粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010276076.9

申请日:

2010.09.08

公开号:

CN101935539A

公开日:

2011.01.05

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C10G 1/00申请日:20100908|||公开

IPC分类号:

C10G1/00

主分类号:

C10G1/00

申请人:

王树宽

发明人:

王树宽; 杨占彪

地址:

719000 陕西省榆林市榆阳区长乐路中段教育电视台一楼晨欣网络公司

优先权:

专利代理机构:

西安永生专利代理有限责任公司 61201

代理人:

申忠才

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内容摘要

一种粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置,催化热解反应器上端出口与荒煤气净化装置入口联通、中部出口与加热提升管下端入口联通并与高温半焦换热器中部入口联通,加热炉与加热提升管入口联通,加热提升管中部出口与催化热解反应器的半焦入口联通、上端出口与高温气体换热器的烟气入口联通,荒煤气净化装置出口通过循环煤气鼓风机与高温气体换热器的煤气输入端联通、下出口通过煤气鼓风机与高温半焦换热器入口联通,高温气体换热器一输出口与催化热解反应器联通、另一输出口通过烟气引风机与加热提升管入口联通,高温半焦换热器出口与催化热解反应器入口管道联通。方法由循环半焦粉加热、粉煤催化热解反应、煤焦油回收及余热利用组成。

权利要求书

1: 一种粉煤催化热解制备煤焦油的装置, 其特征在于 : 催化热解反应器 (1) 的上端出 口通过管道与荒煤气净化装置 (4) 的入口相联通、 中部出口通过安装在管道上的阀门与加 热提升管 (2) 的下端的入口相联通并通过管道与高温半焦换热器 (6) 的中部入口相联通, 加热炉 (7) 与加热提升管 (2) 的入口相联通, 加热提升管 (2) 中部出口通过管道与催化热 解反应器 (1) 的半焦入口相联通、 上端的出口通过管道与高温气体换热器 (9) 的烟气入口 相联通, 荒煤气净化装置 (4) 上出口通过安装在管道上循环煤气鼓风机 (3) 与高温气体换 热器 (9) 的煤气输入端相联通、 下出口通过安装在管道上煤气鼓风机 (5) 与高温半焦换热 器 (6) 的入口相联通, 高温气体换热器 (9) 的一输出口通过管道与催化热解反应器 (1) 相 连通、 另一输出口通过安装在管道上的烟气引风机 (8) 与加热提升管 (2) 的入口相联通, 高 温半焦换热器 (6) 的出口与催化热解反应器 (1) 的入口管道相联通。
2: 按照权利要求 1 所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置, 其特征在于所说的催化 热解反应器 (1) 为 : 在热解反应管 (1-5) 的垂直段上部外围设置有分离器, 外筒 (1-6) 的 底部设置有高温半焦排出管 (1-7), 在热解反应管 (1-5) 垂直段下部的外围套装有催化反 应室 (1-8), 催化反应室 (1-8) 的外侧壁上设置有与催化反应室 (1-8) 内相联通的催化室 进气管 (1-15), 热解反应管 (1-5) 外壁与催化反应室 (1-8) 内壁之间设置有环形的支撑花 板 (1-10), 支撑花板 (1-10) 上放置催化剂 (1-9), 热解反应管 (1-5) 的垂直段下部设置有 煤气分布器 (1-11), 热解反应管 (1-5) 的水平段上设置有与其内向联通的高温半焦输入管 (1-13)、 粉煤输入管 (1-12)、 煤气输入管 (1-14) ; 所说的加热提升管 (2) 内的上部设置有烟 气分离器。
3: 按照权利要求 2 所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置, 其特征在于所说的催化热 解反应器 (1) 的分离器为 : 在外筒 (1-6) 内壁上设置有环形封闭隔板 (1-2), 环形封闭隔板 (1-2) 内侧设置有位于热解反应管 (1-5) 垂直段的外围的导流管 (1-4), 导流管 (1-4) 内 壁与热解反应管 (1-5) 外壁之间形成环状空间, 热解反应管 (1-5) 垂直段和环形封闭隔板 (1-2) 下方的外筒 (1-6) 上设置有与热解反应管 (1-5) 内相联通、 且等分圆周的 4 ~ 8 个旋 流管 (1-3), 旋流管 (1-3) 的自由端伸出于导流管 (1-4) 管壁外 ; 所说的加热提升管 (2) 的 烟气分离器的结构与催化热解反应器 (1) 的分离器相同。
4: 按照权利要求 3 所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置, 其特征在于 : 所说的旋流 管 (1-3) 的自由端加工成向下的螺旋状。
5: 按照权利要求 2 或 3 所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置, 其特征在于 : 所说的 外筒 (1-6) 的缩口段斜壁与水平面的夹角为 36°~ 60°。
6: 按照权利要求 2 所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置, 其特征在于 : 所说的煤气 分布器 (1-11) 上加工有 3 ~ 20 圈同心圆环形排列或交错排列的气孔, 气孔的孔径为 8 ~ 12mm ; 所说的支撑花板 (1-10) 上加工有 3 ~ 30 圈同心圆环形排列或交错排列的气孔, 气孔 的孔径为 2 ~ 4mm。
7: 一种使用权利要求 1 装置制备煤焦油的方法, 其特征在于由下述步骤组成 : (1) 循环半焦粉加热 运转时用加热炉 (7) 加热产生的热烟气加热半焦粉到燃点, 关闭加热炉 (7), 空气和 450 ~ 500℃循环烟气混合以 8 ~ 15 米 / 秒从加热提升管 (2) 底部进入, 空气与循环烟气 的体积比为 1 ∶ 2 ~ 3, 4%~ 8%的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到 750 ~ 800℃, 经加热 2 提升管 (2) 上部的烟气分离器分离, 分离出的 800 ~ 850℃烟气从加热提升管 (2) 顶部通过 管道输入高温气体换热器 (9) 进行换热, 固体进入催化热解反应器 (1) 的高温半焦输入管 (1-13) 入口 ; (2) 粉煤的催化热解反应 750 ~ 800℃的半焦粉从高温半焦输入管 (1-13) 输入, 经换热后的 400 ~ 450℃的煤气 以流速为 5 ~ 15 米 / 秒从煤气输入管 (1-14) 进入形成半焦粉流, 并被半焦粉碳化, 粒径小 于 1mm 的粉煤从粉煤输入管 (1-12) 输入, 被半焦流带入催化热解反应器 (1) 内, 进行热解 反应, 粉煤与半焦粉的质量比为 1 ∶ 2 ~ 3 ; 由高温气体换热器 (9) 输出的 750 ~ 800℃煤气从催化室进气管 (1-15) 进入催化反 应室 (1-8) 与催化剂发生催化反应, 催化后的煤气, 以流速为 5 ~ 10 米 / 秒经煤气分布器 (1-11) 进入催化热解反应器 (1) 内参与热解反应, 生成半焦和荒煤气, 经催化热解反应器 (1) 上部的旋流管 (1-3) 分离, 分离出的 510 ~ 550℃半焦粉从高温半焦排出管 (1-7) 排出, 一部分经管道进入加热提升管 (2)、 另一部分经管道进入高温半焦换热器 (6), 分离出的荒 煤气从催化热解反应器 (1) 顶部经管道进入荒煤气净化装置 (4) ; 上述的催化剂的活性组分为 Fe2O3、 CoO、 NiO 中的任意一种或两种的混合物或三种的混 合物, 单一活性组分 Fe2O3、 CoO、 NiO 的负载量分别为 10%~ 15%, 在两种或三种活性组分 的混合配比中, 每种活性组分的负载量为 10%~ 15%; 催化剂的载体为 α-Al2O3、 β-Al2O3、 2 2 γ-Al2O3 中的任意一种 ; 催化剂的比表面积为 120m /g ~ 160m /g、 孔容为 0.2mL/g ~ 0.4mL/ g; (3) 煤焦油的回收及余热利用 荒煤气净化装置 (4) 对输入的荒煤气进行净化分离成煤气和煤焦油, 煤焦油从荒煤气 净化装置 (4) 侧面排出, 一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机 (5) 输入到高温半焦换 热器 (6)、 另一部分煤气经安装在管道上的循环煤气鼓风机 (3) 输入高温气体换热器 (9), 在高温半焦换热器 (6) 内煤气被 510 ~ 550℃半焦粉加热到 400 ~ 450℃后, 从高温半焦换 热器 (6) 底部经管道输入催化热解反应器 (1) 的煤气输入管 (1-14) 循环利用, 半焦粉经高 温半焦换热器 (6) 冷却到 60 ~ 80℃从侧面排出 ; 在高温气体换热器 (9) 内煤气被烟气加 热升温到 750 ~ 800℃, 烟气由 800 ~ 850℃降到 150 ~ 200℃, 从底部输出到催化室进气 管 (1-15) 进入催化反应室 (1-8) 循环利用, 一部分废烟气从侧面排出、 另一部分废烟气经 安装在管道上的烟气引风机 (8) 从加热提升管 (2) 的底部输入循环利用。

