熱解設備和方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及熱解技術領域，具體地，設及熱解設備W及方法。
【背景技術】
[0002] 天然氣由于其清潔環保性能，是一種非常寶貴的資源，我國的能源結構特點是"多 煤、缺油、少氣"，因此煤制油和煤制氣是解決我國能源問題的出路。煤制氣工藝流程復雜、 投資規模較大，且水資源耗費量大，成為制約煤制氣發展的瓶頸。煤低溫干饋，產品可綜合 利用（油、氣、半焦），既能提高附加值，增加經濟效益，又可W減少燃煤造成的環境污染，被 認為是煤炭高效清潔利用有效的途徑。現有的用于工業生產的煤炭熱解工藝主要有我國 的Ξ江方爐、大工的固體熱載體干饋工藝和多段回轉爐熱解工藝，國外的伍德爐、魯奇Ξ段 爐、考伯斯爐W及LFC干饋技術等。一些干饋爐型對原料的粒徑要求高，只能熱解塊狀煤， 造成小顆粒物料無法充分利用，資源利用率不高并且大量堆積污染環境的問題；一些爐型 的油收率較低，而且W氣體為加熱載體，造成冷凝回收系統龐大，熱解干饋氣被沖稀，氣體 熱值低，難W進一步綜合利用等問題；一些固體熱載體的熱解爐型，則存在原料與熱載體混 合，W及熱載體再加熱返混等工序，工藝較為復雜、設備較多，制造成本和運行費用高昂。此 夕F，現有的工業熱解工藝中均W制取大量焦油為目的，熱解氣產量較少，或者熱解氣被后續 循環工藝所燃燒利用，更有甚者對煤的熱解制氣和制油程度都不夠。
[0003] 因而，目前的煤熱解工藝仍有待改進。
【發明內容】
[0004] 本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的 一個目的在于提出一種對煤粒徑要求低、將快速熱解與催化熱解技術相融合、熱解油收率 高或者無需氣、固熱載體加熱的熱解工藝。
[0005] 本發明是基于發明人的W下發現而完成的：
[0006]目前常用的煤干饋裝置之一德國魯奇Ξ段爐的工藝過程如下：由備煤工段運來的 合格裝爐煤（粒徑20-80mm)首先裝入爐頂最上部的煤倉內，再經進料口和輔助煤箱裝入干 饋爐的干燥段，與循環熱氣流逆向接觸換熱被干燥并預熱到150°C。干燥后的煤經過若干直 立管進入干饋段，與熱氣流逆向接觸被加熱到500~850°C下進行中低溫干饋生成半焦和 干饋煤氣。在下段，半焦被冷卻循環氣流冷卻到100~150°C排出，循環氣和干饋煤氣混合 物由干饋段的荒煤氣管引出，其中液態產物在后續冷凝冷卻分離系統中采出。大部分的凈 化煤氣送到干燥段和干饋段燃燒爐，有一部分直接送入半焦冷卻段，剩余煤氣外送。然而， 德國魯奇Ξ段爐對原料煤的粒度（20~80mm)和煤質要求高，原料利用率低，氣體熱載體供 熱，降低了干饋氣的熱值，致使冷凝回收系統和設備龐大，采用濕法焰焦，環保性差，且半焦 須重新干燥，且對原料煤的熱解提油不夠充分。另一種常用的LFC干饋工藝利用熱煙氣對 油頁巖顆粒原料進行干燥，采用半焦或干饋氣燃燒產生的高溫煙氣對干燥油頁巖顆粒進行 間接加熱實現熱解，得到高溫油氣和半焦，對高溫油氣進行過濾和換熱之后，進行分饋得到 汽油、柴油、重油W及干饋氣。然而，LFC干饋工藝復雜，設備多，造價高；自產低熱值煤氣難W滿足工藝需熱，需外補熱量（30%外供）；煤氣出口溫度高，載熱氣體耗量大，且對原料煤 的熱解制氣不夠充分。針對現有技術中存在的問題，本發明的發明人經過大量探索和研究， 提出了一種將快速熱解與催化熱解技術相融合，能夠實現小顆粒熱解料的熱解制氣和熱解 提油的熱解工藝，該工藝能夠顯著提高熱解氣的收率并得到一定量的熱解油，通過在熱解 反應器內部噴射添加催化劑，能夠使得催化劑與熱解料混合均勻，有利于提高催化效率。且 該工藝采用蓄熱式福射管加熱技術，無需氣、固熱載體加熱，提高了反應器的熱效率的同時 簡化了系統工藝，具有重要的社會效益、經濟效益和環境效益。
