專利名稱：低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及煤炭深加工的工藝，尤其是基于低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝。
背景技術：
我國低階煤資源豐富，在我國的煤炭資源中，以揮發分較高的年輕煤比例較大，揮發分大于30%的低階煤約占全國煤炭儲量的75%以上，其中揮發分在35%以上的年輕煤約占全國煤炭儲量的50%，大多數為褐煤、長焰煤、不粘煤和弱粘煤等低階煤，例如其中的褐煤占全國探明保有資源量的12.7%。褐煤水分高、灰分高、揮發分高、熱值低、灰熔點低、 易風化自燃，不利于長距離運輸，使得褐煤的開采和利用受到限制。長焰煤，不粘煤和弱粘煤是未來西部地區如新疆、陜北，寧夏和內蒙等礦區開采的主要煤種。除了作為發電和產生煤氣的技術路線以外，為了充分合理利用寶貴的煤炭資源，需要多渠道有效利用。煤炭熱解干餾是其中一項重要的方式，它將提供氣、液、固多種初級原料，為煤化工的下游延伸提供良好的基礎。低階煤干餾提質正在或已經開發多種工藝技術，根據熱載體類型分為氣體熱載體和固體熱載體。其中氣體熱載體的干餾工藝大多采用高溫煙氣作為直接傳熱的載體，由此帶來煤氣中惰性組分高，煤氣發熱量低，不利于后期利用，同時煙氣中的氧氣對煤產生部分氧化作用。目前所開發的固體熱載體的工藝存在著共同的問題之一是干餾粗煤氣中攜帶半焦細粒。如美國固體熱載體煤熱解蓋瑞特(Garrett)工藝，用部分半焦作為熱載體實現煤的快速加熱，生成的焦油和細顆粒的半焦附著在旋風分離器和冷卻管路的內壁，影響系統的長期運行。大連理工大學開發的褐煤固體熱載體干餾工藝，煤焦混合物被送入干餾反應器完成熱解過程，但半焦細粒與重質焦油在旋風分離器內壁凝集等技術問題也未徹底解決。美國油頁巖公司開發的多思科(T0SC0AL)滾動床工藝，用陶瓷球作為熱載體的煤炭低溫熱解方法，由于瓷球被反復加熱到600°C以上循環使用，在磨損性上存在問題。瓷球在大直徑的滾動床中跌落、撞擊和摩擦，對瓷球在高溫的強度和耐磨性提出挑戰，由此也阻礙了技術的進一步推廣。總體上看，受技術、材料和成本等因素制約，低階煤熱解工藝大多沒有形成可觀的產業規模。
發明內容
技術問題鑒于已有技術存在的問題，本發明目的是提供一種在技術、材料和成本等方面都可行的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝。技術方案本發明的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，包括(a)原料煤破碎、(b)粉煤和高溫固體熱載體混合振動干餾、(C)產物分離和循環利用、(d)干餾產物深加工四部分，其步驟如下
(a)原料煤破碎將低階煤用破碎機粉碎至3 6mm粒級以下；(b)粉煤和高溫固體熱載體混合振動干餾通過高溫螺旋輸送機把高溫固體熱載體輸送至振動干餾床，同時使用煤粉螺旋輸送機把粉煤送至振動干餾床，振動干餾床內高溫固體熱載體和粉煤迅速混合，高溫固體熱載體以熱傳遞、熱傳導和熱輻射的形式向粉煤提供熱量，進而達到粉煤干餾熱解目的；(C)產物分離和循環利用混合干餾后的物質有粗煤氣，粉半焦和固體熱載體；(C-I)粗煤氣，通過振動干餾床上端的粗煤氣出口，在引風機的引導下進入煤氣凈化工段；(C-2)粉半焦和固體熱載體，通過振動篩分機實現粉半焦和固體熱載體分離，分離后的固體熱載體通過高溫斗式提升機運至固體熱載體預熱器；(d)干餾產物深加工干餾產物包括粗煤氣和粉半焦；(d-Ι)粗煤氣，經過凈化工段凈化后，凈煤氣的其中一部分運往固體熱載體預熱循環系統，其余部分運往合成氣工段；煤氣凈化過程中分離出的焦油，通過焦油深加工制得粗酚、浙青等；浙青經過浙青改性制成黏結劑；(d-2)粉半焦，與改性后的浙青黏結劑伴以其他添加劑，經過螺旋攪拌輸送機混合攪拌后，通過成型機壓制型煤，型煤二次炭化后制得型焦。上述的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，其特征在于上述的振動干餾床包括一階干餾床和多階干餾床，具體階數取決于干餾煤種。上述的振動干餾床上側有高溫固體熱載體入口、粉煤入口、粗煤氣出口及固體熱載體粉煤混合物出口 ；振動干餾床入口端比出口端高，與水平面呈2°夾角，以便高溫固體熱載體和粉煤下行；高溫固體熱載體和粉煤進入振動干餾床，在振動電機的作用下，高溫固體熱載體和粉煤迅速混合，通過熱交換實現對粉煤的干餾，期間產生的粗煤氣通過粗煤氣出口導出振動干餾床；高溫固體熱載體和粉煤振動下行，從混合物出口導出并進入下一階振動干餾床或振動篩分機。