[發(fā)明專利]多級(jí)內(nèi)熱旋風(fēng)式粉煤加氫熱解反應(yīng)裝置及其工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710238157.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN106867589A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊立先;任延杰;趙慶新;張春生;王躍武;王艷華;常嘉瑞;尚新立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 楊立先;任延杰;趙慶新;張春生;王躍武;王艷華;常嘉瑞;尚新立
• 主分類號(hào): C10J3/48
• 分類號(hào): C10J3/48;C10J3/46;C10J3/84;C10J3/80;C10B53/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多級(jí)內(nèi)熱旋風(fēng)式粉煤加氫熱解反應(yīng)裝置及其工藝，屬于粉煤熱解技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”，煤炭在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要新型煤化工產(chǎn)業(yè)來支撐。

在煤炭開采及后續(xù)加工過程中將產(chǎn)生40%的粒徑小于10mm的粉煤，這部分煤炭目前主要作為燃料使用。由于沒有從煤炭中提取像酚、萘等十分有用的化學(xué)組分和煤焦油而直接作為燃料燃燒，實(shí)際上這是一種能源的浪費(fèi)。

國(guó)家《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中，明確提出了“煤炭高效清潔開發(fā)利用”。粉煤的熱解提油同時(shí)生產(chǎn)潔凈煤是煤炭高效清潔開發(fā)利用的方向。

在煤炭熱解方面，以塊狀煤炭熱解技術(shù)（如焦化）已經(jīng)成熟并得到廣泛應(yīng)用。但低成本、環(huán)境友好的粉煤熱解提油同時(shí)生產(chǎn)潔凈煤的技術(shù)正在研發(fā)之中，比如：美國(guó)開發(fā)的COED工藝、TOSCOAL工藝、Garrett半焦固體熱載體工藝，前蘇聯(lián)開發(fā)的ETCH-175工藝，日本開發(fā)的快速熱解工藝，澳大利亞開發(fā)的CSIRO快速熱解工藝；我國(guó)大連理工大學(xué)開發(fā)的DG工藝、煤炭科學(xué)研究總院開發(fā)的MRF工藝和外熱內(nèi)旋式熱解技術(shù)、慶華集團(tuán)新疆和豐能源化工有限公司開發(fā)的KH工藝和KH-GAS技術(shù)、中美新能源技術(shù)研發(fā)（山西）有限公司開發(fā)的耦合式粉煤加氫熱解與氣化一體化工藝和實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的西安三瑞實(shí)業(yè)有限公司開發(fā)的外熱式回轉(zhuǎn)爐工藝、河南龍成集團(tuán)有限公司開發(fā)的旋轉(zhuǎn)床熱解工藝。但是上述現(xiàn)有工藝存在生產(chǎn)裝置不易放大、傳熱效率低、設(shè)備材質(zhì)要求高、流程復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種傳熱傳質(zhì)效率高、設(shè)備選材要求低、工藝流程短、設(shè)備少而簡(jiǎn)單、生產(chǎn)操作靈活、安全可靠性高的多級(jí)內(nèi)熱旋風(fēng)式粉煤加氫熱解反應(yīng)裝置及其工藝。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為多級(jí)內(nèi)熱旋風(fēng)式粉煤加氫熱解反應(yīng)裝置，包括多級(jí)反應(yīng)器，所述多級(jí)反應(yīng)器的底部出焦口與一段半焦冷卻器相連接，所述多級(jí)反應(yīng)器的底部進(jìn)氣口與煤氣加熱爐相連接，所述多級(jí)反應(yīng)器的頂部出氣口與粗煤氣除塵器相連接，所述粗煤氣除塵器的出氣口與廢熱鍋爐相連接，所述粗煤氣除塵器的底部與多級(jí)反應(yīng)器相連接，所述廢熱鍋爐的頂部出氣口與噴淋洗滌塔相連接，廢熱鍋爐的底部與焦油分離器相連接，所述噴淋洗滌塔的出氣口與氣液分離器相連接，噴淋洗滌塔和氣液分離器的底部均與焦油分離器相連接，所述氣液分離器的頂部連接有凈煤氣管道，所述凈煤氣管道上設(shè)置有煤氣風(fēng)機(jī)和煤氣支管，所述煤氣支管與一段半焦冷卻器內(nèi)的換熱管相連接，所述一段半焦冷卻器的換熱管與煤氣加熱爐內(nèi)的煤氣換熱管相連接。

優(yōu)選的，所述一段半焦冷卻器的底部還連接有二段半焦冷卻器。

優(yōu)選的，所述多級(jí)反應(yīng)器主要由多個(gè)用于氣固分離的旋風(fēng)式反應(yīng)器串聯(lián)構(gòu)成，所述旋風(fēng)式反應(yīng)器的數(shù)量為3-5個(gè)。

優(yōu)選的，所述旋風(fēng)式反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)置有隔熱耐磨襯里。

多級(jí)內(nèi)熱旋風(fēng)式粉煤加氫熱解反應(yīng)裝置的熱解反應(yīng)工藝，按照以下步驟進(jìn)行，

a、煤炭經(jīng)破碎形成原料粉煤，經(jīng)干燥脫水加入到多級(jí)反應(yīng)器內(nèi)；

b、煤氣經(jīng)煤氣加熱爐加熱后進(jìn)入多級(jí)反應(yīng)器與原料粉煤接觸，并發(fā)生熱解反應(yīng)，生成粗煤氣和高溫半焦；

c、粗煤氣隨向上流動(dòng)的高溫煤氣一并進(jìn)入煤氣除塵器進(jìn)行除塵，除塵后的粗煤氣進(jìn)入廢熱鍋爐與脫鹽水換熱降溫后進(jìn)入噴淋洗滌塔，脫鹽水形成低壓蒸汽，在廢熱鍋爐中被降溫粗煤氣產(chǎn)生的煤焦油與水的混合物進(jìn)入煤焦油分離器；煤氣除塵器除塵回收的煤粉塵返回多級(jí)反應(yīng)器；進(jìn)入噴淋洗滌塔的粗煤氣在來自系統(tǒng)的冷焦油的噴淋洗滌作用下降溫冷凝，粗煤氣中的煤焦油、水和塵轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w落入噴淋洗滌塔底部；從噴淋洗滌塔上部排出后粗煤氣進(jìn)入煤氣氣液分離器進(jìn)一步進(jìn)行氣液分離轉(zhuǎn)變?yōu)閮裘簹猓瑑裘簹饨?jīng)煤氣風(fēng)機(jī)升壓后送入一段半焦冷卻器內(nèi)，進(jìn)行熱交換并作為循環(huán)氣使用，多余的凈煤氣送入煤氣系統(tǒng)；煤氣氣液分離器分離出的煤焦油和水的混合物與來自噴淋洗滌塔底部含塵的煤焦油和水的混合物一并進(jìn)入煤焦油分離器，在煤焦油分離器中煤焦油與水、塵分離，潔凈的煤焦油排出系統(tǒng)，含塵廢水排出系統(tǒng)；

d、高溫半焦進(jìn)入一段半焦冷卻器與循環(huán)煤氣換熱后進(jìn)入二段半焦冷卻器與脫鹽水換熱降至常溫后的冷半焦排出系統(tǒng)，脫鹽水在二段半焦冷卻器中與高溫半焦換熱轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪赫羝?/p>

優(yōu)選的，所述步驟a中煤粉的粒徑小于10mm，且進(jìn)過脫水處理后煤粉中的水分含量小于2%，。