一种固体热载体干馏装置及其干馏方法.pdf

本发明公开一种固体热载体干馏装置及其干馏方法。干馏装置的混合室设有投料口且其内交错设有三角形折混板，干馏室设有多层角状盒，角状盒内设有导出孔并经挥发份通道与沉降室连通，干馏固体产物室下部设有出料口，在沉降室远离挥发份通道接口的上部设有油气出口且底部设有粉尘出口。干馏方法为干馏原料与固体热载体自投料口进入混合室并经三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层，干馏原料在干馏室内升温热解释放出挥发份进入角状盒经导出孔过挥发份通道进入沉降室，干馏固体产物自出料口排出，挥发份进入沉降室后气固分离分别由油气出口和粉尘出口排出。本发明具有动力消耗低、设备磨损小、气固分离效果好、资源利用率高的特点。

权利要求书
1.  一种固体热载体干馏装置，其特征在于包括混合室（1）、干馏室（2）、干馏固体产物室（3）、沉降室（4），所述混合室（1）设置于干馏室（2）上部并相互连通，所述干馏固体产物室（3）设置于干馏室（2）下部并相互连通，所述沉降室（4）设置于干馏固体产物室（3）两侧，所述混合室（1）上部设置有投料口（11），所述混合室（1）内自上而下依次交错设置有多个三角形折混板（12），所述干馏室（2）内设置有多个角状盒（21），所述干馏室（2）于角状盒（21）内的上部设置有与外部连通的导出孔（22），所述导出孔（22）通过挥发份通道（5）与沉降室（4）连通，所述沉降室（4）体积远大于挥发份通道（5），所述干馏固体产物室（3）下部设置有出料口（31），所述沉降室（4）在远离挥发份通道（5）接口的上部设置有油气出口（41）且底部设置有粉尘出口（42）。

2.  根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于所述混合室（1）和/或干馏室（2）为长方体或正方体结构，所述三角形折混板（12）两端与混合室（1）两侧壁连接和/或所述角状盒（21）两端与干馏室（2）两侧壁连接。

3.  根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于所述角状盒（21）为“Λ”形或“Λ”形加下部两侧挡板结构。

4.  根据权利要求1或3所述的干馏装置，其特征在于所述角状盒（21）在干馏室（2）自上而下依次错位排列。

5.  根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于所述沉降室（4）内部在挥发份通道（5）接口与油气出口（41）间设置有折流板（6）。

6.  根据权利要求5所述的干馏装置，其特征在于所述沉降室（4）呈“W”形结构且底部设置有粉尘出口（42），所述粉尘出口（42）设置有阀门（43），所述沉降室（4）自阀门（43）向上设置有上部开口的下折流板（61），所述沉降室（4）在下折流板（61）两侧与挥发份通道（5）接口和油气出口（41）间顶部分别设置有向下且下部开口的上折流板（62）。

7.  根据权利要求1、2、3、5或6所述的干馏装置，其特征在于所述沉降室（4）和/或挥发份通道（5）外壁设置有保温层。

8.  一种基于权利要求1至7任一所述的固体热载体干馏装置的干馏方法，其特征在于包括混料、干馏、除尘步骤，具体包括：
A、混料：将干馏原料与固体热载体自投料口共同投入混合室，干馏原料与固体热载体下落并经交错设置的三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层；
B、干馏：A步骤形成的物料层中的干馏原料在干馏室内经固体热载体升温热解释放出挥发份，挥发份向上穿过物料层进入角状盒中并经导出孔导出，干馏后形成的干馏固体产物向下落入干馏固体产物室并经出料口排出；
C、除尘：B步骤导出的挥发份通过挥发份通道进入沉降室，重力自然沉降后分离的油气由油气出口排出，而粉尘自粉尘出口排出。