说明书


粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置

    【技术领域】
     本发明属于煤化工技术领域, 具体涉及到粉煤催化热解制煤焦油的方法及其装置。 背景技术
     多年来, 国内外对煤低温热解制煤焦油、 煤气和半焦的方法及装置做了广泛研究。
     德国采用鲁奇法制备煤焦油, 所用的主要设备为直立式移动床, 以生成煤气为热 源, 此法因焦油的二次分解而使收率降低, 且干馏炉结构复杂, 单炉规模放大受到限制。
     前苏联采用 ETCH-175 法制备煤焦油, 所用的煤固体热载体移动床热解褐煤, 其主 要缺点是荒煤气中的焦粉分离效率低, 所制备的煤焦油收率低。
     美国西数公司制备煤焦油的一种方法是热解法, 所用的设备采用气流床, 以半焦 循环作热载体, 快速短时间干馏, 焦油的二次热解少, 收率高。另一种方法是 COED 法, 所用 的设备为多段流化床, 利用燃料气的内热式预涂层过滤器脱除微粒半焦, 热效率高, 但是两 种方法焦油和半焦粉附着于旋风分离器和管内壁, 规模放大均受到限制。还有一种方法是 TOSCAL 法, 所用的设备是卧式转鼓即回转窑, 以陶瓷球做热载体, 快速加热干馏。美国结合 德国的鲁奇法发明了一种鲁奇 - 鲁尔煤气法直立式移动床, 该法以焦炭循环做热载体, 高 温快速加热, 用高挥发分低煤化度煤制取焦油。 所用的陶瓷球的热容量和耐磨性较差, 仅对 非黏结煤有效, 扩大规模生产受到了限制。此外, 美国还用 ENCOAL 法制备煤焦油, 用回转炉 栅干燥和热解, 使用煤气燃烧供热, 该方法适于次烟煤改制, 气、 液收率低。
     澳大利亚采用 CSIRO 法制备煤焦油, 所用的设备为 2 个流化床层, 一个通过半焦燃 烧生成加热用半焦, 加热半焦进行循环, 但热半焦在两个流化床间无法顺利移动。
     日本采用 IGT 法制备煤焦油, 所用的设备为流化床和气流床, 气流床位于流化床 上部, 可适应大范围粒度需要, 通过煤气和半焦的间接加热来实现供热, 使用美国烟煤。日 本还采用快速热解法制备煤焦油, 所用的主要设备为两段气流床, 下段半焦气化, 上段煤粉 粉干馏, 部分半焦返回气化段, 该法适于烟煤, 对煤种的依存性大, 且煤和半焦粉的分离困 难。
     我国大连理工大学研制的 DG 法制备煤焦油, 以煤固体热载体移动床热解褐煤。北 京煤化学研究所发明的 MRF 热解法制备煤焦油, 所用的主要设备是回转炉, 用褐煤、 长烟煤 和弱黏煤作为原料, 扩大规模生产受到了限制。 发明内容 本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述制备煤焦油制备方法的缺点, 提供 一种方法简单、 产品成本低、 节约能源、 环境污染小、 煤焦油密度小、 煤焦油产率高的粉煤催 化热解制煤焦油的方法。
     本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种粉煤催化热解制备煤焦油的装 置。
     解决上述技术问题所采用的技术方案是 : 催化热解反应器的上端出口通过管道与 荒煤气净化装置的入口相联通、 中部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管的下端的 入口相联通并通过管道与高温半焦换热器的中部入口相联通, 加热炉与加热提升管的入口 相联通, 加热提升管中部出口通过管道与催化热解反应器的半焦入口相联通、 上端的出口 通过管道与高温气体换热器的烟气入口相联通, 荒煤气净化装置上出口通过安装在管道上 循环煤气鼓风机与高温气体换热器的煤气输入端相联通、 下出口通过安装在管道上煤气鼓 风机与高温半焦换热器的入口相联通, 高温气体换热器的一输出口通过管道与催化热解反 应器相连通、 另一输出口通过安装在管道上的烟气引风机与加热提升管的入口相联通, 高 温半焦换热器的出口与催化热解反应器的入口管道相联通。
     本发明的催化热解反应器为 : 在热解反应管的垂直段上部外围设置有分离器, 外 筒的底部设置有高温半焦排出管, 在热解反应管垂直段下部的外围套装有催化反应室, 催 化反应室的外侧壁上设置有与催化反应室内相联通的催化室进气管, 热解反应管外壁与催 化反应室内壁之间设置有环形的支撑花板, 支撑花板上放置催化剂, 热解反应管的垂直段 下部设置有煤气分布器, 热解反应管的水平段上设置有与其内向联通的高温半焦输入管、 粉煤输入管、 煤气输入管。本发明的加热提升管内的上部设置有烟气分离器。
     本发明的催化热解反应器的分离器为 : 在外筒内壁上设置有环形封闭隔板, 环形 封闭隔板内侧设置有位于热解反应管垂直段的外围的导流管, 导流管内壁与热解反应管外 壁之间形成环状空间, 热解反应管垂直段和环形封闭隔板下方的外筒上设置有与热解反应 管内相联通、 且等分圆周的 4 ~ 8 个旋流管, 旋流管的自由端伸出于导流管管壁外。本发明 的加热提升管的烟气分离器的结构与催化热解反应器的分离器相同。
     本发明的旋流管的自由端加工成向下的螺旋状。
     本发明的外筒的缩口段斜壁与水平面的夹角为 36°~ 60°。
     本发明的煤气分布器上加工有 3 ~ 20 圈同心圆环形排列或交错排列的气孔, 气孔 的孔径为 8 ~ 12mm。本发明的支撑花板上加工有 3 ~ 30 圈同心圆环形排列或交错排列的 气孔, 气孔的孔径为 2 ~ 4mm。
     采用上述装置制备煤焦油的方法由下述步骤组成 :
     1、 循环半焦粉加热
     运转时用加热炉加热产生的热烟气加热半焦粉到燃点, 关闭加热炉, 空气和 450 ~ 500℃循环烟气混合以 8 ~ 15 米 / 秒从加热提升管底部进入, 空气与循环烟气的体 积比为 1 ∶ 2 ~ 3, 4%~ 8%的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到 750 ~ 800℃, 经加热提升 管上部的烟气分离器分离, 分离出的 800 ~ 850℃烟气从加热提升管顶部通过管道输入高 温气体换热器进行换热, 固体进入催化热解反应器的高温半焦输入管入口。
     2、 粉煤的催化热解反应
     750 ~ 800℃的半焦粉从高温半焦输入管输入, 经换热后的 400 ~ 450℃的煤气以 流速为 5 ~ 15 米 / 秒从煤气输入管进入成半焦粉流, 并被半焦粉碳化, 粒径小于 1mm 的粉 煤从粉煤输入管输入, 被半焦流带入催化热解反应器内, 进行热解反应, 粉煤与半焦粉的质 量比为 1 ∶ 2 ~ 3。
     由高温气体换热器输出的 750 ~ 800℃煤气从催化室进气管进入催化反应室与催 化剂发生催化反应, 催化后的煤气, 以流速为 5 ~ 10 米 / 秒经煤气分布器进入催化热解反应器内参与热解反应, 生成半焦和荒煤气, 经催化热解反应器上部的旋流管分离, 分离出的 510 ~ 550℃半焦粉从高温半焦排出管排出, 一部分经管道进入加热提升管、 另一部分经管 道进入高温半焦换热器, 分离出的荒煤气从催化热解反应器顶部经管道进入荒煤气净化装 置。
