[發明專利]一種熱解裝置和煤及生物碳質原料的熱解系統以及熱解方法

在審

• 申請號: 201911038224.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112745868A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 鄒亮;王衛平;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/10;C10B47/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

本發明提供了一種碳質原料的熱解裝置和熱解系統及熱解方法，包括反應器本體，收集段，所述反應器本體自上而下包括連通的進料段，熱解段以及收集部分段，所述進料段自上而下包括進料口、固定于反應器本體內壁的錐形分散器和布料板和熱解油氣出口，所述熱解油氣出口設置于反應器本體的側壁，所述熱解段包括設置于反應器本體內部的多層縱橫交錯排布的換熱管，所述收集段固定于反應本體的底部。通過采用本發明的熱解反應裝置，提高了反應裝置內的反應物料通量，降低顆粒破碎程度和粉塵量，降低處理成本。

技術領域

本發明涉及碳質原料熱解領域，具體涉及一種熱解裝置，包括熱解裝置、所述熱解裝置的煤的熱解系統和方法，以及生物碳質原料的熱解系統和熱解方法。

背景技術

我國的能源結構特點是富煤、貧油、少氣。根據《中國油氣產業發展分析與展望報告藍皮書(2018-2019)》，2018年中國原油加工量和石油表觀消費量雙破6億噸，石油對外依存度逼近70％。將生物質、油頁巖及儲量比較豐富的煤炭等碳質原料資源轉化為油氣資源是解決原油對外依存度較高的重要途徑之一，其中煤熱解，特別是中低階煤熱解因其條件反應相對溫和，且焦油適于加氫制備液體燃料而備受關注。

傳統的煤熱解工藝，如魯奇-魯爾法、大工法均采用固體熱載體的方式加熱，這不僅降低了熱解爐內的實際反應通量，同時需要單獨的固體熱載體加熱裝置及高溫熱載體輸送系統。其它部分工藝中，如日本的煤炭快速熱解法等，采用氣體熱載體的方式加熱，雖然能夠較大限度的獲得焦油，但氣化生成的合成氣與高溫煤焦油等一并進行分離凈化，加大了產物分離凈化系統的操作負擔。目前，部分工藝采用流化床熱解的方法，但部分固體顆粒硬度較低，流化過程中容易破碎，不僅易導致流態化的不穩定，而且飛灰帶出量大，導致焦油含塵量高，也增大了除塵設備和操作的成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳質原料的熱解裝置和煤及生物碳質原料的熱解系統以及熱解方法，以達到在不降低反應通量的前提下既降低固體顆粒破碎率又減少熱解油氣處理成本、提高熱解氣熱值的目的。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種碳質原料的熱解裝置，其中包括：反應器本體，收集段，所述反應器本體自上而下包括連通的進料段，熱解段，所述進料段自上而下包括進料口、固定于反應器本體內壁的錐形分散器和布料板和熱解油氣出口，所述熱解油氣出口設置于反應器本體的側壁，所述熱解段包括設置于反應器本體內部的多層縱橫交錯排布的換熱管，所述收集段固定于反應本體的底部。

優選地，所述錐形分散器的錐面上交錯開孔，其中孔徑為20～50mm。

優選地，所述布料板為絲網或格柵。

優選地，所述反應器本體為直筒，所述換熱管為圓管、三角管或帶翅片的圓管中的任意一種結構；并且/或者，所述熱解段內的換熱管一側設置高溫介質入口，另一側設置高溫介質出口；并且/或者，所述換熱管直徑為200～400mm；并且/或者，所述換熱管之間的距離為400～700mm；并且/或者，所述熱解段最上層的換熱管和布料板之間的距離為500～1000mm。

優選地，所述熱解反應裝置還設置有反應氣氛入口，用于導入反應氣，所述反應氣為N₂、CO₂、H₂、CH₄、水蒸氣、合成氣、凈化熱解氣等。

優選地，所述熱解油氣出口設置于反應器本體直筒下部的側壁，所述反應氣氛入口設置于進料段的側壁；或者，所述熱解油氣出口設置于進料段反應器本體的側壁，所述反應氣氛入口設置于收集段的錐面。

優選地，所述收集段包括連接于反應器本體底部的倒置的錐形封頭，錐角為30～90°，錐角頂部設置有半焦出口。

優選地，所述熱解反應裝置還包括與熱解油氣出口連通的用于分離獲得焦油和熱解氣的凈化分離單元。