9.  根据权利要求8所述的干馏方法，其特征在于所述C步骤中的挥发份进入沉降室后经折流板在沉降室中呈“V”形或“W”形折曲流动。

10.  根据权利要求8或9所述的干馏方法，其特征在于所述干馏原料为粒度<15mm的煤、油页岩或油砂；所述固体热载体为热半焦和/或热灰。

说明书一种固体热载体干馏装置及其干馏方法
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种动力消耗低、设备磨损小、气固分离效果好、资源利用率高的固体热载体干馏装置及其干馏方法。
背景技术
我国煤炭资源丰富，原煤除部分用于炼焦、转化加工外，绝大部分用于直接燃烧，不但热效率低、对环境的破坏严重，而且煤中具有较高经济价值的富氢组分得不到合理利用。而且我国油页岩、油砂储量丰富，资源开发潜力巨大。
目前，煤或油页岩低温干馏技术大部分采用块状气体热载体干馏技术，如煤的低温干馏有三江炉、鲁奇三段炉，油页岩的低温干馏有抚顺炉、茂名炉、吉林成大炉、爱沙尼亚的基维特炉、巴西的佩特洛瑟克斯炉等，但普遍存在无法利用<15mm粒度的干馏物料，特别是油页岩行业。
固体热载体热解工艺是利用高温半焦或其他的高温固体物料与干馏物料在热解室内混合，利用热载体的显热将其热解。与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷，得到了广泛的研究。但是，传统固体热载体热解工艺通常采用机械搅拌进行物料混合，消耗大量动力的同时，存在着高温状态下磨损严重和密封、搅拌浆叶变形问题；也有采用扇锥形挡板依靠重力混合，但不仅体积较大，而且热载体与干馏物料的混合均匀差，直接影响到热载体与煤颗粒之间的传热效率，难以避免焦粒黏结，从而影响固体颗粒在耦合系统中的稳定流动，降低热解反应的气、液产率。另外，传统固体热载体热解工艺在实际操作中，重质焦油和半焦细粒子粘附在旋风分离器和冷却管路的内壁，影响系统的稳定运行。
对于<15mm粒度的煤或油页岩、油砂，可以采用流化床、气流床方式干馏，但这种干馏方式，还需进一步破碎，如上不仅气固分离困难，而且存在动力消耗大、设备磨损大等诸多弊病。尤其是流化床，还存在“上吐下泻”问题，产油率相对降低，同样会造成资源浪费。移动床固体热载体干馏技术，如以循环热半焦或热灰为热载体的干馏技术，虽然动力消耗和设备磨损相对较小，但油气当中的粉尘清除却成为该项技术最大制约。无法进行干馏，造成资源极大的浪费，尤其是油页岩行业。
也就是说，小颗粒干馏最大技术瓶颈：就是干馏产生的挥发份（荒煤气或称干馏油气）如何进行气固分离。因干馏产生的挥发份当中含有油，随着温度的降低会有油凝析，所以它不同于一般的气固分离。此外，无论是流化床、气流床干馏，还是固体热载体移动床干馏，它们均属于“等温”干馏过程，水分、挥发份瞬间逸出，极易造成热崩碎，使得半焦产品粒度更细，粉尘量更大，增加了气固分离难度。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种动力消耗低、设备磨损小、气固分离效果好、资源利用率高的固体热载体干馏装置；第二目的在于提供一种实现第一目的干馏方法。
    本发明的第一目的是这样实现的：包括混合室、干馏室、干馏固体产物室、沉降室，所述混合室设置于干馏室上部并相互连通，所述干馏固体产物室设置于干馏室下部并相互连通，所述沉降室设置于干馏固体产物室两侧，所述混合室上部设置有投料口，所述混合室内自上而下依次交错设置有多个三角形折混板，所述干馏室内设置有多个角状盒，所述干馏室于角状盒内的上部设置有与外部连通的导出孔，所述导出孔通过挥发份通道与沉降室连通，所述沉降室体积远大于挥发份通道，所述干馏固体产物室下部设置有出料口，所述沉降室在远离挥发份通道接口的上部设置有油气出口且底部设置有粉尘出口。
    本发明的第二目的是这样实现的：包括混料、干馏、除尘步骤，具体包括：
A、混料：将干馏原料与固体热载体自投料口共同投入混合室，干馏原料与固体热载体下落并经交错设置的三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层；
B、干馏：A步骤形成的物料层中的干馏原料在干馏室内经固体热载体升温热解释放出挥发份，挥发份向上穿过物料层进入角状盒中并经导出孔导出，干馏后形成的干馏固体产物向下落入干馏固体产物室并经出料口排出；
C、除尘：B步骤导出的挥发份通过挥发份通道进入沉降室，重力自然沉降后分离的油气由油气出口排出，而粉尘自粉尘出口排出。