     上述的催化剂的活性组分为 Fe2O3、 CoO、 NiO 中的任意一种或两种的混合物或三种 的混合物, 单一活性组分 Fe2O3、 CoO、 NiO 的质量分数分别为 10%~ 15%, 在两种或三种活 性组分的混合配比中, 每种活性组分的质量分数为催化剂质量的 10%~ 15% ; 催化剂的载 2 体为 α-Al2O3、 β-Al2O3、 γ-Al2O3 中的任意一种 ; 催化剂的比表面积为 120m /g ~ 160m2/g、 孔容为 0.2mL/g ~ 0.4mL/g。
     3、 煤焦油的回收及余热利用
     荒煤气净化装置对输入的荒煤气进行净化分离成煤气和煤焦油, 煤焦油从荒煤气 净化装置侧面排出, 一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机输入到高温半焦换热器、 另 一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机输入高温气体换热器, 在高温半焦换热器内煤气 被 510 ~ 550℃半焦粉加热到 400 ~ 450℃后, 从高温半焦换热器底部经管道输入催化热 解反应器的煤气输入管循环利用, 半焦粉经高温半焦换热器冷却到 60 ~ 80℃从侧面排出 ; 在高温气体换热器内煤气被烟气加热升温到 750 ~ 800℃, 烟气由 800 ~ 850℃降到 150 ~ 200℃, 从底部输出到催化室进气管进入催化反应室循环利用, 一部分废烟气从侧面排出、 另一部分废烟气经安装在管道上的烟气引风机从加热提升管的底部输入循环利用。 本发明采用催化热解反应器, 催化热解反应器的上部设置分离器, 粉煤被半焦流 带入被半焦流带入催化热解反应器的热解反应管内。 高温煤气进入催化热解反应器的催化 反应室与催化剂发生催化反应, 催化后的煤气进入热解反应管内参与热解反应, 生成半焦 和荒煤气, 经分离器分离出的高温半焦粉从高温半焦排出管输出, 分离出的荒煤气从荒煤 气排出管输出。 本发明将粉煤催化热解并快速输出, 减少煤焦油的二次裂解, 提高了煤焦油 的收率。
     附图说明
     图 1 是本发明实施例 1 粉煤催化热解制煤焦油装置的工艺流程图。
     图 2 是图 1 中催化热解反应器 1 的结构示意图。
     图 3 是图 2 的 A-A 的剖视图。
     图 4 是图 2 的 B-B 的剖视图。 具体实施方式
     下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明, 但本发明不限于这些实施例。
     实施例 1
     在图 1 中, 本实施例的粉煤催化热解制煤焦油装置由催化热解反应器 1、 加热提升 管 2、 循环煤气鼓风机 3、 荒煤气净化装置 4、 煤气鼓风机 5、 高温半焦换热器 6、 加热炉 7、 烟 气引风机 8、 高温气体换热器 9 联接构成。
     催化热解反应器 1 的上端出口通过管道与荒煤气净化装置 4 的入口相联通、 中部 出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管 2 的下端的入口相联通并通过管道与高温半焦换热器 6 的中部入口相联通, 加热炉 7 通过管道与加热提升管 2 的入口相联通, 加热提升 管 2 中部出口通过管道与催化热解反应器 1 的半焦入口相联通、 上端的出口通过管道与高 温气体换热器 9 的烟气入口相联通, 荒煤气净化装置 4 上出口通过安装在管道上循环煤气 鼓风机 3 与高温气体换热器 9 的煤气输入端相联通、 下出口通过安装在管道上煤气鼓风机 5 与高温半焦换热器 6 的入口相联通, 高温气体换热器 9 的一输出口通过管道与催化热解反 应器 1 相连通、 另一输出口通过安装在管道上的烟气引风机 8 与加热提升管 2 的入口相联 通, 高温半焦换热器 6 的出口与催化热解反应器 1 的入口管道相联通。
     在图 2 中, 本实施例的催化热解反应器 1 由荒煤气排出管 1-1、 环形封闭隔板 1-2、 旋流管 1-3、 导流管 1-4、 热解反应管 1-5、 外筒 1-6、 高温半焦排出管 1-7、 催化反应室 1-8、 催化剂 1-9、 支撑花板 1-10、 煤气分布器 1-11、 粉煤输入管 1-12、 高温半焦输入管 1-13、 煤气 输入管 1-14、 催化室进气管 1-15 联接构成。
     本实施例的热解反应管 1-5 由连为一体的垂直段和水平段构成, 在热解反应管 1-5 的垂直段上部外围套装有外筒 1-6, 外筒 1-6 的顶部焊接联接有荒煤气排出管 1-1, 外筒 1-6 内壁上焊接联接有环形封闭隔板 1-2, 环形封闭隔板 1-2 内侧焊接联接有导流管 1-4, 导 流管 1-4 位于热解反应管 1-5 垂直段的外围, 导流管 1-4 内壁与热解反应管 1-5 外壁之间 形成环状空间。热解反应管 1-5 垂直段和环形封闭隔板 1-2 上焊接联接有 6 个旋流管 1-3, 旋流管 1-3 与热解反应管 1-5 内相联通, 并穿过导流管 1-4 且自由端伸出于导流管 1-4 管 壁外, 自由端加工成向下的螺旋状。 环形封闭隔板 1-2、 旋流管 1-3、 导流管 1-4、 热解反应管 1-5、 外筒 1-6 联接构成本实施例的分离器, 分离器用于气体与固体分离。 外筒 1-6 的缩口段斜壁与水平面的夹角为 45°。 外筒 1-6 的底部焊接联接有高温 半焦排出管 1-7。在热解反应管 1-5 垂直段下部的外围套装有催化反应室 1-8, 催化反应室 1-8 的外侧壁上焊接联接有催化室进气管 1-15, 催化室进气管 1-15 与催化反应室 1-8 内相 联通, 热解反应管 1-5 外壁与催化反应室 1-8 内壁之间焊接联接有环形的支撑花板 1-10, 支 撑花板 1-10 上放置催化剂 1-9, 热解反应管 1-5 的底端焊接联接有煤气分布器 1-11, 煤气 分布器 1-11 上加工有同心圆环形排列的气孔, 每一圈气孔等分圆周间隔均布设置, 一圈气 孔中的 1 个与相邻一圈中的 1 个气孔排列在同一半径上, 一圈气孔与相邻一圈气孔也可交 错排列, 气孔的孔径为 5mm。热解反应管 1-5 的水平段上焊接联接有高温半焦输入管 1-13 和粉煤输入管 1-12, 高温半焦输入管 1-13 和粉煤输入管 1-12 与热解反应管 1-5 内相联通, 高温半焦输入管 1-13 和粉煤输入管 1-12 与热解反应管 1-5 之间的连接处均为圆弧形管, 以防止下料时造成堵塞, 根据高温半焦输入管 1-13 和粉煤输入管 1-12 的几何尺寸, 圆弧形 管的几何尺寸按照机械设计手册进行设计, 热解反应管 1-5 水平段的端部用螺纹紧固联接 件固定联接有煤气输入管 1-14。
