[發明專利]一種中低階煤熱解氣化系統及熱解氣化方法

有效

• 申請號: 201510432138.3
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105001891B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 梅磊;張宏偉;陳水渺;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京神霧電力科技有限公司
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/18;C10J3/60;C10J3/84
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君,王文紅

技術領域

本發明屬于煤化工領域，具體涉及一種中低階煤熱解氣化的方法及其系統。

背景技術

我國的能源結構特點是富煤、貧油、少氣，煤炭資源在相當長的時期內為我國的主導能源。我國已探明煤炭儲量為1145億噸，其中中低階煤(褐煤，低變質煙煤)又占到全國保有資源量的55.15％左右。由于低階煤具有水分含量高、易風化自然、難以分選、不宜長途運輸和儲存等特點，使得其綜合利用受到很大限制。其中直接燃燒發電是其最常見的利用方式之一，據不完全統計，我國有90％以上的褐煤用于電站鍋爐和各種工業鍋爐。低階煤作為動力煤燃料直接燃燒，不但浪費了煤炭中蘊含的豐富油氣資源，而且效率低。通過煤低溫熱解與半焦燃燒、氣化解耦，實現低階煤分級高效清潔轉化利用，是現在大型煤化工的主要方向。由于低階煤中含有大量的有機和無機硫，熱解過程中約有30～40％的硫以硫化物(硫化氫、二硫化碳、硫化碳和噻吩等)的形式進入熱解油氣中，含量因煤種、熱解工藝和操作參數等不同而不同，約為8～32g/m³，硫化氫等酸性氣體的存在對后續管道和設備有著強烈的腐蝕作用。

現代煤化工為實現低階煤分級高效清潔轉化利用，已開發出多種綜合煤化工技術，熱解-燃燒耦合，熱解-氣化耦合、熱解-化工產品耦合等，但真正工業化的卻不多，從中試向工業化放大的過程中遇到了各種技術難題。熱解是各種技術的先導，熱解過程中產生的油氣資源經旋風分離器一級除塵后進入后續處理工藝。但是旋風分離器除塵能力有限，對Φ10μm以下的細顆粒截留除去效率低，導致熱解油氣中大量的細塵易造成下游管道設備因含灰焦油冷凝堵塞，且所得焦油和熱解氣品質不高。

發明內容

針對目前熱解-氣化、熱解-燃燒等低階煤多聯產工藝系統中，因一級旋風除塵器除塵效率不高，煤熱解氣中粉塵量大，焦油品質不高，致使后續焦油處理工藝復雜；或因一級旋風除塵器除塵效率不高，煤熱解氣中粉塵量大，后續冷凝過程中，因焦油含塵致使管道和設備堵塞等問題，本發明的目的是提出一種中低階煤熱解氣化系統。

本發明的另一目的是提出一種中低階煤熱解氣化方法。

實現本發明目的技術方案為：

一種中低階煤熱解氣化系統，包括熱解反應器、第一旋風分離器、第一半焦倉、氣化反應器、第二旋風分離器、第二下行床和第二半焦倉；

所述熱解反應器的頂部有中低階煤入口，反應器器壁上設置有合成氣入口，熱解反應器的上部的氣體排出管道連接所述第一旋風分離器的進氣管，所述第一旋風分離器底部排灰口連接所述第一半焦倉，第一旋風分離器頂部氣體出口連接有第一下行床，第一下行床底部也連接所述第一半焦倉；所述熱解反應器底部連接有氣化半焦螺旋和熱態半焦出料螺旋，所述氣化半焦螺旋連接所述氣化反應器，所述熱態半焦出料螺旋分為兩條路線，分別連接于第一下行床和第二下行床；

所述氣化反應器的上部的氣體排出管道連接第二旋風分離器的進氣管，所述第二旋風分離器底部排灰口連接所述第二半焦倉，第二旋風分離器頂部氣體出口連接有第二下行床，第二下行床底部連接所述第二半焦倉。

其中，所述第二半焦倉頂部設置有氣體出口，連接于所述熱解反應器的合成氣入口。

其中，所述熱解反應器底部連接有第一燃燒半焦螺旋，所述第一燃燒半焦螺旋的輸送終端連接所述氣化反應器的燃料進口。第一半焦倉底部也可連接該第一燃燒半焦螺旋，以提供氣化反應器的燃料。

優選地，所述第一下行床下部伸入到第一半焦倉內，伸入部分的器壁上開孔；第一半焦倉上部開有熱解氣出口。

其中，所述第二下行床下部伸入到第二半焦倉內，伸入部分的器壁上開孔；第二半焦倉上部開有凈合成氣出口，所述凈合成氣出口通過管路連接所述熱解反應器的合成氣入口。

進一步地，所述第二半焦倉通過第二燃燒半焦螺旋連接氣化反應器。

所述的中低階煤熱解氣化系統，還包括將粉碎的中低階煤輸送到熱解反應器的進料螺旋，所述進料螺旋位于熱解反應器上方。

優選地，所述熱解反應器為固定床或流化床，熱解反應器器壁上設置有二個合成氣入口，起到二次送風的作用。

或所述熱解反應器為移動床。具體可采用蓄熱式移動床。

其中，所述氣化反應器為流化床氣化爐或固定床氣化爐。

一種中低階煤熱解氣化方法，應用本發明提出的系統，包括步驟：

1)中低階煤經破碎后進熱解反應器，在熱解反應器內熱解生產半焦和熱解油氣，熱解油氣經旋風分離和顆粒下行床除塵脫硫后，得無灰無硫的熱解油氣，經激冷后得高品質輕質焦油；