來自于與熱解反應器1耦合集成的氣化或燃燒反應器7產生的高溫顆粒。

本發明實施上述方法的熱解裝置中，當采用間接方式加熱時，該熱解裝置由熱解反應器1、燃燒加熱室2、供料裝置3、顆粒排出口4、氣相產物排出口5構成，其中熱解反應器1內裝有板式內構件6并與被熱解物料直接接觸，所述內構件是平板形、波紋板形、具溝槽結構的金屬或其他耐高溫材料制成的板狀物、或由他們構成的網格型框架，熱解反應器的熱量由處于兩側的燃燒加熱室2通過加熱墻間接加熱供給；當采用高溫固體熱載體直接加熱時，熱解反應器1與氣化或燃燒器7集成構成提供熱載體顆粒循環，即熱解反應器1的顆粒排出口4與氣化或燃燒器7的顆粒輸送管路8相連，氣化或燃燒器7經過旋風分離器9與熱解裝置的供料裝置3相連。