[發(fā)明專利]一種綜合利用煤熱解產(chǎn)物、熱量的煤熱解方法

有效

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• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109097075B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝海剛;張軍;宮聚輝;高瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古大學
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C10B57/00;C10B57/16;C10B57/14;C10G1/00
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

本發(fā)明公開了一種綜合利用煤熱解產(chǎn)物、熱量的煤熱解方法。本發(fā)明將高溫熱解產(chǎn)生的富氫焦爐煤氣和煙道氣作為煤中低溫熱解的氫源和熱源；將中低溫熱解產(chǎn)生的煤氣，一部分利用高溫紅焦預熱作為高溫熱解工藝的加熱原料氣；剩余部分用于制氫，作為熱解焦油加氫處理的氫源生產(chǎn)高附加值油品。這種優(yōu)化組合工藝流程簡單，可以去除高溫煉焦爐中的蓄熱室和斜道等裝置，省去中低溫煉焦工藝中的加熱裝置，降低投資成本；可以合理利用高溫焦爐產(chǎn)生的各種的顯熱，從而提高了整個熱解過程的能效；整個系統(tǒng)實現(xiàn)了氫源自給，熱量綜合利用，對我國合理的利用各類煤炭資源具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤熱解技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種將煤高溫熱解與煤中低溫熱解進行優(yōu)化組合，綜合利用煤熱解產(chǎn)物(焦爐煤氣，焦油)和熱量的熱解工藝與附產(chǎn)焦油加氫生產(chǎn)高附加值油品的方法。

背景技術(shù)

煤炭是我國重要的能源基礎(chǔ)和化工原料，為國民經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定提供了重要支撐。煤炭也是我國最豐富的能源資源，占我國已探明化石能源資源總量的94％左右，是我國最豐富、最基礎(chǔ)的能源資源。而與其他能源資源相比，煤炭也是我國最經(jīng)濟的能源資源。2017年，我國煤炭消費量為35億噸，預測到2020年全國煤炭消費量將達48億噸左右。在可預見的未來幾十年內(nèi)，煤炭工業(yè)在國民經(jīng)濟中的基礎(chǔ)地位將是不可撼動的。因此，高效、清潔的利用煤炭資源是我國煤炭工業(yè)未來的發(fā)展方向。

煤的熱解是指煤在隔絕空氣的條件下加熱至較高溫度而發(fā)生的一系列物理變化和化學反應，并生成氣體、液體和固體的復雜過程。按熱解終溫，可將熱解分為以制取焦油為目的低溫(500-650℃)熱解技術(shù)，以生產(chǎn)中熱值煤氣為目的中溫(650-800℃)熱解技術(shù)和以生產(chǎn)高強度冶金焦炭為目的高溫(900-1000℃)熱解技術(shù)。高溫熱解生產(chǎn)的焦炭90％以上用于冶金工業(yè)的高爐煉鐵；中、低溫熱解生產(chǎn)的焦炭，俗稱蘭炭可用于用于機械工業(yè)、鑄造、電石生產(chǎn)原料、氣化及有色金屬冶煉等。熱解過程還產(chǎn)生焦爐煤氣(占15-18％)和煤焦油(占2.5-4.5％)兩種副產(chǎn)品。

煤的熱解是一個非常復雜的化學反應及物理變化過程，以自由基反應為主，主要包括裂解和縮聚兩大類化學反應。由于熱解是在惰性氣氛下進行的，是一個缺氫環(huán)境，所以生成的自由基碎片容易縮聚生成焦炭，導致焦油產(chǎn)率下降、焦油品質(zhì)變差。

為了提高焦油產(chǎn)率和焦油的品質(zhì)，科研人員開發(fā)了煤加氫熱解工藝技術(shù)，如日本的煤快速熱解技術(shù)(如圖1所示)。其中心思想是：利用熱解產(chǎn)生的半焦進行氣化反應生產(chǎn)富含氫氣的合成氣，將高溫合成氣攜帶的熱量作為加氫熱解的熱源，不僅合理的利用了合成氣的顯熱，而且因為有氫氣的存在，抑制了熱解過程中的縮聚反應，提高了煤焦油的產(chǎn)率和品質(zhì)。日本快速熱解技術(shù)的缺點是需要單獨配制半焦氣化爐，如果采用氧氣作為氣化劑，還將配制空分裝置。氣化工藝對原料的性質(zhì)也有較高的要求，需要對熱解產(chǎn)生的半焦進行全面分析，以確定匹配的氣化工藝。因此，無論是采用水煤漿氣化技術(shù)還是粉煤氣化技術(shù)，都將顯著增加投資成本及工藝過程的復雜性。因此，開發(fā)投資成本較低，工藝過程簡單的煤加氫熱解新工藝是煤熱解技術(shù)的發(fā)展方向。

研究表明，煤焦油中含有大量寶貴的化工原料，成分多達500多種，可廣泛用于醫(yī)藥、染料、化肥、合成纖維、橡膠等生產(chǎn)部門。回收這些化工原料，不僅能實現(xiàn)煤的綜合利用，而且也可減輕環(huán)境污染。但是由于煤焦油中每一種成分的富集程度很低，含量超過1％的成分幾乎沒有，所以回收這些產(chǎn)品在工業(yè)上非常困難，成本很高。因此，在目前的技術(shù)條件下，通過成熟的煤焦油加氫技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬達燃料或調(diào)和油是煤焦油綜合利用發(fā)展的方向。

發(fā)明內(nèi)容