一種旋轉床煤催化熱解方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種旋轉床煤催化熱解方法及系統。
【背景技術】
[0002] 據國際地質學家預測，低階煤是未來可以利用的主要能源之一。低階煤占全世界 煤炭總儲量的一半以上。在未來，如何科學、合理、充分地利用低階煤資源，將對煤炭行業的 可持續發展具有重要的意義。
[0003] 低階煤通過熱解可以轉化為煤氣、焦油、半焦等產品，進而實現資源的潔凈、綜合 利用，因此受到國內外學者的廣泛重視。熱解技術已經有上百年的研宄歷史，目前煤熱解工 藝存在反應油品產率低，油品中重質組分含量高等問題。雖然學者對低階煤熱解進行了大 量研宄，但是其大部分研宄內容集中在熱解條件對熱解過程的影響上。
[0004] 中國發明專利申請CN201410103594. 9公開了一種低階煤催化解聚增油催化劑， 所述催化劑含有重鉻酸鉀、鐵鹽、甲醇、十二烷基苯磺酸鈉和水。所述催化劑雖然能提高熱 解過程的焦油產率，但該催化劑成分比較復雜，且催化劑價格較貴，另外，催化劑中的甲醇 有毒，與人體接觸會造成腐蝕等危害。該催化劑在大規模的工業應用中會造成生產成本較 高，且在儲存、制備、工業應用過程中危險性較大。
[0005] 中國發明專利申請CN201410689911. X公開了一種提高低階煤熱解煤焦油產率的 方法，所述方法包括原煤干燥、溶脹處理、熱解反應和煤焦油收集等步驟；對低階煤的熱解 工藝進行改進，使得總揮發分產率提高3-7%，煤焦油產率提高3. 4%。該方法雖然能提高 熱解過程的焦油產率，但該方法處理量較小，難以進行大規模應用。
[0006] 為提高低階煤熱解過程中的油品產率和質量，本文通過在煤熱解中加入催化劑實 現產品的定向轉化，改善焦油的品質，提高焦油收率。通過實驗研宄，探索出了較為經濟的 催化熱解方案。為旋轉床熱解提供產油率高、油質好、且成本低的催化劑及其添加量和配比 等。因此，開發新的低階煤提質工藝，為低階煤深加工提供質優價廉的化工原料成為新的研 宄方向。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術的不足，本發明提出了一種旋轉床煤催化熱解方法及系統，所述方 法及系統通過將催化劑型煤強度低和旋轉床對入料的強度要求較低的特點巧妙結合，解決 了粉煤加催化劑成型后型煤強度低、熱解過程中易粉化的問題，降低型煤熱解過程中揮發 物中的粉塵含量，進而降低焦油中的含塵量，提高焦油產率，改善焦油品質。
[0008] 所述催化劑型煤是指在粉煤成型過程中加入催化劑的型煤。
[0009] 本發明提供了一種旋轉床煤催化熱解方法。所述方法包括：原煤破碎；粉煤干燥； 粉煤、催化劑、粘結劑混料；粉煤加催化劑成型；在旋轉床熱解爐中熱解，產生焦油、半焦和 煤氣產品。
[0010] 本發明方法的操作步驟如下：
[0011] (1)原煤預處理：將原煤破碎到2mm以下，在干燥設備上進行粉煤干燥；
[0012] (2)催化劑制備：粉煤成型用催化劑選自紅土鎳礦和Fe2O3中的一種或多種，將催 化劑粉碎到〈200目占總重量的70%以上；
[0013] 相對于粉煤、催化劑和粘結劑的總重量，催化劑的添加量為3_7wt%，優選為 4-5wt% ；
[0014] (3)粉煤加催化劑成型：將干燥粉煤、催化劑、粘結劑混合，在成型機上壓制成型， 得到催化劑型煤；其中，粉煤、催化劑、粘結劑的重量百分比為75-85%、3-7%、10-18% ;
[0015] (4)催化劑型煤干燥：在干燥設備上進行型煤干燥；
[0016] (5)在旋轉床熱解爐中熱解：將所述催化劑型煤在旋轉床熱解爐的可旋轉的爐底 上均勻鋪料，隨著爐底的轉動，進行熱解、熄焦、油/氣除塵、油/氣冷卻和油/水分離處理， 得到半焦、焦油和煤氣；
[0017] 其中，在步驟（1)中，
[0018] 將粉煤干燥到水分為15%以下；
[0019] 在步驟（2)中，
[0020] 紅土鎳礦的主要成分包括10-30%的鐵、1-10%的鎳、0-0. 5%的磷；
[0021] 可以用含Fe2O3礦物（Fe A的含量大于10% )代替紅土鎳礦；
[0022] 在步驟⑶中，
[0023] 優選粉煤、催化劑、粘結劑的重量百分比為78-83 %、4-5 %、13-17 %，進一步優選 為 81%、4%、15% ;
[0024] 粘結劑可為腐殖酸鈉粘結劑；例如，可以使用腐殖酸褐煤、堿、水來制備粘結劑；
[0025] 成型壓力M5MPa ;
[0026] 在步驟⑷中，
[0027] 將型煤的水分干燥到15%以下；
[0028] 催化劑型煤干燥溫度為100_150°C ;
