[發明專利]一種使用循環流化床工藝的粉料熱解方法

在審

• 申請號: 201310129704.4
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN104109543A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 張曉;何巨堂
• 申請（專利權）人: 張曉;何巨堂
• 主分類號: C10B49/10
• 分類號: C10B49/10;C10B53/06;C10B53/04;C10B53/07;C10B53/02;C10B57/04;C10B57/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種使用循環流化床工藝的粉料熱解方法；特別地講，本發明涉及一種氣體熱載體(如氣化過程產生的合成氣或炭化過程產生的炭化氣等)與粉料的循環流化床熱解制油過程的組合方法，用于實現粉料如煤、油頁巖、油砂等的清潔高效熱解。

背景技術

本發明所述的粉料熱解，通常指粉料受熱分解為氣體和固體的過程。本發明所述粉料通常為在加熱條件下可以產生烴類蒸汽的有機粉料，包括粉煤、煤矸石、油頁巖、油砂、生物質和廢舊塑料等。

本發明所述的粉煤熱解，指的是對所述粉煤實施加熱處理、使其解析出揮發份完成部分氣化獲得熱解氣和半焦的熱加工過程，熱解氣通常含有油蒸汽和可燃不凝氣如H₂、CO、CH₄等中的一種、兩種或多種組分，熱解氣經冷凝后可以得到常規液體烴。

已知的粉煤流化床熱解方法多為單程通過式，其缺點在于流化床熱解室無法提供足夠長的停留時間即無法提供足夠長的熱解時間，因為足夠長的停留時間意味著低的流化速度和或高的流化床層高度，由于粉煤的顆粒度局限于0～13毫米，其流化速度存在一個臨界極限低值，為了保證流化床的穩定，流化速度必須高于臨界極限低值。由于粉煤存在一定粒度分布，在一次通過式粉煤流化床熱解室中，大粒子比表面積小、受到的氣體摩擦力與自重的比值小，在流化床熱解室中上行速度慢，停留時間長；小粒子比表面積大、受到的氣體摩擦力大，在流化床熱解室中上行速度快，停留時間短。不同粒徑的粒子在流化床熱解室中的停留時間可以分為熱解前預熱時間、熱解時間和半焦逃逸時間，半焦逃逸時間對提高熱解效果作用較小，但是其顆粒碰撞會碎裂產生更多半焦細粉。很明顯，在流化床熱解室高度一定的條件下，如果剛好保證最大直徑煤粉粒子的熱解效果，則通常造成較小粒度煤粉粒子(也就是大部分煤粉粒子)的熱解效果提前達到，半焦逃逸時間較長并制造更多微細焦粉，同時半焦逃逸時間越長，流化劑對顆粒做的無效功越多，微細焦粉產量越大，與煤氣的分離就越困難。另一方面，在流化床熱解室高度一定的條件下，為了降低微細焦粉產量，需要降低大多數粒子的半焦逃逸時間，如果僅保證某一特征煤粉粒子直徑(大于最小粒徑而小于最大粒徑)及其更小粒子的熱解效果，則通常造成大于特征煤粉粒子直徑的煤粉粒子的熱解不充分。也就是說，在流化床熱解室中存在熱解深度和制造過量微細焦粉的矛盾：欲保證熱解深度，則必然產生大量微細焦粉；欲降低微細焦粉產量，必然降低熱解深度。再者由于流化床熱解室沒有大粒子的返混，煤粉的預熱主要通過氣固傳熱，遠較固固傳熱效果差，為了保證最大直徑煤粉粒子的熱解效果，需增加流化床熱解室的高度，導致流化床熱解室高度較大。這是一次通過式粉煤流化床熱解室存在的一大缺點。

已知的粉煤流化床熱解方法多為單程通過式，一種是氣流床熱解方法，即一定粒度分布的熱態粉煤原料進入流化床下部，在高溫流化氣體作用下，自流化床下部向上移動，在一次通過式粉煤流化床熱解室中，全部半焦產物自流化床熱解室頂部排出。如專利申請號200310116687.7油頁巖類物質流化床熱解及脫碳工藝和專利申請號200610151086.3煤流態化加氫液化方法公開的內容，粉煤熱解路線為單程通過，流化床熱解室不設置半焦外循環，內部也幾乎不存在煤粉/半焦內循環。

另一種粉煤流化床熱解方法也為單程通過式，煤料加入流化床熱解室，小顆粒半焦自流化床熱解室頂部隨熱解氣排出，大顆粒半焦自流化床熱解室下部排出。此類方法有浙江大學的申請號為200910153522.4循環流化床煤分級轉化煤氣焦油半焦多聯產裝置及方法，涉及一種粉煤熱解工藝，采用常壓流化床熱解爐，其流化氣體為返供的熱解煤氣。流化床熱解室頂部排出的氣固物流，經分離器分離為煤氣氣體和頂出半焦固體，頂出半焦固體進流化床氣化爐，沒有返回流化床熱解室的半焦循環系統。熱解吸熱為流化床氣化爐產生的循環料(由半焦、循環灰組成)固體熱載體，熱解爐下部連接有熱載體來料管道，底部連接有輸送半焦和煤灰至氣化爐的送料管道。在組合系統中，熱解過程總體上屬于一次通過流程，不同粒徑粉煤的熱解時間沒有控制，熱解室底部排除的半焦和頂部排出的半焦夾帶部分熱解不充分的生焦，焦油收率較低。未完成預期熱解深度的半焦直接進入氣化爐，其焦油組份直接氣化為合成氣，又降低了油品收率。