[發明專利]低階煤熱解焦油裝置及低階煤熱解焦油的熱解方法

有效

• 申請號: 201310147464.0
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103205268A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 周岐雄;李敏
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B49/02;C10B57/00;C10G1/00
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 湯建武;湯潔

技術領域

本發明涉及熱解焦油技術領域，是一種低階煤熱解焦油裝置及低階煤熱解焦油的熱解方法。

背景技術

近年來，在我國的內蒙古、新疆等地連續發現了大規模的煤田。這些煤田主要以高揮發性的低階煤為主，占我國煤炭資源儲量50%以上。而熱解是一種最適合處理這些煤資源的煤炭轉化方法。煤熱解技術在19世紀就已出現，但受技術所限，生產的產品比較簡單，當時主要用于制取燈油和蠟。到20世紀70年代以來，煤炭加氫熱解由于與一般快速熱解相比，不僅焦油收率高，而且其中苯、酚和萘含量大，但純氫價格昂貴，制氫工藝復雜，設備投資費用大，操作條件苛刻，運行成本高，所以加氫熱解一直停留在中試階段。隨著國際原油價格的節節攀升，油荒再現，熱解及后續的煤焦油加氫生產燃料油引起了關注。目前以提高焦油產率為目的的熱解工藝研究主要有以下幾類:

預處理：通過各種預處理工藝，可在一定程度上改變煤的物理和化學結構，從而提高熱解焦油的產率。Graff等對經過320℃至360℃、5MPa的亞臨界水蒸汽預處理的Illinois#6煤進行熱解發現焦油產率提高30%。他們認為，亞臨界水蒸汽預處理可以充分破壞煤分子中的橋鍵，但該試驗結果至今仍未能被其他研究者重復。

改變反應氣氛：國內外學者還提出，利用焦爐煤氣替代純氫氣作為加氫熱解反應氣，研究結果表明，煤至焦爐氣共熱解可以取得和焦爐煤氣中氫分壓相同壓力下的加氫熱解焦油產率相近的結果，但其焦油的產率仍然無法超越純氫氣氛下的煤焦油產率。中國專利CN1664069A公開了以甲烷為反應氣，在甲烷中添加0至20%的氧化劑，甲烷和氧化劑混合后由氣體入口進入熱解反應器，溫度400至800℃、壓力0.1MPa至3.0MPa、恒溫60min；研究結果表明，以甲烷為反應氣氛的煤熱解焦油產率高于純氫氣氛下的焦油產率，但在500℃時其焦油產率仍低于10%。

催化熱解：添加了0.5%（質量分數）MoS2的煤加氫熱解實驗表明，與無催化劑的加氫反應相比，催化劑的添加使得輕質油和PCX的收率增加，而且油中的S、N含量下降，油的品質得到明顯改善。同時，催化加氫熱解可以在較低的溫度下進行，并提高了氫的利用率。但這些催化劑價格昂貴,回收十分麻煩，給工業實施帶來很大的困難。

發明內容

本發明提供了一種低階煤熱解焦油裝置及其熱解方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有低階煤熱解工藝存在焦油產率低和生產成本高的問題。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種低階煤熱解焦油裝置，包括泵、預熱器、固定床反應器和冷凝器；在預熱器上分別有進氣端、進液端和出氣端，泵的出液端和預熱器的進液端通過第一管線固定連接在一起，預熱器的出氣端和固定床反應器的進氣端通過第二管線固定連接在一起，固定床反應器的出氣端和冷凝器的進氣端通過第三管線固定連接在一起，在冷凝器的側部和下部分別有出氣端和出液端。

下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進：

上述在預熱器的進氣端上固定連接有進氣管，在泵的進液端上固定連接有進液管，在冷凝器的出氣端上固定連接有出氣管，在冷凝器的出液端上固定連接有出液管，在固定床反應器上固定安裝有溫度計，溫度計的測溫端位于固定床反應器內；或/和，在進氣管、進液管、第一管線、出氣管和出液管上分別固定安裝有閥門。

本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的：一種使用低階煤熱解焦油裝置的低階煤熱解焦油的熱解方法，按下述步驟進行：第一步，固定床反應器的填充，在固定床反應器的下層填裝低階煤粉，在固定床反應器的中層填裝石英棉，在固定床反應器的上層填裝CO變換反應催化劑，CO變換反應催化劑和低階煤粉的質量比為1:2至1:10；第二步，將預熱器加熱到150℃至300℃后，向預熱器中通入含有CO的原料氣和水，水在預熱器中迅速汽化為水汽并與含有CO的原料氣混合均勻成反應氣，原料氣中的CO在反應氣中的質量百分比含量為30%至80%；第三步，預熱器中的反應氣進入固定床反應器中，在溫度為450℃至750℃下，反應氣在CO變換反應催化劑的作用下與固定床反應器中的低階煤粉熱解反應30分鐘至60分鐘，熱解反應后的混合氣進入冷凝器中進行冷凝，冷凝后得到煤焦油和水的混合液、殘留氣；第四步，將煤焦油和水的混合液進行分離得到煤焦油。

下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進：