本发明在混合室内自上而下交错设置三角形折混板，将干馏冷物料（煤、油页岩或油砂）与固体热物料（热半焦或热灰）自上部的投料口共同投入混合室，依靠重力下落并经交错设置的三角形折混板充分混合，混均后的物料进入下部的干馏室；在干馏室内自上而下依次设置有多层角状盒，混匀后的物料落入干馏室形成物料层，固体热物料把热量传递给干馏冷物料发生热解反应，热解产生的挥发份，由自上而下依次设置的多层角状盒就近收集经导出孔由干馏室两侧的挥发份通道导出进入下面的沉降室，即能缩短挥发份中焦油高温停留时间，有效地防止焦油的二次分解，而且还能有效降低粉尘与油气一起逸出干馏室外；另外，多个错位设置的角状盒也有利于物料的进一步混合。由于沉降室体积远大于挥发份通道，且挥发份自上而下流动，挥发份进入沉降室体积突然增大，气体流速降低，挥发份夹带的固体颗粒自然沉降，进一步解决挥发份的气固分离难题。三角形折混板和角状盒结构紧凑，既不消耗动力，而且机械磨损小、可靠性高，混匀效果好。特别是在沉降室布置多处折流板，使得挥发份气体在沉降室折曲流动，挥发份携带的粉尘得以有效清除，并落入沉降室当中；挥发份中的油气在沉降室几经周折后，由油气出口由下至上进入油气回收系统；沉降室收集下来的粉尘，由下部的粉尘出口排出炉外，不仅不消耗动力，而且气固分离效果较好。本发明的干馏装置均为静体设备，并且干馏物料在干馏室和中运行速度又比较慢，因此动力消耗低，设备磨损小。通过混合室、干馏室和沉降室的内部结构，能够实现粒度<15mm的煤、油页岩或油砂资源利用率100%，有效解决通常气体热载体干馏技术无法利用的小颗粒难题。总之，本发明具有结构简单、方法便捷、动力消耗低、设备磨损小、气固分离效果好、资源利用率高的特点。
附图说明
图1为本发明的干馏装置工作状态剖视结构示意图；
图2为图1之左视图；
图3为图2之俯视图；
图4为图1之沉降室另一结构示意图
图中：1-混合室，11-投料口，12-三角形折混板，2-干馏室，21-角状盒，22-导出孔，3-干馏固体产物室，31-出料口，4-沉降室，41-油气出口，42-粉尘出口，43-阀门，5-挥发份通道，6-折流板，61-下折流板，62-上折流板，7-物料层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
    如图1、2和3所示，本发明的干馏装置包括混合室1、干馏室2、干馏固体产物室3、沉降室4，所述混合室1设置于干馏室2上部并相互连通，所述干馏固体产物室3设置于干馏室2下部并相互连通，所述沉降室4设置于干馏固体产物室3两侧，所述混合室1上部设置有投料口11，所述混合室1内自上而下依次交错设置有多个三角形折混板12，所述干馏室2内设置有多个角状盒21，所述干馏室2于角状盒21内的上部设置有与外部连通的导出孔22，所述导出孔22通过挥发份通道5与沉降室4连通，所述沉降室4体积远大于挥发份通道5，所述干馏固体产物室3下部设置有出料口31，所述沉降室4在远离挥发份通道5接口的上部设置有油气出口41且底部设置有粉尘出口42。
    所述混合室1和/或干馏室2为长方体或正方体结构，所述三角形折混板12两端与混合室1两侧壁连接和/或所述角状盒21两端与干馏室2两侧壁连接。
    所述角状盒21为“Λ”形或“Λ”形加下部两侧挡板结构。
    所述角状盒21在干馏室2自上而下依次错位排列。
    所述沉降室4内部在挥发份通道5接口与油气出口41间设置有折流板6。
    如图4所示，所述沉降室4呈“W”形结构且底部设置有粉尘出口42，所述粉尘出口42设置有阀门43，所述沉降室4自阀门43向上设置有上部开口的下折流板61，所述沉降室4在下折流板61两侧与挥发份通道5接口和油气出口41间顶部分别设置有向下且下部开口的上折流板62。
所述沉降室4和/或挥发份通道5外壁设置有保温层。
    如图1、2和3所示，本发明的干馏方法包括混料、干馏、除尘步骤，具体包括：
A、混料：将干馏原料与固体热载体自投料口共同投入混合室，干馏原料与固体热载体下落并经交错设置的三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层；
B、干馏：A步骤形成的物料层中的干馏原料在干馏室内经固体热载体升温热解释放出挥发份，挥发份向上穿过物料层进入角状盒中并经导出孔导出，干馏后形成的干馏固体产物向下落入干馏固体产物室并经出料口排出；
