一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝及裝置的制造方法

一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝及裝置，屬于煤加工領域，該工藝是將煤粉分別送入熱載體加熱爐和低溫干餾爐，將熱載體加熱爐和低溫干餾爐產生的高溫煤灰和煙氣分離后，分離后的煤灰返回到低溫干餾爐中與預熱干燥后的粉煤混合加熱、快速干餾，低溫干餾爐產生的半焦粉一部分作為熱載體和高熱值燃料返回到熱載體加熱爐，其余的半焦粉作為產品進行收集；將分離后的惰性煙氣和干餾煤氣進行轉化。本發明具有加壓產能大、設備緊湊、熱效率高、產品煤氣熱值高，有效氣組份含量高，并能實現多用途利用、產品焦油產率高，且焦油成份好、產品結構調整靈活、設備運行安全可靠、綜合能耗和投資低、環保性能好的特點。
【專利說明】
一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝及裝置
技術領域
[0001]本發明屬于煤加工領域，涉及一種低階粉煤熱解提質加工技術，特別是涉及一種在加壓、加氫等一系列工藝條件下，對低階粉煤進行快速低溫干餾工藝和裝置。
【背景技術】
[0002]低階煤(褐煤)屬于煤化程度最低的煤種，與其他煤種相比，具有低硫、高揮發、灰分和灰熔點變化大等特征;此外，由于低階煤具有全水和內水含量高、氫氧含量高、易自燃、發熱量低，直接利用效率低，不宜長途輸送等特點，長期被視為劣質煤種，開發利用受到很大程度的限制，目前作為坑口電廠和坑口氣化原料。
[0003]通過低溫干餾可以使品質差，利用價值低的低階煤得到用途廣泛的產品。通過在隔絕空氣(非氧化氛圍下)條件下將低階煤加熱，使煤發生輕度熱解反應，最終使煤中富氫部分產物以優質液態和氣態的能源或化工原料產出。半焦產品可用作高爐噴吹料、燒結粉焦和鐵合金用焦粉，也可以加工成無煙燃料或作為合成氣原料，由于自身發熱量也大大提高，也可以燃燒發電；干餾氣可作為城市煤氣、工業燃料，可用于發電，也可用作工業原料，例如轉化制氫等;低溫干餾煤焦油可加工為發動機燃料、酚類和芳烴，酚用于生產塑料、合成纖維、醫藥等產品，蠟類可用于生產表面活性劑和洗滌劑的原料，可以滿足不同用戶的需要。
[0004]低溫干餾技術按照供熱方式可分為外熱式和內熱式。
[0005]外熱式是指供給原料煤的熱量是由設備外部傳入，但由于原料煤的導熱系數較小，導致靠近加熱設備的煤料溫度較高，離加熱設備較遠處煤料的溫度較低，不均勻的煤料溫度分布導致半焦產品質量不穩定；另外，過高的溫度還將導致焦油、揮發份的二次熱解，降低焦油的產率。
[0006]內熱式是指借助熱載體把熱量傳遞給原料煤，相比外熱式干餾技術，具有以下優占.V.1.熱載體直接加熱原料煤，熱效率高，消耗熱量較低；
2.加熱過程均勻，消除局部過熱情況，產品質量穩定；
3.干餾設備內部相比較外熱式結構簡化。
[0007]鑒于以上原因，近些年，依據外熱式開發低溫干餾技術的應用較少，內熱式低溫干餾方式應用較為廣泛。
[0008]內熱式低溫干餾技術按照熱載體類型的不同，又可分為氣體熱載體和固體熱載體兩種:氣體熱載體式是指氣體熱載體直接進入干餾設備內，穿過干餾原料煤層，把熱量傳導到煤料層。通常氣體熱載體所用氣體一般是燃燒后的高溫煙氣；固體熱載體式是指熱載體與干餾煤料相互混合，熱載體將熱量傳導給煤料，將干餾煤料加熱進行干餾過程，一般固體熱載體選用熱的半焦或者其它固體物料。
[0009]相比較固體熱載體，氣體熱載體方式具有以下缺點:
1.由于氣體熱載體必須穿過干餾煤料層，要求煤料層要有足夠的透氣性，并要求氣流分布均勻，所以要求干餾原料煤要有一定的塊度，價格成本高于原煤，相對粉煤成本較高，對原料煤的適應較差；
2.氣體熱載體與干餾物料直接接觸，導致其稀釋了低溫干餾過程的氣態產物，使得氣體體積增大，增大了處理設備的容積和輸送動力消耗。
[0010]此外常規低溫干餾工藝的不足之處還表現在:
1.多采用常壓條件下進行，一方面生產強度較低，處理能力、規模較小難以大型化，設備、管道尺寸和容積、動力輸送消耗較大;另一方面產品焦油品質較差，半焦產品質量、強度不達標，干餾煤中有效組份含量較低，熱值較低；
2.產品半焦多采用水封冷卻出焦方式，生產過程中產生大量的熄焦高溫廢水，同時向大氣中發出大量有毒有害的氣體，造成環境污染;半焦從水中撈出后，需要消耗大量煤氣燃燒烘干半焦，再次造成資源浪費;濕法干焦致使產品半焦含水量較高；
3.粉煤干燥、輸送過程中，經常發生爆炸事故，裝置安全性較差；
4.工藝裝置不能有效的實現本裝置內部外排的尾氣、副產的熱量等工藝能量的綜合合理回用，裝置能耗較高，部分后續產品加工的原輔料不能實現自給供應，需要外購，增加了裝置的運營成本；