     如图 3 所示, 热解反应管 1-5 的筒壁上焊接联接有 6 个等分圆周均布设置的旋流 管 1-3, 旋流管 1-3 使得热解反应管 1-5 与外筒 1-6 之间形成螺旋向下收敛形通道, 从热解 反应管 1-5 进入旋流管 1-3 的气固流逐渐加速并向下旋转, 在离心力的作用下实现气固分 离, 分离后的气体由导流管 1-4 与热解反应管 1-5 间的环状空间导出后从荒煤气排出管 1-1 排出, 固相部分落至外筒 1-6 的底部从高温半焦排出管 1-7 排出。
     如图 4 所示, 煤气分布器 1-11 上加工有同心圆环形排列的 3 圈气孔, 每一圈气孔 等分圆周间隔均布设置, 一圈气孔中的 1 个与相邻一圈中的 1 个气孔排列在同一半径上, 一
     圈气孔与相邻一圈气孔也可交错排列, 气孔的孔径为 10mm。
     在加热提升管 2 内的上部安装有分离器, 分离器的结构与催化热解反应器 1 的分 离器相同。
     采用上述装置制备煤焦油的方法由下述步骤组成 :
     1、 循环半焦粉加热
     运转时用加热炉 7 加热产生的热烟气加热半焦粉到燃点, 关闭加热炉 7, 空气和 450 ~ 500℃循环烟气混合以 8 ~ 15 米 / 秒从加热提升管 2 底部进入, 空气与循环烟气的 体积比为 1 ∶ 2.5, 4%~ 8%的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到 750 ~ 800℃, 经加热提升 管 2 上部的烟气分离器分离, 分离出的 800 ~ 850℃烟气从加热提升管 2 顶部通过管道输入 高温气体换热器 9 进行换热, 固体进入催化热解反应器 1 的高温半焦输入管 1-13 入口。
     2、 粉煤的催化热解反应
     750 ~ 800℃的半焦粉从高温半焦输入管 1-13 输入, 经换热后的 400 ~ 450℃的煤 气以流速为 5 ~ 15 米 / 秒从煤气输入管 1-14 进入成半焦粉流, 并被半焦粉碳化, 粒径小于 1mm 的粉煤从粉煤输入管 1-12 输入, 被半焦流带入催化热解反应器 1 内, 进行热解反应, 粉 煤与半焦粉的质量比为 1 ∶ 2.5。 由高温气体换热器 9 输出的 750 ~ 800℃煤气从催化室进气管 1-15 进入催化反 应室 1-8 与催化剂发生催化反应 ; 本实施例的催化剂的活性组分为 Fe2O3, Fe2O3 的负载量 2 2 为 14 %, 催化剂的载体为 α-Al2O3, 催化剂比表面积 120m /g ~ 160m /g, 孔容 0.2mL/g ~ 0.4ml/g。催化后的煤气, 以流速为 5 ~ 10 米 / 秒经煤气分布器 1-11 进入催化热解反应器 1 内参与热解反应, 生成半焦和荒煤气, 经催化热解反应器 1 上部的旋流管 1-3 分离, 分离出 的 510 ~ 550℃半焦粉从催化热解反应器 1 高温半焦排出管 1-7 一部分经管道进入加热提 升管 2、 另一部分经管道进入高温半焦换热器 6, 分离出的荒煤气从催化热解反应器 1 顶部 经管道进入荒煤气净化装置 4。
     3、 煤焦油的回收及余热利用
     荒煤气净化装置 4 对输入的荒煤气进行净化分离成煤气和煤焦油, 煤焦油从荒煤 气净化装置 4 侧面排出, 一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机 5 输入到高温半焦换热 器 6、 另一部分煤气经安装在管道上的循环煤气鼓风机 3 输入高温气体换热器 9。在高温半 焦换热器 6 内煤气被 510 ~ 550℃半焦粉加热到 400 ~ 450℃后, 从高温半焦换热器 6 底部 经管道输入催化热解反应器 1 的煤气输入管 1-14 循环利用, 半焦粉经高温半焦换热器 6 冷 却到 60 ~ 80℃从侧面排出。在高温气体换热器 9 内煤气被烟气加热升温到 750 ~ 800℃, 烟气由 800 ~ 850℃降到 150 ~ 200℃, 从底部输出到催化室进气管 1-15 进入催化反应室 1-8 循环利用, 一部分废烟气从侧面排出、 另一部分废烟气经安装在管道上的烟气引风机 8 从加热提升管 2 的底部输入循环利用, 最终分离出煤焦油、 煤气, 煤焦油的收率为 21%。
     实施例 2
     本实施例中, 催化热解反应器 1 的热解反应管 1-5 垂直段和环形封闭隔板 1-2 上 焊接联接有 4 个旋流管 1-3, 旋流管 1-3 与热解反应管 1-5 内相联通, 并穿过导流管 1-4 且 自由端伸出于导流管 1-4 管壁外, 自由端加工成向下的螺旋状。外筒 1-6 的缩口段斜壁与 水平面的夹角为 36℃。催化热解反应器 1 的煤气分布器 1-11 上加工有 3 圈同心圆环形排 列的气孔, 一圈气孔中的 1 个与相邻一圈中的 1 个气孔排列在同一半径上, 一圈气孔与相邻
     一圈中气孔也可交错排列, 气孔的孔径为 12mm。 催化热解反应器 1 的支撑花板 1-10 上加工 有 3 圈环形排列的气孔, 一圈气孔中的 1 个与相邻一圈中的 1 个气孔排列在同一半径上, 一 圈气孔与相邻一圈中气孔也可交错排列, 气孔的孔径为 4mm, 催化热解反应器 1 的其它零部 件以及零部件的联接关系与实施例 1 相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例 1 相同。
     采用本实施例粉煤催化热解制备煤焦油的装置制备煤焦油的方法与实施例 1 相 同。
     实施例 3
     本实施例中, 催化热解反应器 1 的热解反应管 1-5 垂直段和环形封闭隔板 1-2 上 焊接联接有 8 个旋流管 1-3, 旋流管 1-3 与热解反应管 1-5 内相联通, 并穿过导流管 1-4 且 自由端伸出于导流管 1-4 管壁外, 自由端加工成向下的螺旋状。外筒 1-6 的缩口段斜壁与 水平面的夹角为 60°。催化热解反应器 1 的煤气分布器 1-11 上加工有 20 圈同心圆环形排 列的气孔, 一圈气孔中的 1 个与相邻一圈中的 1 个气孔排列在同一半径上, 一圈气孔与相邻 一圈中气孔也可交错排列, 气孔的孔径为 8mm。催化热解反应器 1 的支撑花板 1-10 上加工 有 30 圈环形排列的气孔, 每一圈气孔等分圆周间隔均布排列, 一圈气孔中的 1 个与相邻一 圈中的 1 个气孔排列在同一半径上, 一圈气孔与相邻一圈中气孔也可交错排列, 气孔的孔 径为 2mm, 催化热解反应器 1 的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例 1 相同。 其它零 部件以及零部件的联接关系与实施例 1 相同。
     采用本实施例粉煤催化热解制备煤焦油的装置制备煤焦油的方法与实施例 1 相 同。
     实施例 4
