專利名稱：煤炭液化殘渣的連續焦化方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤炭液化殘渣的連續焦化方法和設備。
背景技術：
隨著地球石油資源的日益短缺，煤炭作為另一種地球蘊藏量豐富的能源資源，亦日益受到人們的重視。采用煤炭液化工藝能將煤炭轉化成液態燃料、化工原料和產品，能有效舒緩石油危機。而煤炭液化過程中產生的液化殘渣是一種高炭、高灰的副產物，其一般含有40 50%固體物質，主要是未轉化的煤、煤中礦物質、催化劑等，另含有約20%的重質油，其余為瀝青烯和前瀝青烯。煤炭液化產生的液化殘渣的量很大，約占原料煤炭的20 40%，因此，如何高效利用該些煤炭液化殘渣對提高煤炭液化工藝的經濟性和環境保護有著重要的意義。 目前，煤炭液化殘渣的利用途徑主要有氣化、燃燒和焦化等傳統方式。根據煤炭液化殘渣的組成和性質，將煤炭液化殘渣進行焦化是一條優選的加工途徑，即先對煤炭液化殘渣通過干餾進一步轉化成可蒸餾油、氣體和焦炭，產生的重質油可以用作循環溶劑配煤漿，產生的氣體可用作燃料氣或用于制氫，焦炭則可用于氣化爐氣化或廢熱爐燃燒，提高了產品的附加值。 當前，關于煤炭液化殘渣直接焦化的研究較少，沒有可供借鑒的、較為成熟的技術經驗。20世紀80年代，德國的Pyrosol煤直接液化工藝利用旋轉焦化爐將減壓殘渣連續加氫焦化，但屬于低溫焦化，油產率較低。美國Exxon公司采用靈活焦化法干餾液化殘渣，靈活焦化就是利用自身產生的焦粉作為熱載體的流化床焦化工藝，其焦化油產率為5% 10% (對原料煤)，但其工藝復雜，投資高，目前在石油渣油加工中有一定的應用。國內煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院利用40kg煉焦試驗裝置初步探討了用室式煉焦爐進行液化殘渣直接煉焦的可能性，但這套裝置是高溫間歇操作，油收率不高。
發明內容
本發明的第一個目的在于針對現有技術的不足之處，提供一種工藝流程簡單、操作方便、焦化時間較短、能連續運作的煤炭液化殘渣的連續焦化方法。 本發明的第二個目的在于提供一種實現上述方法的煤炭液化殘渣的連續焦化設備。 為達到第一個目的，本發明采用如下技術方案 煤炭液化殘渣的連續焦化方法，是使熱態的煤炭液化殘渣連續進入一真空的、高溫的焦化爐中，并翻滾通過該焦化爐，從而收集從該焦化爐分離出的油氣和焦炭；其中，焦化爐的相對真空度不大于-50Kpa，溫度不少于450°C。 作為優選，上述煤炭液化殘渣進入焦化爐前應處于其軟化溫度范圍內，即煤炭液化殘渣的溫度為120°C 180°C。 作為優選，上所述焦化爐內的相對真空度為_98KPa _50Kpa。
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作為優選，上述焦化爐內的溫度為450°C 500°C。 作為優選，上述煤炭液化殘渣通過焦化爐的時間(即焦化時間)為10 30分鐘。
為達到第二個目的，本發明采用如下技術方案 煤炭液化殘渣的連續焦化設備，包括一焦化爐，所述焦化爐具有進料口、氣相出口和焦炭出口 ；焦化爐外壁設有加熱及保溫層，及其內設有攪混推進裝置；所述進料口通過管線與原料輸入裝置連接；所述氣相出口和焦炭出口分別通過管線與一真空發生裝置連接。 為使縮短煤炭液化殘渣通過焦化爐的時間及減少其在通過焦化爐的過程中粘附于爐內壁及攪混推進裝置的粘附量，上述攪混推進裝置采用差速雙螺旋桿輸送裝置。
作為優選，上述氣相出口與真空發生裝置之間的管線上設有一油氣分離裝置。該油氣分離裝置能將焦化過程中產生的油氣分離成重質油和氣體。該重質油可用作煤直接液化工藝中的循環溶劑配煤漿；該氣體可用于制氫。 作為優選，上述焦炭出口處連接一焦炭緩存罐，所述真空發生裝置通過壓力平衡管與該焦炭緩存罐連接。 進一步，上述焦炭緩存罐與真空發生裝置之間的壓力平衡管上接入一氮氣儲存罐。 作為優選，上述氣相出口處設有刮刀機構。該刮刀機構能有效防止氣相出口結焦現象的發生。 為防止液化殘渣在進料時被油氣帶出焦化爐，焦化爐內對應進料口的位置設有擋板。 本發明通過采用上述技術方案，具有工藝流程簡單、操作方便、易于放大和提高焦化油產率等優點，可以直接作為煤炭液化工藝的后續處理工序，從而提高整個煤炭液化工藝的效益。本發明亦適用于煤焦油、渣油等油煤漿的焦化和固液分離。