5.工藝裝置操作不能根據產品的市場變化靈活調整各項產品的收率調整，操作彈性較小，市場適應性較差；
6.工藝裝置污染較為嚴重，不能實現煤炭的清潔，高效、合理利用加工。

【發明內容】

[0011]為了解決上述低溫干餾工藝方法中存在的各種問題，本發明公開了一種適用于高含水、高灰含量、高灰熔點的低階粉煤(褐煤)的低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝及裝置，具有加壓產能大、設備緊湊、熱效率高、產品煤氣熱值高，有效氣組份含量高，并能實現多用途利用、產品焦油產率高，且焦油成份好、產品結構調整靈活、設備運行安全可靠、綜合能耗和投資低、環保性能好的特點。
[0012]本發明通過熱載體加熱爐和低溫干餾爐耦合的方式，將一部分預熱干燥后的粉煤借助富氧空氣/氧氣的流化作用，在熱載體加熱爐內燃燒產生高溫灰渣和高溫富含0)2、他的惰性煙氣；另一部分預熱干燥后的粉煤進入低溫干餾爐進行干餾，產生半焦粉、高溫灰渣和干餾煤氣，產生的燃燒熱值較高的半焦粉一部分作為產品進行銷售，另一部分半焦粉因燃燒熱值較高進入到熱載體加熱爐，既可以作為循環物料、固體熱載體，又可以作為爐膛燃料，強化熱載體加熱爐的流化、傳質、傳熱效果，熱載體加熱爐和低溫干餾爐內的高溫灰渣作為固體熱載體經回收進入低溫干餾爐中與原料粉煤混合加熱;熱載體加熱爐中產生的高溫富含CO2、N2的惰性煙氣不與干餾物料直接接觸，而是通過多次熱交換的方式回收熱量，分別用于原、輔料預熱、干燥、副產蒸汽、煤倉沖壓、輸送載氣等用途，進而降低能耗;低溫干餾爐中產生的干餾煤氣分別通過冷卻分離器，焦油捕集器分離煤氣中的產品焦油;脫除焦油后的煤氣通過變換，脫硫、脫碳凈化后，提取氫氣后，可以作為本裝置的低溫干餾過程中的原料氫氣，還可以作為產品焦油加氫精制和加氫改質用氫，提氫后的干餾煤氣可用于民用煤氣，或者化工產品加工原料使用。低溫干餾過程通過本發明的工藝和裝置能夠實現快速熱解，通過降低氣固返混可以解決由于二次熱解而導致液體產品減少的問題，干餾過程中通入本發明工藝和裝置自給的氫氣，可以提高產品焦油品質。干餾產生的煤氣產品提取焦油后，一部分可以作為低溫干餾爐反應溫度的控制手段配入低溫干餾爐，另一部分煤氣進一步凈化后提氫后，一部分氫氣可以用來滿足本發明工藝和裝置的氫氣用量;另一部分氫氣可以用做本發明中的干餾產品焦油后續加氫精制和加氫改質加工使用，生產輕質燃料油產品。另外，本發明的工藝和裝置針對低溫干餾過程在固固傳熱、干燥預熱、氣固冷卻、固渣可控性連續密封輸送等方面都進行了優化和加強。
[0013]本發明的技術方案是這樣實現的:
一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝，一部分預熱干燥后的粉煤進入到熱載體加熱爐，在富氧空氣/氧氣的助燃、流化作用下參與燃燒，另一部分預熱干燥后的粉煤直接進入低溫干餾爐參與熱解;熱載體加熱爐產生的高溫煤灰和煙氣經氣固分離后，分離下來的高溫煤灰作為循環熱載體進入低溫干餾爐，與預熱干燥后的粉煤混合加熱，在氫氣的參與下實現粉煤在500-650°C、加壓、加氫條件下的快速干餾;低溫干餾爐產生的半焦粉一部分作為熱載體和高熱值燃料返回到熱載體加熱爐，其余的半焦粉作為產品進行收集;低溫干餾爐產生的干餾煤氣經氣固分離后，分離下來的高溫灰渣作為循環熱源進入低溫干餾爐參與干餾過程，分離下來的干餾煤氣經處理得到產品焦油、氫氣、民用煤氣中的一種或多種。
[0014]作為一種優選實施方式，熱載體加熱爐上設有上下兩個富氧空氣/氧氣進口，熱載體加熱爐中粉煤和兩個富氧空氣/氧氣進口位于熱載體加熱爐的下部，且兩個富氧空氣/氧氣進口均位于粉煤進口的下方;低溫干餾爐中分離下來的高溫灰渣的進口位于粉煤進口的上方，粉煤進口位于氫氣進口的上方。
[0015]本發明還公開了一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾裝置，包括:粉煤預熱干燥器、粉煤輸煤給料系統、熱載體加熱爐、低溫干餾爐、連續排渣系統、半焦粉冷卻系統、流動式密封輸料裝置、氣固分離器組I和Π;在粉煤預熱干燥器上設有粉煤進口、煙氣出口和灰渣出口，粉煤預熱干燥器的灰渣出口通過粉煤輸煤給料系統與熱載體加熱爐的粉煤進口連通，熱載體加熱爐上還設有進氣口、煙氣出口、循環半焦粉進口、灰渣出口，熱載體加熱爐的灰渣出口與連續排渣系統連通，熱載體加熱爐的煙氣出口與氣固分離器組I的煙氣進口連通，氣固分離器組I的煙氣出口與換熱組件連通，氣固分離器組I底部的灰渣出口與低溫干餾爐的第一灰渣進口連通，熱載體加熱爐的循環半焦粉進口通過流動式密封輸料裝置與低溫干餾爐的循環半焦粉出口連通，低溫干餾爐上還設有進料口、第二灰渣進口、煙氣出口、氫氣進口和卸料口，低溫干餾爐的進料口與粉煤輸煤給料系統連通，低溫干餾爐的煙氣出口與氣固分離器組Π的煙氣進口連通，氣固分離器組Π的干餾煤氣出口與煤氣處理單元連通，氣固分離器組Π的灰渣出口與低溫干餾爐的第二灰渣進口連通，低溫干餾爐的卸料口與半焦粉冷卻系統連通。