     在以上的实施例 1 ~ 3 的循环半焦粉加热步骤 1 中, 空气与循环烟气的体积比为 1 ∶ 2, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。在粉煤的催化热解反应步骤 2 中, 粉煤与半焦 粉的质量比为 1 ∶ 2, 所用的催化剂的活性组分为 Fe2O3, Fe2O3 的负载量为 10%, 催化剂的 载体与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备 成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 5
     在以上的实施例 1 ~ 3 的循环半焦粉加热步骤 1 中, 空气与循环烟气的体积比为 1 ∶ 3, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。在制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 粉煤与半焦粉的质量比为 1 ∶ 3, 所用的催化剂的活性组分为 Fe2O3, Fe2O3 的负载量为 15%, 催化剂的载体与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施 例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 6
     在以上的实施例 1 ~ 5 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的活性组分 Fe2O3 用 CoO 替换, CoO 的负载量与相应的实施例相同, 催化剂的载体与实施例 1 相同, 该步 骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。实施例 7
     在以上的实施例 1 ~ 5 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的活性组分 Fe2O3 用 NiO 替换, NiO 的负载量与相应的实施例相同, 催化剂的载体与实施例 1 相同, 该步 骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 8
     在以上的实施例 1 ~ 5 的制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的 催化剂的活性组分 Fe2O3 用 Fe2O3 和 CoO 的混合物替换, Fe2O3 的的负载量与相应的实施例相 同, CoO 的负载量与 Fe2O3 的负载量相同, 催化剂的载体与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤 与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 9
     在以上的实施例 1 ~ 5 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的活性组分 Fe2O3 用 Fe2O3 和 NiO 的混合物替换, Fe2O3 的负载量与相应的实施例相同, NiO 的负载量与 Fe2O3 的负载量相同, 催化剂的载体与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。 其 它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤焦油。 制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 10
     在以上的实施例 1 ~ 5 的制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的 催化剂的活性组分 Fe2O3 用 CoO 和 NiO 的混合物替换, CoO 的负载量与相应实施例中 Fe2O3 的负载量相同, NiO 的负载量与 CoO 的负载量相同, 催化剂的载体与实施例 1 相同, 该步骤 的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 11
     在以上的实施例 1 ~ 5 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的活性组分 Fe2O3 用 CoO、 NiO、 NiO 的混合物替换, Fe2O3、 CoO、 NiO 的负载量分别为 14%, 催化剂的载体 与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤 焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 12
     在以上的实施例 1 ~ 5 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的活性组分 Fe2O3 用 CoO、 NiO、 NiO 的混合物替换, Fe2O3、 CoO、 NiO 的负载量分别为 10%, 催化剂的载体 与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤 焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 13
     在以上的实施例 1 ~ 5 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的活性组分 Fe2O3 用 CoO、 NiO、 NiO 的混合物替换, Fe2O3、 CoO、 NiO 的负载量分别为 15%, 催化剂的载体 与实施例 1 相同, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤
     焦油。 制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 14
     在以上的实施例 1 ~ 13 的制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的 催化剂的载体 α-Al2O3 用 β-Al2O3 替换, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与 实施例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
     实施例 15
     在以上的实施例 1 ~ 13 的粉煤催化热解反应步骤 2 中, 所用的催化剂的载体 α-Al2O3 用 γ-Al2O3 替换, 该步骤的其它步骤与实施例 1 相同。其它步骤与实施例 1 相同, 制备成煤焦油。
     制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。
    

