一種具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方法，屬于化工技術領 域，特別涉及低階煤或油頁巖熱解提質技術。
【背景技術】
[0002] 低階煤（長焰煤、褐煤、不黏煤、弱黏煤）及油頁巖熱解提質是實現低階煤分級高 效利用的有效手段之一。但現有熱解工藝中，主要存在的問題為：傳統的氣體熱載體熱解工 藝，物料與載氣逆流運動，物料厚度較大，由于低階煤及油頁巖的受熱碎裂和粉化特性，使 床層壓降大大增加，熱載體難以透過物料而無法實現較快速的熱解過程。若增大載氣入口 壓力，則氣體的劇烈運動使焦油中含塵量增加，干燥基灰分可達10%~20%，焦油品質急 劇變差；間接加熱的固定床熱解工藝由于氣體由低溫區流向高溫區，揮發分存在較嚴重的 二次反應，焦油收率較低。焦油收率低和焦油中塵含量過高，是當前低階煤或油頁巖提質過 程的核心問題，因此，傳統低階煤及油頁巖熱解的方法亟需改進。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了克服【背景技術】的不足，本發明提供一種具有較高焦油收率的 低階煤熱提質方法。
[0004] 為達到上述目的，本發明的具有較高焦油收率的低階煤熱提質方法解決方案是：
[0005] 本發明屬于氣體熱載體工藝，在具有燃燒室（熱端）、碳化室和集氣室（冷端）組 合單元的移動床反應器中，冷、熱兩端的距離為50~80cm，煤料自上而下運動，氣體熱載體 由燃燒室（熱端）徑向穿透碳化室中的煤料并進入集氣室（冷端），熱載體氣體與煤料進 行氣-固間的快速換熱，氣體熱載體溫度迅速由500~800°C冷卻到80~120°C。煤料被 加熱發生低溫熱解，煤料的升溫速率介于50°C /min~600°C /min。冷端和熱端的溫度梯度 介于600°C /m~1540°C /m之間。熱解產生的油氣混合物與熱載體氣體一同由碳化室冷端 的集氣室被引出并冷卻。本發明的焦油收率可達格金干餾實驗的70~85%，焦油灰分含 量小于0. 1%。本發明的燃燒室（熱端）、碳化室和集氣室（冷端）組合單元可以有單獨排 布、同側排布、對側排布方式。
[0006] 本發明的特征在于：熱解產生的油氣和熱載體迅速穿過具有平均為600°C /m的徑 向溫度梯度的煤料，由高溫區域（熱端）向低溫區域（冷端）流動，及時避免了顯著的二次 裂解，提高焦油收率。另一方面，采用氣體熱載體徑向穿透煤層，熱載體將熱量橫向短距離 傳遞給內部煤料，提高了傳熱效果，同時可顯著減少料層阻力，減少粉化半焦帶出，降低焦 油灰分含量。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱提質方法實施例1示意圖
[0008] 圖2為本發明具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱提質方法實施例2示意圖
[0009] 圖3為本發明具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱提質方法實施例3示意圖
[0010] 附圖標記：燃燒室1、碳化室2、集氣室3
【具體實施方式】
[0011] 顯然，本領域技術人員基于本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發明的 保護范圍。
[0012] 實施例1
[0013] 實施例1示意見圖1。物料為長焰煤。燃燒室1 (熱端）、碳化室2和集氣室3 (冷 端）組合單元布置方式為單獨排布。此移動床反應器中，冷、熱兩端的距離為50cm，煤料 自上而下運動，氣體熱載體由燃燒室1 (熱端）徑向穿透碳化室2中的煤料并進入集氣室 3 (冷端），熱載體氣體與煤料進行氣-固間的快速換熱，氣體熱載體溫度迅速由800°C冷卻 至Ij 120°C。煤料被加熱發生低溫熱解，煤料的升溫速率介于50°C /min~600°C /min。冷端 和熱端的溫度梯度為800°C /m。熱解產生的油氣混合物與熱載體氣體一同由碳化室2冷端 的集氣室3被引出并冷卻。焦油產品分析結果見表1。所得焦油的收率為7. 37%，是格金 收率的84. 22% (干燥基格金焦油收率為8. 75wt. % )，比常規固定床油收率高2. 5%。焦 油的干燥基灰分含量為〇. 05 %。
[0014] 實施例2
[0015] 實施例2示意見圖2。物料為褐煤。燃燒室1 (熱端）、碳化室2和集氣室3 (冷端） 組合單元布置方式為同側排布。此移動床反應器中，冷、熱兩端的距離為60cm，煤料自上而 下運動，氣體熱載體由燃燒室1 (熱端）徑向穿透碳化室2中的煤料并進入集氣室3 (冷端）， 熱載體氣體與煤料進行氣-固間的快速換熱，氣體熱載體溫度迅速由800°C冷卻到120°C。 煤料被加熱發生低溫熱解，煤料的升溫速率介于50°C /min~500°C /min。冷端和熱端的溫 度梯度為700°C /m。熱解產生的油氣混合物與熱載體氣體分別由兩個同側排布的碳化室2 進入冷端的集氣室3,匯合后引出并冷卻。焦油產率分析結果具體見表1。