上述的固體熱載體預熱循環系統由鼓風機、煤氣燃燒器、煤氣燃燒爐、熱煙氣高溫高壓循環風機、固體熱載體預熱器、高溫排煙調節蝶閥和高溫斗式提升機組成；鼓風機鼓入空氣與凈化煤氣經過煤氣燃燒器點燃后于煤氣燃燒爐中燃燒，產生高溫煙氣通過煙氣高溫高壓循環風機送入固體熱載體預熱器對固體熱載體加熱，加熱后的高溫固體熱載體通過高溫螺旋輸送機輸送至振動干餾床，從振動篩分機分離出的固體熱載體通過高溫斗式提升機運往固體熱載體預熱器，高溫排煙調節蝶閥用于控制固體熱載體預熱器的高溫煙氣量。有益效果與現有技術相比，本發明的突出之處在于由于加熱的是粉煤，高溫固體熱載體與粉煤接觸面積大，傳熱效率高，促使粉煤快速熱解。相比傳統制半焦的空腹爐，本發明干餾階段不引入空氣，不會發生燃燒或氧化現象，干餾產物粉半焦的灰分低，煤氣熱值和有用組分的含量得到很大的；相比美國固體熱載體煤熱解蓋瑞特(Garrett)工藝和大連理工大學開發的褐煤固體熱載體干餾工藝，本發明在混合物料振動干餾過程中， 由于固體熱載體與粉煤相對運動速度小，荒煤氣不攜帶細焦粒，避免干餾過程中生成的焦油和細顆粒半焦附著管路內壁，確保系統的長期運行；相比美國油頁巖公司開發的多思科 (T0SC0AL)滾動床工藝，該工藝的固體熱介質在大直徑的滾動床中跌落、撞擊和摩擦，固體熱介質損耗比較嚴重，無形增加工藝運營成本，本發明在混合物料振動干餾過程中，由于固體熱載體被粉煤包圍，固體熱載體之間摩擦和碰撞幾率減少，固體熱載體使用壽命得到很大延長，節省運營成本。通過與國內外多種煤干餾技術比較，本發明能夠提供一種在技術、材料和成本等方面都可行的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝。
圖1是本發明的工藝流程圖。圖2是本發明的設備裝置系統圖。圖中1-鼓風機，2-煤氣燃燒器，3-煤氣燃燒爐，4-熱煙氣高溫高壓循環風機， 5-固體熱載體預熱器，6-高溫排煙調節蝶閥，7-高溫螺旋輸送機，8-破碎機，9-粉煤螺旋輸送機，10"振動干餾床，11-振動篩分機，12-高溫斗式提升機，13-螺旋攪拌輸送機。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明，但不作為對本發明的限定。圖1、圖2所示將原煤用破碎機(8)破碎至3 6mm粒徑，通過粉煤螺旋輸送機 (9)送至振動干餾床(10)的粉煤入口處，同時經過固體熱載體預熱循環系統加熱的高溫固體熱載體通過高溫螺旋輸送機(7)把高溫固體熱載體輸送至振動干餾床(10)的固體熱載體入口處。高溫固體熱載體和粉煤在振動干餾床(10)的床層上迅速混合，高溫固體熱載體將熱量傳遞給粉煤，使粉煤中的揮發分大量析出，產生的粗煤氣在引風機的引導下通過振動干餾床(10)的粗煤氣出口進入煤氣凈化工段，凈化后的一部分煤氣通往固體熱載體預熱循環系統；煤氣凈化工段產生的煤焦油經過深加工分離出粗苯、粗酚、浙青等，浙青通過浙青改性制備黏結劑。振動干餾床(10)內高溫固體熱載體和粉煤混合振動下行，從混合物出口導出并進入下一階振動干餾床(10)或振動篩分機(11)，從振動干餾床(10)混合物出口導入振動篩分機(11)的混合物根據粒徑的懸殊在振動篩的作用下分離為粉半焦和固體熱載體。其中固體熱載體通過高溫斗式提升機(1 運往固體熱載體預熱循環系統，實現固體熱載體的循環利用；粉半焦與改性后的浙青黏結劑伴以其他添加劑經過螺旋攪拌輸送機 (13)運往成型機，壓制為型煤，二次高溫炭化制備型焦。固體熱載體預熱循環系統由鼓風機(1)、煤氣燃燒器( 、煤氣燃燒爐(；3)、熱煙氣高溫高壓循環風機G)、固體熱載體預熱器(5)、高溫排煙調節蝶閥(6)和高溫斗式提升機 (12)組成；鼓風機(1)鼓入適量空氣與凈化煤氣經過煤氣燃燒器( 點燃后于煤氣燃燒爐 (3)中燃燒，產生800 900°C煙氣通過煙氣高溫高壓循環風機(4)送入固體熱載體預熱器 (5)對固體熱載體加熱，高溫排煙調節蝶閥(6)用于控制固體熱載體預熱器( 的高溫煙氣量，進而控制古日熱載體預熱器(5)的環境溫度，加熱至700 750°C高溫固體熱載體通過高溫螺旋輸送機(7)輸送至振動干餾床(10)，從振動篩分機(11)分離出的固體熱載體通過高溫斗式提升機(1 運往固體熱載體預熱器(5)，實現固體熱載體的循環利用。