[0016]作為一種優選實施方式，熱載體加熱爐底部設有布風板，在熱載體加熱爐側壁上設有上下兩個進氣口，兩個進氣口分別位于布風板的上下兩側，熱載體加熱爐上的粉煤進口位于兩個進氣口的上方;低溫干餾爐上對稱設有第一進料口和第二進料口，低溫干餾爐自上而下由粉煤熱載體混合加熱段、低溫干餾段和產品收集段三部分組成，第一灰渣進口、第二灰渣進口、第一進料口和第二進料口位于粉煤熱載體混合加熱段，且粉煤熱載體混合加熱段內設有用于分散、混合物料的擋板，第一灰渣進口和第二灰渣進口位于第一進料口和第二進料口的上方，氫氣進口位于低溫干餾段，低溫干餾爐的循環半焦粉出口位于產品收集段。
[0017]作為一種優選實施方式，熱載體加熱爐上的循環半焦粉進口位于低溫干餾爐的循環半焦粉出口的上方，流動式密封輸料裝置與水平面的夾角為30-60°，并在流動式密封輸料裝置上設有氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置。
[0018]作為一種優選實施方式，所述粉煤輸煤給料系統是由依次連通的粉煤儲倉、粉煤變壓倉和粉煤給料倉組成的，粉煤預熱干燥器的灰渣出口與粉煤儲倉的灰渣進口連通，粉煤給料倉的出料口與熱載體加熱爐的粉煤進口連通。所述粉煤輸煤給料系統中所用的沖壓氣和粉煤載氣均回用熱載體加熱爐燃燒后的煙氣;也可以采用本發明中配套的富氧空氣/氧氣發生裝置(或空分裝置)副產的氮氣作為粉煤沖壓氣和/或載氣。當然，具體設置視具體工藝配置規格情況而定，并不僅限于所列舉選用的煙氣。
[0019]作為一種優選實施方式，所述換熱組件包括依次連通的煙氣換熱器、循環氣預熱器、氫氣預熱器和富氧空氣預熱器構成的，煙氣換熱器的煙氣進口與氣固分離器組I的煙氣出口連通。
[0020]作為一種優選實施方式，所述煤氣處理單元包括焦油分離器和焦油捕集器，氣固分離器組Π的干餾煤氣出口與焦油分離器的進氣口連通，焦油分離器的出氣口與焦油捕集器的進氣口連通，焦油分離器和焦油捕集器的焦油出口與焦油產品深加工單元相連接，焦油捕集器的出氣口與煤氣處理單元相連接。
[0021 ]優選地，低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾裝置還包括原料粉煤氣固分離器組，原料粉煤氣固分離器組的進料口與粉煤預熱干燥器的煙氣出口連通，原料粉煤氣固分離器組的煙氣出口與大氣相通，原料粉煤氣固分離器組的出料口與粉煤儲倉的灰渣進口連通。
[0022]較佳地，熱載體加熱爐的爐壁是由從外及內依次是承壓外殼、絕熱材料、耐磨材料三層材質復合而成的，外部承壓外殼可采用碳鋼材質。當然，本裝置中的其他設備也可以采用這種或類似的結構形式。
[0023]本發明中的連續排渣系統和半焦粉冷卻系統可以有多種現有技術實現。作為一種優選地連續排渣系統可以包括灰渣變壓倉、灰渣冷卻器、灰渣分離器、灰渣惰氣風機、灰渣惰氣換熱器，灰渣變壓倉的進料口與熱載體加熱爐的灰渣出口連通;灰渣冷卻器的進料口與灰渣變壓倉的出料口連通;灰渣分離器的煙氣進口與灰渣冷卻器的煙氣出口連通，灰渣分離器的出料口與灰渣冷卻器的返料進口連通;灰渣惰氣風機的進氣口與惰性氣體氣源連通，灰渣惰氣風機的出氣口與灰渣冷卻器的惰性氣體進口連通;灰渣惰氣換熱器的惰性氣體進口與灰渣分離器的惰性氣體出口連通，灰渣惰氣換熱器的惰性氣體出口與灰渣惰氣風機的進氣口連通。而半焦粉冷卻系統也可以采用類似設計，包括半焦粉變壓倉、半焦粉冷卻器、半焦粉分離器、產品惰氣風機、產品惰氣換熱器，半焦粉變壓倉的進料口與低溫干餾爐的卸料口連通;半焦粉冷卻器的進料口與半焦粉變壓倉的出料口連通;半焦粉分離器的煙氣進口與半焦粉冷卻器的煙氣出口連通，半焦粉分離器的出料口與半焦粉冷卻器的返料進口連通;產品惰氣風機的進氣口與惰性氣體氣源連通，產品惰氣風機的出氣口與半焦粉冷卻器的惰性氣體進口連通;產品惰氣換熱器的惰性氣體進口與半焦粉分離器的惰性氣體出口連通，產品惰氣換熱器的惰性氣體出口與產品惰氣風機的進氣口連通。灰渣或半焦粉由渣口順重力場方向沿擋板通道下落，從灰渣冷卻器或半焦粉冷卻器底部進入的低溫惰性氣體作為流化風和冷卻介質沿擋板通道逆重力場而上，氣固之間產生接觸式換熱，從而降低了灰渣或者半焦粉產品的溫度，吸收了熱量的惰性氣體通過灰渣或半焦粉分離器脫除氣相中夾帶顆粒后將熱量傳遞給脫鹽水產生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由灰渣惰氣風機或產品惰氣風機鼓入灰渣或半焦粉冷卻器繼續冷卻灰渣或者半焦粉，繼續完成冷卻循環。