[0016] 實施例3
[0017] 實施例3示意見圖3。物料為油頁巖。燃燒室1 (熱端）、碳化室2和集氣室3 (冷 端）組合單元布置方式為對側排布。此移動床反應器中，冷、熱兩端的距離為60cm，煤料 自上而下運動，氣體熱載體由燃燒室1 (熱端）徑向穿透碳化室2中的煤料并進入集氣室 3 (冷端），熱載體氣體與煤料進行氣-固間的快速換熱，氣體熱載體溫度迅速由800°C冷卻 至Ij 120°C。煤料被加熱發生低溫熱解，煤料的升溫速率介于50°C /min~500°C /min。冷端 和熱端的溫度梯度為700°C /m。熱解產生的油氣混合物與熱載體氣體分別由兩個對側排布 的碳化室2進入中心冷端的集氣室3,匯合后引出并冷卻。焦油產率分析結果具體見表1。
[0018] 表1 :實施例
[0019]
[0020] 如上所述，對本發明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發 明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這 樣的變形例也全部包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方法，在具有燃燒室（熱端）、碳化室 和集氣室（冷端）的移動床反應器中，氣體熱載體由燃燒室熱端橫穿透碳化室中的煤料進 入集氣室冷端。體熱載體夾帶熱解氣形成從熱端到冷端的運動路徑，且運動方向與煤料垂 直。2. 根據權利要求1所描述的具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方法，熱解揮發 性產物被載氣由高溫的燃燒室壁迅速橫向通過煤料，帶至集氣室（冷端），使焦油避免了嚴 重的二次裂解，保證其收率。3. 根據權利要求1和權利要求2所描述的具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方 法，煤料在碳化室中自上而下緩慢移動，煤料在燃燒室壁（熱端）與集氣室壁間被氣體熱載 體加熱發生中低溫熱解，熱解氣垂直于煤料運動方向進入集氣室（冷端）后被迅速導出碳 化室。4. 根據權利要求1和權利要求2所描述的具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解 方法，氣體熱載體溫度迅速由500~800°C冷卻到80~120°C ;冷、熱兩端的溫度梯度在 600°C /m ~1540°C /m 之間。5. 根據權利要求1所描述的具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方法，冷熱兩 端的距離為50~80cm，煤料被中間的集氣室分為兩個徑向厚度為50~80cm的較薄的煤 料層，床層壓降小，載氣可快速平穩穿過床層，傳熱時間比常規固定床熱解時間縮短20~ 40%〇6. 根據權利要求1和權利要求2所描述的具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方 法，高溫氣體徑向穿過煤料，發生氣-固間的快速換熱使煤料迅速升溫并熱解，徑向煤料的 升溫速率在50°C /min~600°C /min。7. 根據權利要求1和權利要求2所描述的具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方 法，焦油收率可達格金干餾實驗的70%~85%，焦油灰分含量小于0. 1%。
【專利摘要】一種具有較高焦油收率的低階煤或油頁巖熱解方法，適用于以獲得高收率焦油為目的低階煤移動床的熱提質過程。本方法為氣體熱載體工藝，高溫氣體自碳化室熱端的燃燒室橫穿過煤料向集氣室冷端流動，熱載體氣體與煤料進行氣-固間的快速換熱，煤料被加熱發生低溫熱解。熱解產生的油氣混合物與熱載體氣體一同由碳化室冷端的集氣室被引出。本發明的特征在于：熱解產生的油氣和熱載體迅速穿過具有平均為600℃/m的徑向溫度梯度的煤料，由高溫區域向低溫區域流動，及時避免了顯著的二次裂解。另一方面，該方法采用氣體熱載體徑向穿透煤層，熱載體將熱量橫向短距離傳遞給內部煤料，可顯著減少料層阻力，減少粉化半焦帶出，提高傳熱效率。
【IPC分類】C10B53/06, C10B49/06, C10B53/00
【公開號】CN105018116
【申請號】CN201510397018
【發明人】初茉, 郭二衛, 曲洋
【申請人】中國礦業大學(北京)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月8日