[發明專利]一種褐煤低溫干餾結合提質的系統及其方法

有效

• 申請號: 201310159897.8
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN103215055A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 劉猛;段鈺鋒;馬貴林;黃冰冰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明涉及煤化工和褐煤干燥提質領域，具體涉及一種褐煤低溫干餾結合提質的系統和方法。

背景技術

煤干餾是煤化工的重要過程之一，主要指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等產物的過程。按加熱終溫的不同,可分為三種：900℃-1100℃為高溫干餾，即焦化；700℃-900℃為中溫干餾；500℃-600℃為低溫干餾。

目前國內主要采用三段爐和蘭炭方爐進行褐煤低溫干餾，其燃燒方式多為直接接觸加熱的內熱式工藝，內熱式加熱工藝直接利用高溫煙氣和煤炭接觸給煤炭加熱，此工藝特點是傳熱快、換熱效率高、反應均勻、成本低。但是此類工藝的熄焦產生的高溫半焦的余熱并沒有得到充分利用，造成大量高品位熱能的浪費，如CN102732275A、CN10775296A。

褐煤的含水量高，利用范圍狹窄，目前低階煤的干燥技術大體分為蒸發脫水技術和非蒸發脫水技術。蒸發干燥工藝將煤中的水以氣態的形式除去，而非蒸發干燥工藝則是將煤中的水以液態形式脫除，非蒸發提質比蒸發提質的耗能低，主要體現在煤的水分以液態形式排出，減少了蒸發潛熱。現有褐煤干燥技術大多能耗較高、效率低下，如：CN102759260A、CN101260307A、CN102925243A。

發明內容

本發明的目的是針對現有的褐煤干燥工藝能耗大、效率低、資源浪費等不足，提出一種褐煤低溫干餾結合提質的系統及其方法，主要利用褐煤干餾中產生的煤焦油，煤焦油中含有大量的高極性的有機物質，這些有機物在一定溫度和壓力下能夠與褐煤中的水分相結合，從而達到提質脫水的目的，如：煤焦油中含有的芳香化合物和酚類化合物脫水。本發明同時把褐煤的干燥提質和褐煤的低溫干餾有機結合起來，起到節能、經濟、方便的目的。

本發明采用的技術方案為：一種褐煤低溫干餾結合提質的系統，包括原煤倉、破碎機、焦爐、冷凝器、半焦降溫器、半焦存儲倉、反應釜、干燥褐煤倉、固液分離器、分離液存儲罐和煤焦油存儲罐，所述原煤倉和破碎機相連，破碎機和焦爐物料進口相連，焦爐氣相產物出口和冷凝器相連，冷凝器氣相出口和焦爐相連，冷凝器液相出口依次和半焦降溫器、反應釜、固液分離器相連，半焦降溫器與半焦存儲倉相連，固液分離器的液相出口和分離液存儲罐相連，分離液存儲罐連接至半焦降溫器及煤焦油存儲罐，固液分離器的固相出口和干燥褐煤倉相連。

原煤倉褐煤破碎后，小于2mm的褐煤顆粒送入到反應釜中提質，大于2mm的褐煤送入到焦爐內進行低溫干餾，干餾后得到高溫半焦以及冷凝獲得煤焦油及煤氣，煤氣進入到焦爐內燃燒產生高溫煙氣提供干餾所需熱量。高溫半焦通過間壁式換熱器加熱煤焦油。加熱后煤焦油進入到反應釜中在一定壓力條件下，與小于2mm的褐煤顆粒發生反應。反應后將油煤混合物送入到固液分離器中分離，分離后得到干燥提質的褐煤以及分離液，分離液進行常溫常壓脫水后就可以回送到煤焦油產生裝置中重新利用。

所述焦爐內產生的高溫半焦（約500℃）所含余熱較高，可利用其余熱加熱煤焦油，本發明采用間壁式換熱器加熱煤焦油，經過換熱器換熱后得到熱煤焦油其溫度約為150℃-200℃，而半焦則被冷卻到55℃以下，熱煤焦油與部分褐煤一起進入反應釜內進行反應，控制反應釜的壓力在5MPa-10Mpa之間，反應時間為30min-60min。經反應后的混合物進入離心分離機中，分離得到脫水褐煤和分離液，分離液主要是水和煤焦油，經過過濾干燥得到煤焦油，脫水后的褐煤的含水率小于5%，脫水效率達到85%以上。

一種使用上述系統的褐煤低溫干餾結合提質的方法，包括如下步驟：

（1）將褐煤進行破碎，小于2mm的褐煤顆粒送入到反應釜中反應，大于2mm的褐煤送入到焦爐內進行低溫干餾；

（2）將干餾后產生的氣相進行冷凝，獲得煤焦油和煤氣，而產生的高溫半焦送入到半焦降溫器與煤焦油進行換熱，將煤焦油加熱到150℃-200℃；

（3）加熱后的煤焦油進入到反應釜中與小顆粒褐煤進行反應，壓力控制在5Mpa-10Mpa之間，反應時間在30min-60min之間；

（4）反應后的油煤混合物進入到固液分離器中，經高速分離后可獲得提質干燥后的褐煤及分離液，分離液在常溫常壓下過濾脫水后可一部分返回到反應釜中繼續干燥褐煤，另一部分得到潔凈煤焦油。

本發明提質干燥過程采用煤焦油干燥褐煤，利用煤焦油中的有機物質與褐煤表面官能團的鍵橋作用脫水，脫水條件溫和，脫水效率高，脫水能耗低。