還可以在灰渣冷卻器和半焦粉冷卻器內分別設有擋板，該擋板可以是直板、圓弧板或折彎板等形狀;這種設計不僅增加了氣固的停留時間，而且擋板通道內氣流擾動得到強化，傳熱系數較大，進而提高了固體顆粒的冷卻效果，另外這種惰性氣體冷卻灰渣或半焦粉的方式，克服了長期以來出爐的灰渣或半焦直接用水冷卻所帶來的半焦產品含水量高，增加運輸成本的同時還需要另外干燥;耗水量大;冷渣水或冷焦水環境污染問題沒法根本解決等問題。另外，采用惰性氣體冷卻半焦粉的技術，可提高產品半焦的品質，預期可節能(10-15)%，理論水耗可減少30%以上，半焦含水可減少到(3-5)%以下，半焦收率將提高(3-4)%左右。如果綜合考慮帶水運輸費用，節能效益、環境效益和經濟效益將十分顯著。灰渣或者半焦粉冷卻器的惰性冷卻介質可以是本發明工藝中配套的富氧空氣(或氧氣)發生裝置(或空分)副產的冷氮氣，也可以回用本發明工藝中冷卻后的煙氣。
[0024]在本發明中，通過提高工藝、裝置的壓力，可以提高氣固間、固固間傳熱系數;減小設備尺寸、裝置規模，鋼材消耗和后序氣體壓縮輸送功耗。裝置內部無移動部件，內附設絕熱、耐磨兩層襯里，外部承壓外殼可采用碳鋼材質。50-100循環倍率，混合均勻，近乎恒溫操作。
[0025]在本發明中，由于采用氣體熱載體和固體熱載體相結合的原理進行設計，并且氣體熱載體的熱量利用方式不是采取常規低溫干餾技術直接接觸式的加熱方式，而是通過將高溫煙氣載氣(包括循環干餾煤氣、原料氫氣、富氧空氣/氧氣及原料粉煤等低溫干餾的原、輔料)間接預熱，既實現了高溫煙氣的能量綜合回收利用，降低了發明的能耗，同時避免了常規氣體熱載體低溫干餾技術熱載體煙氣對于干餾煤氣的稀釋過程，干餾煤氣熱值較低等諸多問題的發生，所以本發明的熱載體加熱爐既可用選用空氣，又可以選用純氧氣進行配置，富氧空氣/氧氣作為熱載體加熱爐的助燃劑和流化氣體，從熱載體加熱爐的中下部(燃燒段)和底部通入。
[0026]在本發明中，粉煤預熱干燥器采用的是流化床直接加熱方式，其中來自熱載體加熱爐燃燒產生的富含(》2、犯的惰性煙氣既是加熱干燥氣體，又是流化氣體;該煙氣通過多次換熱降溫，將粉煤預熱干燥器中原料粉煤的溫度控制在100-200°C之間，具體溫度數值依據不同低階煤的特性確定，這樣可以保證干燥是一個物理過程，既脫除了水分，又避免了粉煤中的揮發份和焦油析出和生成。粉煤預熱干燥器正壓操作，避免空氣漏入;將粉煤預熱干燥器中的含氧量控制在較低水平;加之來自熱載體加熱爐的燃燒后的煙氣屬于惰性氣體，以上諸多因素決定本發明中的預熱干燥器不具備粉煤爆炸條件，相比較其它設備具有較高的安全性。粉煤預熱干燥器排放的氣體主要是含有一定量水蒸汽的惰性熱煙氣，并無煤裂解或者熱解分解的有機物或者其它有害氣體污染物，對環境友好。預熱干燥器出口煙氣可根據工藝要求增設多級氣固分離裝置。
[0027]在本發明中，煙氣預熱后的富氧空氣/氧氣一部分作為助燃劑從熱載體加熱爐中下部通入;另一部分作為流化氣體從熱載體加熱爐底部風室通入，通過布風板(可以采用風帽型布氣、密孔板型布氣等形式)流化熱載體加熱爐內物料。為保證熱載體加熱爐內部建立良好的氣固流化狀態，防止固渣爐內累積，在其底部設有灰渣出口，連續外排大顆粒灰渣。
[0028]在本發明中，熱載體加熱爐中的原料包括原料粉煤，和通過流動式密封輸料裝置從低溫干餾爐循環回來的半焦粉，由于半焦粉相比較原料粉煤熱值較高，增加循環返回的半焦粉量可以減少熱載體加熱爐的原料粉煤的消耗，從而可以提高低溫干餾焦油、干餾煤氣產品量，降低半焦粉產品量;相應地，也可以通過減少循環半焦粉返回量，以增加半焦粉產品量，減少煤焦油、干餾煤氣產量。產品結構靈活調整優勢明顯，可以適應波動的市場環境下對產品的需求變化。
[0029]在本發明中，低溫干餾爐自上而下由粉煤熱載體混合加熱段、低溫干餾段和產品收集段三部分組成。來自熱載體加熱爐的高溫灰渣與原料粉煤的強烈均勻混合加熱過程，是通過在粉煤熱載體混合加熱段設置多組擋板實現的，粉煤、高溫灰渣在重力場的作用下高速下落，通過擋板的作用發生多次的分散、混合過程后，強化了氣固、固固傳熱效果，固體熱載體高溫灰渣同原料粉煤之間快速、有效的預混換熱，使得粉煤可以快速被加熱，進入低溫干餾階段，并在低溫干餾階段通入氫氣(氫氣可以由本發明后序工段提供)。其優勢特點為:一方面，由于粉煤在重力場作用下快速下落，停留時間較短，氣固返混較弱，僅以數秒鐘就可以完成快速干餾，同時反應溫度較低，就可以避免干餾產品焦油發生二次熱解反應，從而避免影響焦油產品的收率;另一方面，粉煤在氫氣氛圍下快速干餾，可以最大程度的從粉煤中獲取苯、甲苯、二甲苯和酚類等液態輕質芳烴和輕質油，同時可以得到富甲烷的高熱值煤氣，與傳統低溫干餾技術相比，由于氫氣的參與，本發明的低溫干餾爐段的液態產率高達16-26%，其中輕質組份又占很大比例，品質較高，可以實現氣相、液相和固相產品產率、品質的優化。低溫干餾段反應生成的半焦粉掉落至半焦粉收集段，一部分半焦粉可以加熱熱載體，循環返回熱載體加熱爐為燃燒提供熱量;另一部分的半焦粉作為產品排出后，經冷卻系統冷卻處理后外運。