C、除尘：B步骤导出的挥发份通过挥发份通道进入沉降室，重力自然沉降后分离的油气由油气出口排出，而粉尘自粉尘出口排出。
所述C步骤中的挥发份进入沉降室后经折流板在沉降室中呈“V”形或“W”形折曲流动。
所述干馏原料为粒度<15mm的煤、油页岩或油砂。
所述固体热载体为热半焦和/或热灰。
本发明工作原理及工作过程：
本发明在混合室内自上而下交错设置三角形折混板，将干馏冷物料（煤、油页岩或油砂）与固体热物料（热半焦或热灰）自上部的投料口共同进入混合室，依靠重力下落并经交错设置的三角形折混板充分混合，混均后的物料进入下部的干馏室；在干馏室内自上而下依次错位设置有多层角状盒，混匀后的物料落入干馏室形成物料层，固体热物料把热量传递给干馏冷物料发生热解反应，热解产生的挥发份，由就近及以上的角状盒收集经导出孔由干馏室两侧的挥发份通道导出进入干馏固体产物室两侧的沉降室；由于沉降室体积远大于挥发份通道，且挥发份自上而下流动，则挥发份进入沉降室体积突然增大，气体流速降低，挥发份夹带的固体颗粒自然沉降。特别是在沉降室内布置多处折流板，使得挥发份气体在沉降室中折曲流动，挥发份携带的粉尘得以有效清除，并落入沉降室当中；挥发份中的油气在沉降室几经周折后，由油气出口由下至上进入油气回收系统；沉降室收集下来的粉尘，由下部的粉尘出口排出炉外。进一步把混合室和干馏室设置为长方体或正方体结构，其间的三角形折混板及角状盒两端分别与两侧壁连接，既方便内部三角形折混板及角状盒两端的连接和更换，而且整体结构简单、加工制造方便。另外，本发明对挥发份通道和/或沉降室保温，能有效防止挥发份通道和/或沉降室温降所产生的油凝析现象，使得挥发份中的粉尘在油凝点前得以清除。本发明的干馏装置均为静体设备，并且干馏物料在干馏室和中运行速度又比较慢，因此动力消耗低，设备磨损小。通过采用混合室和干馏室的特殊结构并配合沉降室结构，能够实现粒度<15mm的煤、油页岩或油砂资源利用率100%，有效的解决通常气体热载体干馏技术无法利用的小颗粒难题。总之，本发明具有结构简单、方法便捷、动力消耗低、设备磨损小、气固分离效果好、资源利用率高的特点。
实施例1
如图1、2和3所示，干馏物料为粒度5～6mm占94%的褐煤粒和固体热载体为颗粒状热半焦。
A、将上述褐煤粒和热半焦从混合室上部的投料口共同投入，自上而下依次经交错设置的“Λ”形三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层；
B、物料层中的褐煤粒在干馏室内经热半焦升温热解释放出挥发份，挥发份向上穿过物料层进入自上而下依次错位排列设置的“Λ”形角状盒中，经其中的导出孔导出，而干馏后形成的干馏固体产物向下落入干馏固体产物室并经出料口排出；
C、挥发份通过挥发份通道自上而下导入沉降室，经折流板在沉降室中呈“V”形折曲流动，在重力作用下自然沉降以除尘，分离的油气由油气出口导出，而粉尘自粉尘出口排出。
实施例2
干馏物料为粒度13～15mm占97%的油页岩颗粒和固体热载体为热半焦。
    A、将上述油页岩颗粒和热半焦从混合室上部的投料口共同投入，自上而下依次经交错设置的“Λ”形三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层；
    B、物料层中的油页岩颗粒在干馏室内经热半焦升温热解释放出挥发份，挥发份向上穿过物料层进入自上而下依次错位排列设置的“Λ”形加下部两侧挡板结构的角状盒中，经其中的导出孔导出，而干馏后形成的干馏固体产物向下落入干馏固体产物室并经出料口排出；
    C、挥发份通过挥发份通道自上而下导入沉降室，经折流板在沉降室中呈“W”形折曲流动，在重力作用下自然沉降以除尘，分离的油气由油气出口导出，而粉尘自粉尘出口排出。
实施例3
干馏物料为粒度8～10mm占88%的褐煤颗粒和固体热载体为热灰。
    A、将上述褐煤颗粒和热灰从混合室上部的投料口共同投入，自上而下依次经交错设置的“Λ”形三角形折混板混合后落入干馏室形成物料层；
B、物料层中的褐煤颗粒在干馏室内经热灰升温热解释放出挥发份，挥发份向上穿过物料层进入自上而下依次错位排列设置的“Λ”形加下部两侧挡板结构的角状盒中，经其中的导出孔导出，而干馏后形成的干馏固体产物向下落入干馏固体产物室并经出料口排出；
C、挥发份通过挥发份通道自上而下导入沉降室，经折流板在沉降室中呈“W”形折曲流动，在重力作用下自然沉降以除尘，分离的油气由油气出口导出，而粉尘自粉尘出口排出。