圖1是本發明所述連續焦化設備的結構示意圖。
圖2是圖1的A-A向剖視結構示意圖。
圖中 l-焦化爐；ll-進料口 ；12-氣相出口 ；13-焦炭出口 ； 14_爐壁；15_加熱及保溫層；16-擋板；21-雙螺旋輸送桿；22-動力機構；31_原料罐；32_進料泵；33_進料管線；41-油氣分離裝置；42-氣體出料管線；43-刮刀機構；51-出料閥；52_焦炭緩存罐；53-氮氣儲存罐；54-壓力平衡管；6-真空泵；7-熄焦池。
現結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明
具體實施例方式
本發明所述的煤炭液化殘渣的連續焦化方法，是使熱態的煤炭液化殘渣連續進入一真空的、高溫的焦化爐中，并翻滾通過該焦化爐，從而收集從該焦化爐分離出的油氣和焦炭；其中，焦化爐的相對真空度不大于-SOKpa，溫度不少于450°C 。煤炭液化殘渣進入焦化爐前的溫度為120°C 180°C。
如圖1所示，實現上述方法的連續焦化設備包括一臥式的焦化爐1，該焦化爐1的 爐壁14外設置加熱及保溫層15。焦化爐1內還設有攪混推進裝置，該攪混推進裝置由差速 雙螺旋輸送桿21和動力機構22組成。 焦化爐1的一端側設有進料口 ll，該進料口 11通過進料管線33、進料泵32和原 料罐31連接。焦化爐1內對應進料口 11的位置還設有擋板16。 焦化爐11的頂部設有氣相出口 12。該氣相出口 12通過氣體出料管線42與一真 空泵6連接。在氣相出口 12和真空泵6之間的氣體出料管線上接有一油氣分離裝置41。 此外，在氣相出口 12處還設有刮刀機構43。 焦化爐11的另一端側底部設有焦炭出口 13。焦炭出口 13處設有出料閥51并通 過壓力平衡管54與另一真空泵6連接。在出料閥51和真空泵6之間的管線上設有一焦炭 緩存罐52，焦炭緩存罐52與真空泵6之間的管線上還接入一氮氣儲存罐53。而焦炭緩存 罐52的出料口設有出料閥51并通過管線接入一熄焦池7。
實施例1 本實施例需要處理的原料為煤炭液化熱熔催化工藝中的減壓蒸餾塔塔底的液化 殘渣，該液化殘渣中固體重量含量約35%，瀝青烯約20%，油約45%。 首先，啟動兩個真空泵6，對整個焦化設備進行連續抽真空，并保持整個焦化設備 的相對真空度為-98KPa ;對焦化爐進行加熱，并保持爐內溫度為50(TC (相當于常壓溫度為 680°C )。 待整個焦化設備達到穩定狀態后，啟動原料罐31的閥門并啟動進料泵32，以8kg/ 小時的速度使液化殘渣進入焦化爐l，在動力機構22的驅動下雙螺旋輸送桿21以12r/分 鐘的轉速使液化殘渣沿螺旋輸送桿自焦化爐的一端側翻滾移動向焦化爐1的另一端側，移 動過程中進行減壓受熱焦化。 減壓受熱焦化過程中產生的油氣自氣相出口 12離開焦化爐并通過氣體出料管線
進入油氣分離裝置41，自油氣分離裝置41出來的重質油約5. 36Kg/小時，可用作循環溶劑
配制煤漿；自油氣分離裝置41出來的氣體約0. 24Kg/小時，可用于制氫。 約10分鐘(即焦化時間)，液化殘渣移動到焦化爐1的另一端側，焦化結束，焦炭
自焦炭出口 13進入焦炭緩存罐52。當焦炭緩存罐52內的焦炭儲存到一定量時，在不停止
進料的情況下，先關閉焦炭出口 13的出料閥51和另一真空泵6，然后打開氮氣儲存罐53的
閥門向焦炭緩存罐52通入氮氣，打開焦炭緩存罐出料口處的出料閥51使焦炭快速排入熄
焦池中降溫；排料完成后及時關閉焦炭緩存罐出料口處的出料閥51，并打開焦炭出口 13的
出料閥51和啟動另一真空泵6。排入焦炭緩存罐中的焦炭約2. 40Kg/小時。 需停止連續焦化設備時，應先停止進料和停止加熱；待不再有油氣產生時，停止真
空泵；待焦化爐降到室溫時，停止雙螺旋輸送桿，并排凈緩存罐內的焦炭。 此外，為了防止焦化過程中焦粉被油氣帶出焦化爐，應增加焦化爐的高度以保證
焦粉有足夠的時間沉降。 實施例2 本實施例的原料為煤炭液化熱溶催化法的減壓蒸餾塔塔底的液化殘渣，該液化殘 渣中固體約35 % ，瀝青烯約20 % ，約油45 % 。 以8kg/小時的進料速度進入回轉焦化爐中，雙螺旋輸送桿的轉速為6r/分鐘，大約20分鐘后出料，即焦化時間為20分鐘。在減壓加熱焦化過程中，保持整個焦化設備的相對真空度為_981^&，控制焦化爐爐內溫度為450°C (相當于常壓溫度為610°C )，最后獲得重質油4. 16kg/h，焦炭3. 68kg/h，氣體0. 16kg/h。