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1、10申请公布号CN101935539A43申请公布日20110105CN101935539ACN101935539A21申请号201010276076922申请日20100908C10G1/0020060171申请人王树宽地址719000陕西省榆林市榆阳区长乐路中段教育电视台一楼晨欣网络公司72发明人王树宽杨占彪74专利代理机构西安永生专利代理有限责任公司61201代理人申忠才54发明名称粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置57摘要一种粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置,催化热解反应器上端出口与荒煤气净化装置入口联通、中部出口与加热提升管下端入口联通并与高温半焦换热器中部入口联通,加热炉与加。

2、热提升管入口联通,加热提升管中部出口与催化热解反应器的半焦入口联通、上端出口与高温气体换热器的烟气入口联通,荒煤气净化装置出口通过循环煤气鼓风机与高温气体换热器的煤气输入端联通、下出口通过煤气鼓风机与高温半焦换热器入口联通,高温气体换热器一输出口与催化热解反应器联通、另一输出口通过烟气引风机与加热提升管入口联通,高温半焦换热器出口与催化热解反应器入口管道联通。方法由循环半焦粉加热、粉煤催化热解反应、煤焦油回收及余热利用组成。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图3页CN101935539A1/2页21一种粉煤催化热解制备煤焦油的装置,其特征在。

3、于催化热解反应器1的上端出口通过管道与荒煤气净化装置4的入口相联通、中部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管2的下端的入口相联通并通过管道与高温半焦换热器6的中部入口相联通,加热炉7与加热提升管2的入口相联通,加热提升管2中部出口通过管道与催化热解反应器1的半焦入口相联通、上端的出口通过管道与高温气体换热器9的烟气入口相联通,荒煤气净化装置4上出口通过安装在管道上循环煤气鼓风机3与高温气体换热器9的煤气输入端相联通、下出口通过安装在管道上煤气鼓风机5与高温半焦换热器6的入口相联通,高温气体换热器9的一输出口通过管道与催化热解反应器1相连通、另一输出口通过安装在管道上的烟气引风机8与加热提升管。

4、2的入口相联通,高温半焦换热器6的出口与催化热解反应器1的入口管道相联通。2按照权利要求1所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置,其特征在于所说的催化热解反应器1为在热解反应管15的垂直段上部外围设置有分离器,外筒16的底部设置有高温半焦排出管17,在热解反应管15垂直段下部的外围套装有催化反应室18,催化反应室18的外侧壁上设置有与催化反应室18内相联通的催化室进气管115,热解反应管15外壁与催化反应室18内壁之间设置有环形的支撑花板110,支撑花板110上放置催化剂19,热解反应管15的垂直段下部设置有煤气分布器111,热解反应管15的水平段上设置有与其内向联通的高温半焦输入管113、粉煤输。

5、入管112、煤气输入管114;所说的加热提升管2内的上部设置有烟气分离器。3按照权利要求2所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置,其特征在于所说的催化热解反应器1的分离器为在外筒16内壁上设置有环形封闭隔板12,环形封闭隔板12内侧设置有位于热解反应管15垂直段的外围的导流管14,导流管14内壁与热解反应管15外壁之间形成环状空间,热解反应管15垂直段和环形封闭隔板12下方的外筒16上设置有与热解反应管15内相联通、且等分圆周的48个旋流管13,旋流管13的自由端伸出于导流管14管壁外;所说的加热提升管2的烟气分离器的结构与催化热解反应器1的分离器相同。4按照权利要求3所述的粉煤催化热解制备煤焦油。