權利要求
1.低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，其特征在于，包括(a)原料煤破碎、(b) 粉煤和高溫固體熱載體混合振動干餾、(c)產物分離和循環利用、⑷干餾產物深加工四部分，其步驟如下(a)原料煤破碎將低階煤用破碎機⑶粉碎至3 6mm粒級以下；(b)粉煤和高溫固體熱載體混合振動干餾通過高溫螺旋輸送機(7)把高溫固體熱載體輸送至振動干餾床(10)，同時使用煤粉螺旋輸送機(9)把粉煤送至振動干餾床(10)，振動干餾床內高溫固體熱載體和粉煤迅速混合，高溫固體熱載體以熱傳遞、熱傳導和熱輻射形式向粉煤提供熱量，進而達到粉煤干餾熱解目的；(c)產物分離和循環利用混合干餾后的物質有粗煤氣，粉半焦和固體熱載體；(c-1)粗煤氣，通過振動干餾床(10)上端粗煤氣出口，在引風機引導下進入煤氣凈化工段；(c-2)粉半焦和固體熱載體，通過振動篩分機(11)實現粉半焦和固體熱載體分離，分離后固體熱載體通過高溫斗式提升機(1 運至固體熱載體預熱器(5)；(d)干餾產物深加工干餾產物包括粗煤氣和粉半焦；(d-Ι)粗煤氣，經過凈化工段凈化后，凈煤氣其中一部分通往固體熱載體預熱循環系統，其余部分運往合成氣工段；煤氣凈化過程中分離出焦油，通過焦油深加工制得粗酚、浙青等；浙青經過浙青改性制成黏結劑；(d-2)粉半焦，與改性后的浙青黏結劑伴以其他添加劑，經過螺旋攪拌輸送機(13)混合攪拌后，通過成型機壓制型煤，型煤二次炭化后制得型焦。
2.根據權利要求1所述的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，其特征在于上述的振動干餾床(10)包括一階干餾床和多階干餾床，具體階數取決于干餾煤種。
3.根據權利要求1和權利要求2所述的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，其特征在于上述的振動干餾床(10)上側有高溫固體熱載體入口、粉煤入口、粗煤氣出口及固體熱載體粉煤混合物出口 ；振動干餾床(10)入口端比出口端高，與水平面呈2°夾角，以便高溫固體熱載體和粉煤下行；高溫固體熱載體和粉煤進入振動干餾床(10)，在振動電機作用下，高溫固體熱載體和粉煤迅速混合，通過熱交換實現對粉煤干餾，期間產生的粗煤氣通過粗煤氣出口導出振動干餾床；高溫固體熱載體和粉煤振動下行，從混合物出口導出并進入下一階振動干餾床(10)或振動篩分機(11)。
4.根據權利要求1所述的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，其特征在于上述的固體熱載體預熱循環系統由鼓風機(1)、煤氣燃燒器O)、煤氣燃燒爐(3)、熱煙氣高溫高壓循環風機G)、固體熱載體預熱器(5)、高溫排煙調節蝶閥(6)和高溫斗式提升機(12)組成；鼓風機(1)鼓入空氣與凈化煤氣經過煤氣燃燒器( 點燃后于煤氣燃燒爐(；3)中燃燒， 產生高溫煙氣通過煙氣高溫高壓循環風機(4)送入固體熱載體預熱器( 對固體熱載體加熱，加熱后高溫固體熱載體通過高溫螺旋輸送機(7)輸送至振動干餾床(10)，從振動篩分機(11)分離出的固體熱載體通過高溫斗式提升機(1 運往固體熱載體預熱器(5)，高溫排煙調節蝶閥(6)用于控制固體熱載體預熱器(5)的高溫煙氣量。
全文摘要
低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝，工藝流程如下粉煤和高溫固體熱載體在振動干餾床內混合干餾，干餾過程產生的粗煤氣進入煤氣凈化工段，分離出的焦油通過焦油深加工和瀝青改性制得粗酚、瀝青黏結劑等，干餾產物粉半焦與瀝青黏結劑伴以其他添加劑成型壓球，二次炭化制得型焦。本發明干餾期間不發生燃燒或氧化現象，產物粉半焦灰分低，煤氣熱值高，有用組分高；固體熱載體與粉煤相對運動速度小，荒煤氣不攜帶細焦粒，避免焦油和細顆粒附著管路內壁，確保系統長期運行；固體熱載體被粉煤包圍，固體熱載體之間摩擦和碰撞幾率減少，使用壽命得到延長。本工藝是一種在技術、材料和成本等方面都可行的低階煤振動床固體熱載體熱解多聯產工藝。
文檔編號C10C3/00GK102453489SQ201010528858
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月24日 優先權日2010年10月24日
發明者武建軍 申請人:中國礦業大學