[0007] 有鑒于此，本發明提供了一種熱解設備。根據本發明的實施例，該設備包括：熱解 料斗；與熱解料斗相連的第一進料裝置；熱解反應器，其具有油氣混合物出口、熱解料進口 和半焦出口，且熱解料進口與第一進料裝置相連；催化劑加入裝置；與油氣混合物出口相 連的冷凝回收裝置和與半焦出口相連的半焦輸送機；其中，催化劑加入裝置包括：催化劑 料斗；與催化劑料斗相連的催化劑主管；與催化劑主管相連通、且穿過熱解反應器的壁并 延伸至熱解反應器的內部的催化劑支管；位于熱解反應器內部，且設置在催化劑支管上的 至少一個催化劑噴射件，W及與催化劑主管相連通的載氣遞送件。
[0008] 發明人發現，根據本發明實施例的該設備反應系統結構簡單，操作方便，且將催化 熱解與快速熱解相結合，大大提高了干饋氣（或稱可燃氣或熱解氣）產率，有足夠的氣體用 于生產液化天然氣（LNG)或液化石油氣（LPG)，經濟效益好，另外，該設備通過催化劑噴射 件向熱解反應器內加入催化劑，使得催化劑能夠與熱解料在熱解反應器內均勻地混合，有 利于提高催化效率。
[0009]根據本發明的實施例，催化劑支管為多個并沿催化劑主管的長度方向彼此平行布 置。
[0010] 根據本發明的實施例，催化劑噴射件包括催化劑噴管和設置在催化劑噴管上的噴 嘴，且噴嘴上設置有調節閥。
[0011] 根據本發明的實施例，熱解反應器內部布置有多層蓄熱式福射管，催化劑支管設 置在蓄熱式福射管的層間。
[0012] 根據本發明的實施例，載氣遞送件連接至催化劑主管的末端，優選載氣遞送件可 拆卸地連接或焊接至催化劑主管
[0013] 根據本發明的實施例，該熱解設備可W進一步包括：加料斗；與加料斗相連的第 二進料裝置；分別與第二進料裝置和蓄熱式福射管相連通的干燥裝置；分別與干燥裝置和 熱解料斗相連通的氣固分離裝置；與氣固分離裝置相連通的尾氣凈化裝置。
[0014] 根據本發明的實施例，該熱解設備可W進一步包括：分別與半焦輸送機和蓄熱式 福射管相連通的氣化爐。
[0015] 在本發明的另一個方面，本發明提供了一種利用前面所述的設備進行熱解的方 法。根據本發明的實施例，該方法包括：（1)通過第一進料裝置和催化劑加入裝置分別將熱 解料和催化劑加入熱解反應器中進行熱解反應，得到油氣混合物和半焦，其中，利用載氣遞 送件通過將載氣吹入催化劑主管，從而將催化劑加入到熱解反應器中；（2)利用冷凝回收 裝置對油氣混合物進行冷凝處理，得到熱解焦油和熱解氣；（3)利用半焦輸送機將半焦輸 出熱解反應器。該方法能夠處理粒度為2mmW下的熱解料，原料利用率高，適于推廣，且將 催化熱解與快速熱解相結合，大大提高了干饋氣的收率，并獲得一定量的熱解油，經濟效益 好，且通過催化劑噴射件加入催化劑能夠將催化劑均勻地噴灑于熱解料層中，使催化劑和 熱解料混合均勻，提高催化效率。
[0016] 根據本發明的實施例，載氣是惰性氣體，優選是氮氣。
[0017] 根據本發明的實施例，熱解料的粒度不大于2毫米，催化劑的粒度不大于0. 5毫 米。
[0018] 本發明至少具有W下有益效果：
[0019] 1)采取蓄熱式福射管下行床工藝，反應系統結構簡單，操作方便，溫度分布均勻， 加熱效果好。
[0020] 2)能夠處理粒度為2mmW下的熱解料，原料利用率高，適于推廣。
[0021] 3)采用催化劑催化快速熱解，催化熱解與快速熱解相結合，大大提高了干饋氣的 收率，并獲得一定量的熱解焦油，經濟效益好。
[0022] 4)采用催化劑對煤進行催化快速熱解時總干饋氣產率均高于侶離法干饋氣產