6、的装置,其特征在于所说的旋流管13的自由端加工成向下的螺旋状。5按照权利要求2或3所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置,其特征在于所说的外筒16的缩口段斜壁与水平面的夹角为3660。6按照权利要求2所述的粉煤催化热解制备煤焦油的装置,其特征在于所说的煤气分布器111上加工有320圈同心圆环形排列或交错排列的气孔,气孔的孔径为812MM;所说的支撑花板110上加工有330圈同心圆环形排列或交错排列的气孔,气孔的孔径为24MM。7一种使用权利要求1装置制备煤焦油的方法,其特征在于由下述步骤组成1循环半焦粉加热运转时用加热炉7加热产生的热烟气加热半焦粉到燃点,关闭加热炉7,空气和450500循环烟气混。

7、合以815米/秒从加热提升管2底部进入,空气与循环烟气的体积比为123,48的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到750800,经加热权利要求书CN101935539A2/2页3提升管2上部的烟气分离器分离,分离出的800850烟气从加热提升管2顶部通过管道输入高温气体换热器9进行换热,固体进入催化热解反应器1的高温半焦输入管113入口;2粉煤的催化热解反应750800的半焦粉从高温半焦输入管113输入,经换热后的400450的煤气以流速为515米/秒从煤气输入管114进入形成半焦粉流,并被半焦粉碳化,粒径小于1MM的粉煤从粉煤输入管112输入,被半焦流带入催化热解反应器1内,进行热解反应,粉煤与半焦。

8、粉的质量比为123;由高温气体换热器9输出的750800煤气从催化室进气管115进入催化反应室18与催化剂发生催化反应,催化后的煤气,以流速为510米/秒经煤气分布器111进入催化热解反应器1内参与热解反应,生成半焦和荒煤气,经催化热解反应器1上部的旋流管13分离,分离出的510550半焦粉从高温半焦排出管17排出,一部分经管道进入加热提升管2、另一部分经管道进入高温半焦换热器6,分离出的荒煤气从催化热解反应器1顶部经管道进入荒煤气净化装置4;上述的催化剂的活性组分为FE2O3、COO、NIO中的任意一种或两种的混合物或三种的混合物,单一活性组分FE2O3、COO、NIO的负载量分别为1015。

9、,在两种或三种活性组分的混合配比中,每种活性组分的负载量为1015;催化剂的载体为AL2O3、AL2O3、AL2O3中的任意一种;催化剂的比表面积为120M2/G160M2/G、孔容为02ML/G04ML/G;3煤焦油的回收及余热利用荒煤气净化装置4对输入的荒煤气进行净化分离成煤气和煤焦油,煤焦油从荒煤气净化装置4侧面排出,一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机5输入到高温半焦换热器6、另一部分煤气经安装在管道上的循环煤气鼓风机3输入高温气体换热器9,在高温半焦换热器6内煤气被510550半焦粉加热到400450后,从高温半焦换热器6底部经管道输入催化热解反应器1的煤气输入管114循环利用,半焦。

10、粉经高温半焦换热器6冷却到6080从侧面排出;在高温气体换热器9内煤气被烟气加热升温到750800,烟气由800850降到150200,从底部输出到催化室进气管115进入催化反应室18循环利用,一部分废烟气从侧面排出、另一部分废烟气经安装在管道上的烟气引风机8从加热提升管2的底部输入循环利用。权利要求书CN101935539A1/8页4粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置技术领域0001本发明属于煤化工技术领域,具体涉及到粉煤催化热解制煤焦油的方法及其装置。背景技术0002多年来,国内外对煤低温热解制煤焦油、煤气和半焦的方法及装置做了广泛研究。0003德国采用鲁奇法制备煤焦油,所用的主要设备为。

11、直立式移动床,以生成煤气为热源,此法因焦油的二次分解而使收率降低,且干馏炉结构复杂,单炉规模放大受到限制。0004前苏联采用ETCH175法制备煤焦油,所用的煤固体热载体移动床热解褐煤,其主要缺点是荒煤气中的焦粉分离效率低,所制备的煤焦油收率低。0005美国西数公司制备煤焦油的一种方法是热解法,所用的设备采用气流床,以半焦循环作热载体,快速短时间干馏,焦油的二次热解少,收率高。另一种方法是COED法,所用的设备为多段流化床,利用燃料气的内热式预涂层过滤器脱除微粒半焦,热效率高,但是两种方法焦油和半焦粉附着于旋风分离器和管内壁,规模放大均受到限制。还有一种方法是TOSCAL法,所用的设备是卧式转。

12、鼓即回转窑,以陶瓷球做热载体,快速加热干馏。美国结合德国的鲁奇法发明了一种鲁奇鲁尔煤气法直立式移动床,该法以焦炭循环做热载体,高温快速加热,用高挥发分低煤化度煤制取焦油。所用的陶瓷球的热容量和耐磨性较差,仅对非黏结煤有效,扩大规模生产受到了限制。此外,美国还用ENCOAL法制备煤焦油,用回转炉栅干燥和热解,使用煤气燃烧供热,该方法适于次烟煤改制,气、液收率低。0006澳大利亚采用CSIRO法制备煤焦油,所用的设备为2个流化床层,一个通过半焦燃烧生成加热用半焦,加热半焦进行循环,但热半焦在两个流化床间无法顺利移动。0007日本采用IGT法制备煤焦油,所用的设备为流化床和气流床,气流床位于流化床上。

13、部,可适应大范围粒度需要,通过煤气和半焦的间接加热来实现供热,使用美国烟煤。日本还采用快速热解法制备煤焦油,所用的主要设备为两段气流床,下段半焦气化,上段煤粉粉干馏,部分半焦返回气化段,该法适于烟煤,对煤种的依存性大,且煤和半焦粉的分离困难。0008我国大连理工大学研制的DG法制备煤焦油,以煤固体热载体移动床热解褐煤。北京煤化学研究所发明的MRF热解法制备煤焦油,所用的主要设备是回转炉,用褐煤、长烟煤和弱黏煤作为原料,扩大规模生产受到了限制。发明内容0009本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述制备煤焦油制备方法的缺点,提供一种方法简单、产品成本低、节约能源、环境污染小、煤焦油密度小、煤焦油。