[0029] 在步驟（5)中，
[0030] 熱解溫度范圍為450-650 °C，優選470-570 °C ;
[0031] 旋轉床熱解要求型煤的冷壓強度>120牛/個，抗碎強度>50%。
[0032] 所述旋轉床熱解爐，是實現煤熱解的主體設備，它包括具有可旋轉爐底的旋轉床 爐體，燃氣輻射管燃燒器，以及鋪料、出料等輔助機構。旋轉床爐體為煤熱解提供反應的空 間和環境。燃氣輻射管燃燒器以熱輻射的方式提供熱解所需熱量。
[0033] 所述旋轉床熱解爐可以是蓄熱式旋轉床熱解爐，所述燃氣輻射管燃燒器可以為蓄 熱式燃氣輻射管燃燒器，通過蓄熱式燃燒器對燃氣（空氣）進行預熱，并在輻射管中高效燃 燒，以熱輻射的方式提供熱解所需熱量。蓄熱式燃氣輻射管燃燒器的熱效率達到85%以上， 更重要的是可以穩定燃燒低熱值的燃氣。
[0034] 對于這種旋轉床熱解方式，催化劑型煤在熱解過程中不采用任何熱載體，爐墻、爐 頂不動，催化劑型煤在料床上不運動、不翻滾、不攪動，隨床底作整體平面圓周運動。
[0035] 本發明還提供了一種旋轉床煤催化熱解系統。所述旋轉床煤催化熱解系統包括： 原煤倉，原煤破碎單元，粉煤干燥單元，粘結劑制備單元，催化劑制備單元，混料單元，粉煤 加催化劑成型單元，型煤干燥單元，旋轉床熱解爐熱解單元；其中，原煤破碎單元的入料口 與原煤倉的出料口相連，原煤破碎單元的出料口與粉煤干燥單元的入料口相連，粉煤干燥 單元的出料口、粘結劑制備單元的出料口、催化劑制備單元出料口均與混料單元的入料口 相連，混料單元的出料口與粉煤加催化劑成型單元的入料口相連，粉煤加催化劑成型單元 的出料口與型煤干燥單元的入料口相連，型煤干燥單元的出料口與旋轉床熱解爐熱解單元 相連。
[0036] 所述粘結劑制備單元為設置有攪拌器和加熱器的反應裝置；所述催化劑制備單元 包括破碎裝置和篩分裝置。
[0037] 有益效果
[0038] 本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性的技術效果：
[0039] 本發明采用旋轉床煤催化熱解的方法及系統，巧妙結合了催化劑型煤強度低和旋 轉床對型煤的強度要求較低的特點，催化劑型煤在旋轉床內熱解可以降低型煤的粉化率和 熱解后焦油中的塵含量。
[0040] 本發明采用旋轉床煤催化熱解的方法及系統，通過在旋轉床熱解過程中加入熱解 催化劑提高型煤熱解過程中的轉化率和熱解產品的質量，改善焦油品質。
[0041 ] 本發明采用旋轉床煤催化熱解的方法及系統，借助旋轉床對型煤的強度要求較 低，可以適當降低型煤的成型壓力，降低成型能耗，延長成型設備使用壽命。
【附圖說明】
[0042] 圖1為旋轉床煤催化熱解方法的工藝流程圖。
[0043] 圖2為旋轉床煤催化熱解系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0044]圖1為旋轉床煤催化熱解方法的工藝流程圖。根據本發明的旋轉床煤催化熱解方 法包括：
[0045] (1)原煤預處理：將低階原煤破碎到2mm以下，并將粉煤干燥到水分為15%以下；
[0046] (2)催化劑制備：粉煤成型用催化劑選自紅土鎳礦和Fe2O3中的一種或多種，將催 化劑粉碎到〈200目占70%以上；
[0047] 相對于粉煤、催化劑和粘結劑的總重量，催化劑的添加量為3_7wt%，優選為 4-5wt% ；
[0048] 紅土鎳礦的主要成分包括10-30%的鐵、1-10%的鎳，0-0. 5%的磷；
[0049] 可以用含Fe2O3礦物代替紅土鎳礦，含Fe 203礦物中的Fe 203的含量大于10% ; [0050] (3)粉煤加催化劑成型：將干燥粉煤、催化劑、粘結劑按一定比例混料，在成型機 上設定成型壓力，壓制成型，得到催化劑型煤；
[0051] 粉煤、催化劑、粘結劑的重量百分比為75-85 %、3-7 %、10-18 %，優選為78-83 %、 4-5%、13-17% ;進一步優選為 81%、4%、15% ;
[0052] 成型壓力M5MPa ;
[0053] (4)催化劑型煤干燥：在干燥設備上進行型煤干燥，干燥溫度100-150 °C，干燥型 煤的水分在15%以下；
[0054] (5)在旋轉床熱解爐中熱解：將所述催化劑型煤在旋轉床熱解爐的可旋轉的爐底 上均勻鋪料，隨著爐底的轉動，進行熱解、熄焦、油/氣除塵、油/氣冷卻和油/水分離處理， 得到半焦、焦油和煤氣；熱解溫度范圍為450-650°C，優選470-570°C ;旋轉床熱解要求型煤 的冷壓強度>120牛/個，抗碎強度>50%。
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