[發明專利]一種中低階粉煤催化熱解耦合電石生產的系統及方法

在審

• 申請號: 201710547921.3
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107267178A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 劉維娜;丁力;張順利;趙小楠;吳道洪
• 申請（專利權）人: 神霧科技集團股份有限公司
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10J3/46;C10J3/48;C10B57/00;C01B32/942
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 鮑曉芳,劉國偉

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體地，涉及一種中低階粉煤催化熱解耦合電石生產的系統及方法。

背景技術

目前，電石冶煉的原料以優質塊狀蘭炭和塊狀生石灰為主。不僅原料成本高，且塊狀蘭炭與生石灰的接觸面積小，傳熱速率慢，導致反應溫度高，耗電量高。而且，煤炭中的揮發分大部分以廢氣、粉塵的形式排放到大氣中，帶來嚴重的環境問題。因此，目前的電石生產工藝存在著高溫、高耗能、高污染的弊端。

針對這些問題，國內外研究者們都做了很多有益的探索，如使用低品質的中低階煤為原料，通過成型技術制得滿足電石生產要求的型球。但是，目前的粉煤熱解技術普遍存在熱解焦油收率低、重油組分含量高且油內含塵量大的問題，由此造成一系列工業運行問題。

發明內容

本發明旨在提供一種高效的中低階粉煤催化熱解耦合電石生產的方法及系統，提高焦油收率以及熱解氣品質，并將熱解產生的高溫半焦與預熱后的生石灰混合生產電石，實現高溫半焦的高效綜合利用，且不影響電石品質。

本發明提供的中低階粉煤催化熱解耦合電石生產的系統，包括攪拌槽、熱解裝置和氣流床；

所述攪拌槽包括槽蓋、槽殼和攪拌器，所述攪拌器設置在所述槽殼內；所述槽殼上設有催化劑溶液入口，所述槽殼內設有多個噴嘴，所述噴嘴位于所述攪拌器的上方，所述噴嘴與所述催化劑溶液入口相連；所述槽蓋頂部設有粉煤入口，所述槽殼底部設有混合料出口；

所述熱解裝置設有物料入口、高溫荒煤氣出口和高溫半焦出口，所述物料入口與所述攪拌槽的混合料出口相連；

所述氣流床設有高溫半焦入口、生石灰入口、富氧氣體入口、電石爐氣出口和電石出口，所述高溫半焦入口與所述熱解裝置的高溫半焦出口相連。

優選地，所述系統還包括換熱器、引風機和油氣分離器；

所述換熱器設有高溫荒煤氣入口和荒煤氣出口，所述高溫荒煤氣入口與所述熱解裝置的高溫荒煤氣出口相連；

所述引風機設有入氣口和出氣口，所述入氣口與所述換熱器的荒煤氣出口相連；

所述油氣分離裝置設有荒煤氣入口、熱解氣出口和油水混合物出口，所述荒煤氣入口與所述引風機的出氣口相連。

優選地，相鄰所述噴嘴的距離為所述槽殼內徑的1/8-1/4。

優選地，所述噴嘴交錯排列，所述噴嘴與水平方向的夾角為30°-60°。

優選地，所述攪拌器為渦旋式攪拌器或螺旋攪拌器。

在此基礎上，本發明還提供了一種利用上述系統催化熱解中低階粉煤耦合生產電石的方法，包括如下步驟：

將粉煤送入所述攪拌槽內；

將催化劑與水配制成催化劑溶液，通過所述噴嘴噴灑在所述粉煤上，與所述粉煤混合均勻，獲得混合料；所述催化劑溶液為金屬的氯化物溶液或硝酸鹽溶液；

將所述混合料送入所述熱解裝置中進行熱解，獲得高溫荒煤氣和高溫半焦；

將生石灰、富氧氣體和所述半焦送入所述氣流床制備電石，獲得電石和電石爐氣。

優選地，所述方法還包括：將所述高溫荒煤氣冷卻后進行分離，獲得油水混合物和熱解氣。

優選地，所述催化劑與所述粉煤的質量比為(0.05-0.2)：100。

優選地，所述催化劑與水的質量比為1：(25-100)。

優選地，所述催化劑溶液中金屬陽離子為Fe³⁺、Al³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺中的一種或幾種。

優選地，采取分段采出、快速冷卻的方法將所述高溫荒煤氣從所述熱解裝置快速移出。

本發明采用噴淋式固體物料機械攪拌槽將催化劑水溶液均勻的噴灑到粉煤表面，催化劑不僅能均勻分散到粉煤表面，且可浸潤到粉煤的內部，因此采用少量的催化劑即可達到較好的催化效果。

本發明通過添加催化劑，提高了粉煤快速熱解過程的焦油產率，提高了高附加值產品的產量。

本發明采用模塊式粉煤熱解裝置對物料進行熱解，一方面裝置采用蓄熱式輻射管加熱，兼具內熱式系統效率高和外熱法油氣品質高的優勢；另一方面，熱解裝置在各模塊設置高溫荒煤氣出口，并在高溫荒煤氣出口外側短距離連接換熱器及引風機，實現了油水混合物的快速導出，進一步提高了焦油產量。