[發(fā)明專利]一種富油煤與磁性催化劑共催化熱解工藝

有效

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• 申請日: 2022-07-05
• 公開（公告）號: CN115261052B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周安寧;陳永安;白狀偉;賀新福;張亞婷;陳福欣;石智偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué);陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: C10G1/08
• 分類號: C10G1/08;C10G1/00;C10B57/10;C10B57/06;C10B53/04
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種富油煤與磁性催化劑共催化熱解工藝，該工藝包括：一、將富油煤粉碎篩分后干燥預(yù)熱；二、將磁性催化劑與干燥預(yù)熱原料煤依次進(jìn)行一段低溫共催化熱解和二段高溫共催化熱解；三、共催化熱解生成的低溫油氣經(jīng)分離得到一段煤氣和輕質(zhì)焦油，高溫油氣經(jīng)分離得到二段煤氣和重質(zhì)焦油；四、將共催化熱解殘留的半焦和磁性催化劑混合物磁選分離得到磁性催化劑和高溫半焦，將高溫半焦換熱冷卻；五、將磁性催化劑焙燒再生。本發(fā)明將富油原料煤進(jìn)行兩段式共催化熱解，有效減少了油氣二次分解，并充分發(fā)揮磁性催化劑的催化作用，促進(jìn)了共催化熱解反應(yīng)的協(xié)同效果，提高了油氣產(chǎn)物的產(chǎn)率和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了磁性催化劑的再生循環(huán)利用并提高了能源利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種富油煤與磁性催化劑共催化熱解工藝。

背景技術(shù)

為建成“清潔低碳、安全高效”的能源體系，能源規(guī)劃將重點(diǎn)放在推進(jìn)化石能源的清潔低碳發(fā)展中，特別是以推動(dòng)煤炭清潔高效開發(fā)利用作為能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的立足點(diǎn)和首要任務(wù)。因此，研發(fā)煤炭清潔高效低碳化轉(zhuǎn)化技術(shù)就顯得尤為重要。我國中低變質(zhì)煤炭的儲(chǔ)量豐富，其中葛金干餾焦油收率在7%~12%的低階煤稱之為富油煤，目前探明儲(chǔ)量僅5000億噸，如果將其直接作為燃料利用是非?？上У?。高效熱解是實(shí)現(xiàn)低價(jià)煤，特別是富油煤清潔高值轉(zhuǎn)化為油氣資源的重要途徑之一。

煤炭的熱解也稱煤的熱分解或者煤的干餾，通過煤熱解可以得到焦油、半焦和煤氣等產(chǎn)品。目前，國內(nèi)外煤炭熱解技術(shù)包括：外熱式立式爐工藝、內(nèi)熱式立式爐工藝、美國的Toscoal工藝、德國的LR工藝、3TX(ETCH)-175工藝、澳大利亞的流化床快速熱解工藝、中國的多段回轉(zhuǎn)爐工藝、固體熱載體新法干餾、西安三瑞實(shí)業(yè)有限公司的外熱式臥置回轉(zhuǎn)炭化爐熱解工藝等。這些煤熱解技術(shù)雖大都進(jìn)行中試或小試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但也普遍存在一些問題，諸如焦油產(chǎn)率低、油塵分離難，焦油重質(zhì)組分含量高和煤氣熱值低等問題。為了解決熱解焦油產(chǎn)率低和焦油品質(zhì)問題，國內(nèi)外已進(jìn)行大量研究工作，如對煤進(jìn)行物理（堿洗、酸洗、烘干和熱處理等）或化學(xué)（還原、氧化、解聚、鹵化等）預(yù)處理；改變熱解氣氛（氫氣、焦?fàn)t煤氣、合成氣等）；催化熱解；煤與其它物質(zhì)（塑料、生物質(zhì)等）共熱解等，從一定程度上提高了煤焦油的收率，其中，催化熱解通過加入特定催化劑不僅提高焦油產(chǎn)率和品質(zhì)，也減少焦油中雜原子的含量。因此，催化熱解技術(shù)受到研究工作者的廣泛關(guān)注。然而基于常規(guī)分子篩、金屬氧化物類催化熱解技術(shù)，其仍存在能耗高，催化效果不理想，催化劑易失活，再生困難等新問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種富油煤與磁性催化劑共催化熱解工藝。該工藝通過將富油煤粒依次在低溫區(qū)和高溫區(qū)進(jìn)行兩段式共催化熱解生成低溫油氣和高溫油氣并排出，有效減少了油氣二次分解，改進(jìn)了油氣品質(zhì)的穩(wěn)定性，有利于充分發(fā)揮磁性催化劑的催化效果，促進(jìn)了共催化熱解反應(yīng)的協(xié)同效果，進(jìn)而提高了油氣產(chǎn)物的產(chǎn)率和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了磁性催化劑的再生循環(huán)利用，并對共催化熱解和催化劑再生過程中熱量進(jìn)行有效回收利用，提高了能源利用效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種富油煤與磁性催化劑共催化熱解工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟：

步驟一、干燥預(yù)熱處理：將富油煤經(jīng)粉碎、篩分后得到富油煤粒，然后將富油煤粒送入干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥和預(yù)熱，得到干燥預(yù)熱原料煤；所述富油煤粒的粒徑為3mm~6mm；

步驟二、共催化熱解：將磁性催化劑與步驟一中得到的干燥預(yù)熱原料煤送入兩段式熱解爐內(nèi)，一邊混合一邊依次進(jìn)行一段低溫共催化熱解和二段高溫共催化熱解，分別生成低溫油氣和高溫油氣排出，并殘留半焦和磁性催化劑混合物；所述一段低溫共催化熱解的溫度為200℃~550℃，且熱解終溫為550℃±10℃；所述二段高溫共催化熱解的溫度為550℃~650℃，且熱解終溫為650℃±10℃；

步驟三、油氣分離回收：將步驟二中生成的低溫油氣進(jìn)行油氣分離，得到一段煤氣和輕質(zhì)焦油，將步驟二中生成的高溫油氣進(jìn)行油氣分離，得到二段煤氣和重質(zhì)焦油；