[0030]在本發明中，低溫干餾爐原料粉煤的加料采用對置式進料，保證干餾粉煤與高溫熱渣均勻給料混合加熱。
[0031]在本發明中，低溫干餾爐的溫度控制，分別通過調整富氧空氣/純氧量以調整加熱熱載體熱源(高溫灰渣和高溫富含C02、N2的惰性煙氣)溫度的間接調整方式和/或采用回用循環低溫干餾爐中的高溫灰渣和干餾煤氣直接溫度調節的方式，實現本發明干餾過程對溫度操作的靈活性，保證產品的質量。
[0032]在本發明中，熱載體加熱爐燃燒產生的高溫富含C02、N2的惰性煙氣，在本發明中該煙氣與低溫干餾物料換熱方式屬于間接換熱，不屬于直接接觸式換熱，相比較傳統氣體熱載體式低溫干餾過程，具有干餾煤氣成分好，甲烷、氫氣、CO及其它烴類等有效成分含量高，氣體熱值及利用價值較高;處理設備緊湊;輸送設備動力消耗較低等優點。
[0033]在本發明中，熱載體加熱爐燃燒產生的高溫富含C02、N2的惰性煙氣，經過加壓后用于粉煤變壓倉等需要變壓設備的充壓氣，還用作原料粉煤密相輸送的載氣，實現帶壓輸送固體，具有安全性和可靠性。
[0034]在本發明中，流動式密封輸料裝置采用的是非機械式方式，在流動式密封輸料裝置上設有氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置，流動式密封輸料裝置與水平面的夾角為30-60°，并熱載體加熱爐上的循環半焦粉進口位于低溫干餾爐的循環半焦粉出口的上方。本裝置內無任何機械轉動部件，機構簡單、堅固耐用無需備件、能夠根據循環回路壓力變化自動平衡固體顆粒循環量大小、運行可靠的特點，相比較機械式輸料裝置更適用于高溫、高壓條件下，閥內流經又是固體顆粒的操作條件。其在本發明中的作用為:一是循環物料從裝置一側連續穩定的返回另一側裝置;二是循環物料可以防止裝置內高壓煙氣、氧氣反串進入另一側造成煙氣短路，破壞裝置內部正常氣固兩相流動，以及爐內正常的燃燒和傳熱;三是在流動式密封輸料裝置上設有氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置，可以防止非正常工況時(包括流動式密封輸料裝置意外失效時)氧氣逆向竄入非燃燒區域時，緊急切斷工藝物料，避免發生爆炸的可能性，為本發明裝置提供多重保護，提高了發明裝置的安全性；四是具有靈活的調節和控制循環物料量的能力，保證本發明裝置的運行效率和安全性。
[0035]本發明中的氣固分離設備，可以根據具體生產要求串聯多級氣固分離器。綜合考慮工藝壓力、溫度等因素，氣固分離器種類或方式可有多種選擇，例如熱載體加熱爐出口煙氣和灰渣的分離可以選擇耐高溫、高壓的陶瓷過濾器或金屬合金過濾器，不必拘泥于本發明。
[0036]本發明中，分離過焦油產品的干餾煤氣，通過后序工段，包括變換、冷卻、凈化，提氫工段后，氫氣用于本裝置使用和焦油后續產品的深加工;提氫后的工藝氣作為本裝置的加熱燃料，例如加壓后返回熱載體加熱爐作為燃料氣使用，或者作為民用煤氣，也可以作為化工產品合成的原料氣。
[0037]富氫氣氛圍下低溫干餾所用原料氫氣、焦油加氫精制和加氫改質用氫皆為本發明工藝和裝置下提取煤種富氫組份原料干餾后分離自給。在本發明中，通過回用干餾產生的半焦粉和高熱值煤氣作為潔凈燃料，既可以減少直接燃燒原料粉煤造成的環境污染和能源浪費，又增加了產品產量，從而實現了煤炭資源的潔凈、高效、合理綜合加工應用。
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為本發明實施例的工藝和裝置示意圖。
[0040]圖2為圖1熱載體加熱爐的M-M截面剖視圖。
[0041 ]圖中:1.原料粉煤氣固分離器組;2.粉煤預熱干燥器;3.粉煤儲倉;4.粉煤變壓倉；
5.粉煤給料倉;6.灰渣變壓倉;7.半焦粉變壓倉;8.富氧空氣(氧氣)預熱器;9.焦油分離器；10.循環氣預熱器;11.循環氣增壓機;12.氫氣預熱器;13.半焦粉分離器;14.低溫干餾爐布風板；15.布風板；16.焦油捕集器；17.產品惰氣換熱器；18.產品惰氣風機；19.灰渣惰氣換熱器;20.灰渣分離器;21.灰渣惰氣風機;22.氣固分離器組I; 23.煙氣換熱器;24.氣固分離器組Π ; 25.載氣增壓機;26.半焦粉冷卻器;27.灰渣冷卻器;28.熱載體加熱爐；29.低溫干餾爐;30.循環干餾煤氣增壓機;V12.氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置;281.承壓外殼;282.絕熱材料;283.耐磨材料;284.流體通道。
【具體實施方式】