實施例3 本實施例的原料為煤炭液化熱溶催化法的減壓蒸餾塔塔底的液化殘渣，液化殘渣中固體約35 % ，瀝青烯約20 % ，油約45 % ，以8kg/小時的進料速度進入回轉焦化爐中，雙螺旋輸送桿的轉速為4r/分鐘，大約30分鐘后出料，即焦化時間為30分鐘。在減壓加熱焦化過程中，保持整個焦化設備的相對真空度為-50KPa，控制焦化爐爐內溫度為50(TC (相當于常壓溫度為535°C )，最后獲得重質油2. 16kg/h，焦炭5. 8kg/h，氣體0. 04kg/h。
實施例4 本實施例的原料為煤炭液化熱溶催化法的減壓蒸餾塔塔底的液化殘渣，液化殘渣中固體約35 % ，瀝青烯約20 % ，油約45 % ，以8kg/小時的進料速度進入回轉焦化爐，雙螺旋輸送桿的轉速為4r/分鐘，大約30分鐘后出料，即焦化時間為30分鐘。在減壓加熱焦化過程中，保持整個焦化設備的相對真空度為-50KPa，控制焦化爐爐內溫度為45(TC (相當于常壓溫度為4S0。C )，最后獲得重質油1. 84kg/h，焦炭6. 136kg/h，氣體0. 024kg/h。
權利要求
煤炭液化殘渣的連續焦化方法，其特征在于，使熱態的煤炭液化殘渣連續進入一真空的、高溫的焦化爐中，并翻滾通過該焦化爐，從而收集從該焦化爐分離出的油氣和焦炭；其中，焦化爐的相對真空度不大于-50Kpa，溫度不少于450℃。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤炭液化殘渣進入焦化爐前的溫度為120°C 180°C。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦化爐內的相對真空度為-98KPa -50Kpa。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦化爐內的溫度為450°C 500°C。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤炭液化殘渣通過焦化爐的時間為10 30分鐘。
6. 煤炭液化殘渣的連續焦化設備，其特征在于，包括一焦化爐，所述焦化爐具有進料口、氣相出口和焦炭出口 ；焦化爐外壁設有加熱及保溫層，及其內設有攪混推進裝置；所述進料口通過管線與原料輸入裝置連接；所述氣相出口和焦炭出口分別通過管線與一真空發生裝置連接。
7. 根據權利要求6所述的連續焦化設備，其特征在于，所述攪混推進裝置為差速雙螺旋桿輸送裝置。
8. 根據權利要求6所述的連續焦化設備，其特征在于，所述氣相出口與真空發生裝置之間的管線上設有一油氣分離裝置。
9. 根據權利要求6所述的連續焦化設備，其特征在于，所述焦炭出口處連接一焦炭緩存罐，所述真空發生裝置通過壓力平衡管與該焦炭緩存罐連接。
10. 根據權利要求9所述的連續焦化設備，其特征在于，所述焦炭緩存罐與真空發生裝置之間的壓力平衡管上接入一氮氣儲存罐。
11. 根據權利要求6所述的連續焦化設備，其特征在于，所述氣相出口處設有刮刀機構。
12. 根據權利要求6所述的連續焦化設備，其特征在于，焦化爐內對應進料口的位置設有擋板。
全文摘要
本發明公開了一種煤炭液化殘渣的連續焦化方法。該方法是使熱態的煤炭液化殘渣連續進入一真空的、高溫的焦化爐中，并翻滾通過該焦化爐，從而收集從該焦化爐分離出的油氣和焦炭；其中，焦化爐的相對真空度不大于-50KPa，溫度不少于450℃。還公開了一種連續焦化設備。該設備包括一焦化爐，所述焦化爐具有進料口、氣相出口和焦炭出口；焦化爐外壁設有加熱及保溫層，及其內設有攪混推進裝置；所述進料口通過管線與原料輸入裝置連接；所述氣相出口和焦炭出口分別通過管線與一真空發生裝置連接。本發明具有工藝流程簡單、操作方便、易于放大和提高焦化油產率等優點，可以直接作為煤炭液化工藝的后續處理工序，從而提高整個煤炭液化工藝的效益。
文檔編號C10B55/00GK101760220SQ201010004709
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者吳克, 吳春來, 張治林, 沙穎遜, 陳翀, 顧菁, 高晉生 申請人:肇慶市順鑫煤化工科技有限公司