[發(fā)明專利]含碳固體燃料熱解的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210366310.6
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103695013A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁力;崔哲;李初福;趙香龍;劉科
• 申請（專利權(quán)）人: 北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C10B49/02;C10B49/16;C10B57/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含碳固體燃料熱解領(lǐng)域，具體而言，涉及一種內(nèi)熱式熱解系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

隨著石油資源的日益匱乏，為保證現(xiàn)代工業(yè)對能源的需求，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向石油的替代能源——煤。目前，煤熱解方法是煤化工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，煤熱解是指煤在隔絕空氣或惰性氣氛中，受熱分解生產(chǎn)氣態(tài)煤氣、液態(tài)焦油和固態(tài)半焦的過程。煤氣的主要成分包括H₂、CO、CO₂和CH₄，半焦作為水分含量較少以及熱值更高的燃料使用，焦油可加工提取高附加值的精細(xì)化學(xué)物。

內(nèi)熱式熱解方法通常采用氣體熱載體或固體熱載體向煤熱解過程供熱，美國專利US5401364公開了一種煤熱解制高熱值的半焦和焦油的方法，該方法利用氣體熱載體進(jìn)行煤的干燥和熱解。中國專利CN102010728公開了一種煤熱解制取半焦、焦油和煤氣的方法，該方法采用固體熱載體加熱方式，通過粒度分級方法將熱解產(chǎn)生的半焦與熱載體混合物中的大顆粒半焦作為產(chǎn)物分離出來，同時副產(chǎn)焦油和中熱值煤氣。

但是，由于氣體熱載體加熱方式對氣體的循環(huán)比值要求較高，因此需要較大的風(fēng)力供給，同時氣體熱載體中含有大量的惰性氣體，這些惰性氣體也會進(jìn)入干燥器和熱解裝置中，導(dǎo)致氣體熱載體的熱值較低并且難以保證其燃燒的穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致出爐煤氣的熱值較低；在熱解完成之后，氣體熱載體會隨著焦油進(jìn)入焦油回收單元，但是由于氣體熱載體中大量惰性氣體的存在，造成焦油分壓低進(jìn)而引起焦油回收率低。

固體熱載體加熱方式克服了氣體熱載體所存在的弊端，但是又存在新的問題，由于固體熱載體循環(huán)量大，單純依靠固體熱載體供熱使得熱解裝置操作條件難以調(diào)節(jié)；而且，由于缺乏氣體載體吹掃作用，氣態(tài)產(chǎn)物在熱解裝置中停留時間長，焦油易發(fā)生二次反應(yīng)，導(dǎo)致焦油產(chǎn)率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種熱解含碳固體燃料熱解制固體、液體和氣體燃料的系統(tǒng)及方法，提高了焦油的產(chǎn)率、得到了中熱值煤氣、并使煤熱解過程便于操作和控制。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于熱解碳質(zhì)材料含碳固體燃料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：熱解裝置，于其中碳質(zhì)材料含碳固體燃料利用固體熱載體和氣體熱載體的熱量進(jìn)行熱解產(chǎn)生粗熱解氣和固態(tài)產(chǎn)物，固體熱載體和氣體熱載體的引入量使得固體熱載體和氣體熱載體的熱容熱量均不足以單獨(dú)供給碳質(zhì)材料含碳固體燃料熱解所需的全部熱量；固態(tài)產(chǎn)物回收單元，與熱解裝置連通，用于將固態(tài)產(chǎn)物冷卻和/或鈍化；液態(tài)產(chǎn)物回收單元，氣相連通熱解裝置，接收熱解裝置產(chǎn)生的粗熱解氣，并對粗熱解氣進(jìn)行冷凝，以獲得液態(tài)產(chǎn)物和可燃?xì)怏w；和熱載體供應(yīng)單元，與熱解裝置連通，并輸出氣體熱載體和固體熱載體至熱解裝置中。

優(yōu)選地，固態(tài)產(chǎn)物回收單元與液態(tài)產(chǎn)物回收單元連通，來自液態(tài)產(chǎn)物回收單元的部分可燃?xì)怏w在固態(tài)產(chǎn)物回收單元中與固態(tài)產(chǎn)物和/或固體產(chǎn)物與固體熱載體的混合物換熱。

優(yōu)選地，固態(tài)產(chǎn)物回收單元包括：第一固體分離器，與熱解裝置連通，用于分離固態(tài)產(chǎn)物和固體熱載體，可燃?xì)怏w自第一固體分離器的下部引入，通過吹掃與固態(tài)產(chǎn)物和固體熱載體的混合物換熱，并強(qiáng)化分離固態(tài)產(chǎn)物和固體熱載體；和冷卻裝置，冷卻和/或鈍化分離出的固態(tài)產(chǎn)物。

優(yōu)選地，熱載體供應(yīng)單元包括燃燒器，于其中燃燒一部分換熱后的可燃?xì)怏w產(chǎn)生燃燒尾氣，至少部分燃燒尾氣作為氣體熱載體引入熱解裝置中；和熱載體供應(yīng)單元還包括固體熱載體加熱單元，與固體產(chǎn)物回收單元連通，用于使固體熱載體加熱為高溫固體熱載體并將高溫固體熱載體輸送至熱解裝置中。

優(yōu)選地，一部分換熱后的可燃?xì)怏w被送入燃燒器中燃燒產(chǎn)生燃燒尾氣，另一部分換熱后的可燃?xì)怏w與一部分燃燒尾氣混合后作為氣體熱載體進(jìn)入熱解裝置。

進(jìn)一步優(yōu)選地，上述系統(tǒng)還包括干燥器，于固體熱載體加熱單元中，固體熱載體和/或外來燃料燃燒產(chǎn)生高溫固體熱載體和熱煙氣，熱煙氣、燃燒尾氣的另一部分以及干燥尾氣一同作為干燥介質(zhì)引入與熱解爐連通的干燥器中。

進(jìn)一步優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括設(shè)在干燥器和熱解裝置之間的混合器，于其中混合來自干燥器的碳質(zhì)材料含碳固體燃料和來自熱載體供應(yīng)單元的高溫固體熱載體。