[0042]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例
[0043]如圖1所示的低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾裝置，包括:粉煤預熱干燥器2、粉煤輸煤給料系統、熱載體加熱爐28、低溫干餾爐29、連續排渣系統、半焦粉冷卻系統、流動式密封輸料裝置、氣固分離器組122和氣固分離器組Π 24;其中:在粉煤預熱干燥器2上設有粉煤進口、煙氣出口和灰渣出口，粉煤預熱干燥器2的灰渣出口通過粉煤輸煤給料系統與熱載體加熱爐28的粉煤進口連通，其中，所述粉煤輸煤給料系統是由依次連通的粉煤儲倉3、粉煤變壓倉4和粉煤給料倉5組成的，粉煤預熱干燥器2的灰渣出口與粉煤儲倉3的灰渣進口連通，粉煤給料倉5的出料口與熱載體加熱爐28的粉煤進口連通，熱載體加熱爐28底部設有布風板15，在熱載體加熱爐28側壁上設有上下兩個進氣口，兩個進氣口分別位于布風板15的上下兩側，熱載體加熱爐28上的粉煤進口位于兩個進氣口的上方;熱載體加熱爐28上還設有煙氣出口、循環半焦粉進口、灰渣出口，熱載體加熱爐28的灰渣出口與連續排渣系統連通，熱載體加熱爐28的煙氣出口與氣固分離器組122的煙氣進口連通，氣固分離器組122的煙氣出口與換熱組件連通，其中，所述換熱組件包括依次連通的煙氣換熱器23、循環氣預熱器10、氫氣預熱器12和富氧空氣(氧氣)預熱器8，煙氣換熱器23的煙氣進口與氣固分離器組122的煙氣出口連通，氣固分離器組122底部的灰渣出口與低溫干餾爐29的第一灰渣進口連通，低溫干餾爐29自上而下由粉煤熱載體混合加熱段、低溫干餾段和產品收集段三部分組成，煙氣出口、第一灰渣進口、第二灰渣進口、第一進料口和第二進料口位于粉煤熱載體混合加熱段，且粉煤熱載體混合加熱段內設有用于分散、混合物料的擋板，第一灰渣進口和第二灰渣進口位于第一進料口和第二進料口的上方，且第一灰渣進口和第二灰渣進口對稱布置，第一進料口和第二進料口對稱布置，第一進料口和第二進料口分別與粉煤輸煤給料系統連通，氫氣進口位于低溫干餾段，低溫干餾爐29的循環半焦粉出口和卸料口位于產品收集段;熱載體加熱爐28的循環半焦粉進口通過流動式密封輸料裝置與低溫干餾爐29的循環半焦粉出口連通，且熱載體加熱爐28上的循環半焦粉進口高于低溫干餾爐29的循環半焦粉出口，流動式密封輸料裝置與水平面的夾角為30°，并在流動式密封輸料裝置上設有氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置，低溫干餾爐29的卸料口與半焦粉冷卻系統連通，低溫干餾爐29的煙氣出口與氣固分離器組Π 24的煙氣進口連通，氣固分離器組Π 24的灰渣出口與低溫干餾爐29的第二灰渣進口連通，氣固分離器組Π 24的干餾煤氣出口與煤氣處理單元連通，所述煤氣處理單元包括焦油分離器9和焦油捕集器16，氣固分離器組Π 24的干餾煤氣出口與焦油分離器9的進氣口連通，焦油分離器9的出氣口與焦油捕集器16的進氣口連通，焦油分離器9和焦油捕集器16的焦油出口排出的焦油通過焦油產品深加工轉成焦油深加工產品，焦油捕集器16出氣口輸出的干餾煤氣經過變換、冷卻、凈化、PSA提氫得到原料氫氣，將氫氣再處理又有不同的用途。
[0044]其中，熱載體加熱爐28是由從外及內依次是承壓外殼281、絕熱材料282、耐磨材料283三層材質復合而成的爐壁，爐壁所圍形成的空腔為流體通道284。
[0045]連續排渣系統包括灰渣變壓倉6、內設擋板的灰渣冷卻器27、灰渣分離器20、灰渣惰氣風機21、灰渣惰氣換熱器19，灰渣變壓倉6的進料口與熱載體加熱爐28的灰渣出口連通;灰渣冷卻器27的進料口與灰渣變壓倉6的出料口連通;灰渣分離器20的煙氣進口與灰渣冷卻器27的煙氣出口連通，灰渣分離器20的出料口與灰渣冷卻器27的返料進口連通;灰渣惰氣風機21的進氣口與惰性氣體氣源連通，灰渣惰氣風機21的出氣口與灰渣冷卻器27的惰性氣體進口連通;灰渣惰氣換熱器19的惰性氣體進口與灰渣分離器20的惰性氣體出口連通，灰渣惰氣換熱器19的惰性氣體出口與灰渣惰氣風機21的進氣口連通.半焦粉冷卻系統包括半焦粉變壓倉7、內設擋板的半焦粉冷卻器26、半焦粉分離器13、產品惰氣風機18、產品惰氣換熱器17，半焦粉變壓倉7的進料口與低溫干餾爐29的卸料口連通;半焦粉冷卻器26的進料口與半焦粉變壓倉7的出料口連通;半焦粉分離器13的煙氣進口與半焦粉冷卻器26的煙氣出口連通，半焦粉分離器13的出料口與半焦粉冷卻器26的返料進口連通;產品惰氣風機18的進氣口與惰性氣體氣源連通，產品惰氣風機18的出氣口與半焦粉冷卻器26的惰性氣體進口連通;產品惰氣換熱器17的惰性氣體進口與半焦粉分離器13的惰性氣體出口連通，產品惰氣換熱器17的惰性氣體出口與產品惰氣風機18的進氣口連通。
[0046]粉煤首先在粉煤預熱干燥器2中進行預熱干燥(100-200)°C，干燥后的粉煤連同經過原料粉煤氣固分離器I分離下來的煙氣中夾帶的原料粉煤送入加壓輸煤系統；加壓輸煤系統由粉煤儲倉3、粉煤變壓倉4和粉煤給料倉5組成，通過煤粉變壓倉4升、降壓操作，實現煤粉從低壓到高壓的連續輸送;原料粉煤采用經過載氣增壓機25加壓的來自熱載體加熱爐28燃燒后的惰性煙氣(開工時采用氮氣)進行沖壓和密相輸送進入熱載體加熱爐28和低溫干餾爐29，對應的給煤管線上可以開設多個通道，各個通道的進煤量可以通過流量測量及調節閥實現流量的單獨控制，上述加壓輸煤系統通過可編程控制系統(PLC)按照熱載體加熱爐28及低溫干餾爐29的操作程序要求控制。
[0047]粉煤和經過惰性煙氣預熱后的富氧空氣/氧氣通過不同管道進入熱載體加熱爐28，其中，一部分富氧空氣/氧氣作為流化氣體，從熱載體加熱爐28底部布風板15的下方的進氣口進入到熱載體加熱爐28，流化爐內物料；另一部分富氧空氣/氧氣作為助燃劑，從熱載體加熱爐28底部布風板15的上方的進氣口進入到熱載體加熱爐28參與燃燒;燃燒產生的大顆粒灰渣由熱載體加熱爐28底部的灰渣出口排入相連的連續排渣系統;熱載體加熱爐28燃燒后的高溫煙氣和灰渣經過氣固分離器組122分離，分離下來的高溫煙氣經過煙氣換熱器23、循環氣預熱器10、氫氣預熱器12和富氧空氣(氧氣)預熱器8的分段、分級熱量回收利用后，作為原料粉煤的預熱干燥、輸送載氣和沖壓氣體使用;分離下來的高溫灰渣作為低溫干餾熱載體送入低溫干餾爐29;
高溫熱載體灰渣和原料粉煤由低溫干餾爐29上部粉煤熱載體混合加熱段對置進料，通過內設的擋板實現固固快速強烈混合加熱，在重力場的作用下快速下落，通過在低溫干餾爐29上設置氫氣管道實現粉煤在氫氣氛圍中快速低溫干餾過程，以提高液態產品的產率，成倍的增加輕質芳香族化合物的比例，提高焦油產品的品質，其中該氫氣來自后序PSA提氫裝置，經過加壓、氫氣預熱器12預熱后參與干餾過程;低溫干餾爐29低溫干餾段設置有多組干餾過程溫度控制調節管線，使用冷循環干餾煤氣通過溫度調節閥實現低溫干餾過程溫度(500-650)°C的均勻、直接控制；低溫干餾爐29產品收集段的循環半焦粉出口通過流動式密封輸料裝置與熱載體加熱爐28的循環半焦粉進口相連接，將半焦粉和加熱載體循環輸送回熱載體加熱爐28;流動式密封輸料裝置上設有氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置V12，當氧含量超標、系統故障、流動式密封輸料裝置不能正常運行等非正常工藝條件情況下，緊急切斷工藝介質，防止含氧氣體竄入非氧區域引發不安全事故的發生;低溫干餾爐29產品收集段的卸料口與半焦粉冷卻系統連通，用于連續外排產品半焦粉;低溫干餾過程中產生的干餾氣相產品通過與低溫干餾爐29相連的氣固分離器組Π 24進行氣固相分離，分離下來的高溫灰渣作為熱載體返送回低溫干餾爐29;分離出的氣相首先經過焦油分離器9通過與脫鹽水間接換熱分離氣相中的焦油產品，同時副產蒸汽，分離的干餾煤氣繼續經過焦油捕集器16進行焦油二次精分離，分離下的焦油連同焦油分離器9分離下的焦油匯總進入焦油產品深加工工序；回收了焦油產品的干餾煤氣分兩部分使用:
一部分作為冷循環煤氣經過循環氣增壓機11加壓后分兩部分使用，一部分作為低溫干餾過程的溫度控制氣體，另一部分經過循環氣預熱器10加熱后作為氣固分離器組122向低溫干餾爐29輸送灰渣時的氣使用；
另一部分干餾煤氣經過變換、冷卻、凈化、PSA提氫等工序處理后得到原料氫氣，所得原料氫氣經過加壓后分兩部分使用，一部分通過氫氣預熱器12加熱后參與低溫干餾爐29的加氫快速低溫干餾過程;另一部分送往焦油產品深加工工序參與焦油加氫精制和加氫改質過程;分離氫氣后的富含甲烷等組份的煤氣一部分經過循環干餾煤氣增壓機30加壓后作為高熱值燃料氣為熱載體加壓爐28提供熱量，可減少燃燒粉煤和半焦粉的消耗，增加產品產量；另一部分加工原料送往化工產品加工工序。
[0048]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾工藝，其特征在于:一部分預熱干燥后的粉煤進入到熱載體加熱爐，在富氧空氣/氧氣的助燃、流化作用下參與燃燒，另一部分預熱干燥后的粉煤直接進入低溫干餾爐參與熱解;熱載體加熱爐產生的高溫煤灰和煙氣經氣固分離后，分離下來的高溫煤灰作為循環熱載體進入低溫干餾爐，與預熱干燥后的粉煤混合加熱，在氫氣的參與下實現粉煤在500-650°C、加壓、加氫條件下的快速干餾;低溫干餾爐產生的半焦粉一部分作為熱載體和高熱值燃料返回到熱載體加熱爐，其余的半焦粉作為產品進行收集;低溫干餾爐產生的干餾煤氣經氣固分離后，分離下來的高溫灰渣作為循環熱源進入低溫干餾爐參與干餾過程，分離下來的干餾煤氣經處理得到產品焦油、氫氣、民用煤氣中的一種或多種。2.如權利要求1所述的加氫加壓快速低溫干餾工藝，其特征在于:熱載體加熱爐上設有上下兩個富氧空氣/氧氣進口，熱載體加熱爐中粉煤和兩個富氧空氣/氧氣進口位于熱載體加熱爐的下部，且兩個富氧空氣/氧氣進口均位于粉煤進口的下方;低溫干餾爐中分離下來的高溫灰渣的進口位于粉煤進口的上方，粉煤進口位于氫氣進口的上方。3.一種低階粉煤加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于，包括:粉煤預熱干燥器、粉煤輸煤給料系統、熱載體加熱爐、低溫干餾爐、連續排渣系統、半焦粉冷卻系統、流動式密封輸料裝置、氣固分離器組I和Π ;在粉煤預熱干燥器上設有粉煤進口、煙氣出口和灰渣出口，粉煤預熱干燥器的灰渣出口通過粉煤輸煤給料系統與熱載體加熱爐的粉煤進口連通，熱載體加熱爐上還設有進氣口、煙氣出口、循環半焦粉進口、灰渣出口，熱載體加熱爐的灰渣出口與連續排渣系統連通，熱載體加熱爐的煙氣出口與氣固分離器組I的煙氣進口連通，氣固分離器組I的煙氣出口與換熱組件連通，氣固分離器組I底部的灰渣出口與低溫干餾爐的第一灰渣進口連通，熱載體加熱爐的循環半焦粉進口通過流動式密封輸料裝置與低溫干餾爐的循環半焦粉出口連通，低溫干餾爐上還設有進料口、第二灰渣進口、煙氣出口、氫氣進口和卸料口，低溫干餾爐的進料口與粉煤輸煤給料系統連通，低溫干餾爐的煙氣出口與氣固分離器組Π的煙氣進口連通，氣固分離器組Π的干餾煤氣出口與煤氣處理單元連通，氣固分離器組π的灰渣出口與低溫干餾爐的第二灰渣進口連通，低溫干餾爐的卸料口與半焦粉冷卻系統連通。4.如權利要求3所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:熱載體加熱爐底部設有布風板，在熱載體加熱爐側壁上設有上下兩個進氣口，兩個進氣口分別位于布風板的上下兩側，熱載體加熱爐上的粉煤進口位于兩個進氣口的上方;低溫干餾爐上對稱設有第一進料口和第二進料口，低溫干餾爐自上而下由粉煤熱載體混合加熱段、低溫干餾段和產品收集段三部分組成，第一灰渣進口、第二灰渣進口、第一進料口和第二進料口位于粉煤熱載體混合加熱段，且粉煤熱載體混合加熱段內設有用于分散、混合物料的擋板，第一灰渣進口和第二灰渣進口位于第一進料口和第二進料口的上方，氫氣進口位于低溫干餾段，低溫干餾爐的循環半焦粉出口位于產品收集段。5.如權利要求3所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:熱載體加熱爐上的循環半焦粉進口位于低溫干餾爐的循環半焦粉出口的上方，流動式密封輸料裝置與水平面的夾角為30-60°，并在流動式密封輸料裝置上設有氧氣分析儀表聯鎖緊急關閉裝置。6.如權利要求3所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:所述粉煤輸煤給料系統是由依次連通的粉煤儲倉、粉煤變壓倉和粉煤給料倉組成的，粉煤預熱干燥器的灰渣出口與粉煤儲倉的灰渣進口連通，粉煤給料倉的出料口與熱載體加熱爐的粉煤進口連通。7.如權利要求3所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:所述換熱組件包括依次連通的煙氣換熱器、循環氣預熱器、氫氣預熱器和富氧空氣預熱器構成的，煙氣換熱器的煙氣進口與氣固分離器組I的煙氣出口連通。8.如權利要求3所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:所述煤氣處理單元包括焦油分離器和焦油捕集器，氣固分離器組Π的干餾煤氣出口與焦油分離器的進氣口連通，焦油分離器的出氣口與焦油捕集器的進氣口連通，焦油分離器和焦油捕集器的焦油出口與焦油產品深加工單元相連接，焦油捕集器的出氣口與煤氣處理單元相連接。9.如權利要求6所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:還包括原料粉煤氣固分離器組，原料粉煤氣固分離器組的進料口與粉煤預熱干燥器的煙氣出口連通，原料粉煤氣固分離器組的煙氣出口與大氣相通，原料粉煤氣固分離器組的出料口與粉煤儲倉的灰渣進口連通。10.如權利要求3所述的加氫加壓快速低溫干餾裝置，其特征在于:熱載體加熱爐的爐壁是由從外及內依次是承壓外殼、絕熱材料、耐磨材料三層材質復合而成的。
【文檔編號】C10B53/04GK106010610SQ201610550937
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月14日
【發明人】王建冬, 劉暢, 荊宏健, 丁明公, 劉金亮, 王軼君, 牛國明, 王濤
【申請人】天脊煤化工集團股份有限公司