14、产率高的粉煤催化热解制煤焦油的方法。0010本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种粉煤催化热解制备煤焦油的装置。说明书CN101935539A2/8页50011解决上述技术问题所采用的技术方案是催化热解反应器的上端出口通过管道与荒煤气净化装置的入口相联通、中部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管的下端的入口相联通并通过管道与高温半焦换热器的中部入口相联通,加热炉与加热提升管的入口相联通,加热提升管中部出口通过管道与催化热解反应器的半焦入口相联通、上端的出口通过管道与高温气体换热器的烟气入口相联通,荒煤气净化装置上出口通过安装在管道上循环煤气鼓风机与高温气体换热器的煤气输入端相联通、下出口。

15、通过安装在管道上煤气鼓风机与高温半焦换热器的入口相联通,高温气体换热器的一输出口通过管道与催化热解反应器相连通、另一输出口通过安装在管道上的烟气引风机与加热提升管的入口相联通,高温半焦换热器的出口与催化热解反应器的入口管道相联通。0012本发明的催化热解反应器为在热解反应管的垂直段上部外围设置有分离器,外筒的底部设置有高温半焦排出管,在热解反应管垂直段下部的外围套装有催化反应室,催化反应室的外侧壁上设置有与催化反应室内相联通的催化室进气管,热解反应管外壁与催化反应室内壁之间设置有环形的支撑花板,支撑花板上放置催化剂,热解反应管的垂直段下部设置有煤气分布器,热解反应管的水平段上设置有与其内向联通。

16、的高温半焦输入管、粉煤输入管、煤气输入管。本发明的加热提升管内的上部设置有烟气分离器。0013本发明的催化热解反应器的分离器为在外筒内壁上设置有环形封闭隔板,环形封闭隔板内侧设置有位于热解反应管垂直段的外围的导流管,导流管内壁与热解反应管外壁之间形成环状空间,热解反应管垂直段和环形封闭隔板下方的外筒上设置有与热解反应管内相联通、且等分圆周的48个旋流管,旋流管的自由端伸出于导流管管壁外。本发明的加热提升管的烟气分离器的结构与催化热解反应器的分离器相同。0014本发明的旋流管的自由端加工成向下的螺旋状。0015本发明的外筒的缩口段斜壁与水平面的夹角为3660。0016本发明的煤气分布器上加工有3。

17、20圈同心圆环形排列或交错排列的气孔,气孔的孔径为812MM。本发明的支撑花板上加工有330圈同心圆环形排列或交错排列的气孔,气孔的孔径为24MM。0017采用上述装置制备煤焦油的方法由下述步骤组成00181、循环半焦粉加热0019运转时用加热炉加热产生的热烟气加热半焦粉到燃点,关闭加热炉,空气和450500循环烟气混合以815米/秒从加热提升管底部进入,空气与循环烟气的体积比为123,48的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到750800,经加热提升管上部的烟气分离器分离,分离出的800850烟气从加热提升管顶部通过管道输入高温气体换热器进行换热,固体进入催化热解反应器的高温半焦输入管入口。0020。

18、2、粉煤的催化热解反应0021750800的半焦粉从高温半焦输入管输入,经换热后的400450的煤气以流速为515米/秒从煤气输入管进入成半焦粉流,并被半焦粉碳化,粒径小于1MM的粉煤从粉煤输入管输入,被半焦流带入催化热解反应器内,进行热解反应,粉煤与半焦粉的质量比为123。0022由高温气体换热器输出的750800煤气从催化室进气管进入催化反应室与催化剂发生催化反应,催化后的煤气,以流速为510米/秒经煤气分布器进入催化热解反说明书CN101935539A3/8页6应器内参与热解反应,生成半焦和荒煤气,经催化热解反应器上部的旋流管分离,分离出的510550半焦粉从高温半焦排出管排出,一部分经。

19、管道进入加热提升管、另一部分经管道进入高温半焦换热器,分离出的荒煤气从催化热解反应器顶部经管道进入荒煤气净化装置。0023上述的催化剂的活性组分为FE2O3、COO、NIO中的任意一种或两种的混合物或三种的混合物,单一活性组分FE2O3、COO、NIO的质量分数分别为1015,在两种或三种活性组分的混合配比中,每种活性组分的质量分数为催化剂质量的1015;催化剂的载体为AL2O3、AL2O3、AL2O3中的任意一种;催化剂的比表面积为120M2/G160M2/G、孔容为02ML/G04ML/G。00243、煤焦油的回收及余热利用0025荒煤气净化装置对输入的荒煤气进行净化分离成煤气和煤焦油,煤。

20、焦油从荒煤气净化装置侧面排出,一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机输入到高温半焦换热器、另一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机输入高温气体换热器,在高温半焦换热器内煤气被510550半焦粉加热到400450后,从高温半焦换热器底部经管道输入催化热解反应器的煤气输入管循环利用,半焦粉经高温半焦换热器冷却到6080从侧面排出;在高温气体换热器内煤气被烟气加热升温到750800,烟气由800850降到150200,从底部输出到催化室进气管进入催化反应室循环利用,一部分废烟气从侧面排出、另一部分废烟气经安装在管道上的烟气引风机从加热提升管的底部输入循环利用。0026本发明采用催化热解反应器,催化热解反。

21、应器的上部设置分离器,粉煤被半焦流带入被半焦流带入催化热解反应器的热解反应管内。高温煤气进入催化热解反应器的催化反应室与催化剂发生催化反应,催化后的煤气进入热解反应管内参与热解反应,生成半焦和荒煤气,经分离器分离出的高温半焦粉从高温半焦排出管输出,分离出的荒煤气从荒煤气排出管输出。本发明将粉煤催化热解并快速输出,减少煤焦油的二次裂解,提高了煤焦油的收率。附图说明0027图1是本发明实施例1粉煤催化热解制煤焦油装置的工艺流程图。0028图2是图1中催化热解反应器1的结构示意图。0029图3是图2的AA的剖视图。0030图4是图2的BB的剖视图。具体实施方式0031下面结合附图和实施例对本发明进一。

22、步详细说明,但本发明不限于这些实施例。0032实施例10033在图1中,本实施例的粉煤催化热解制煤焦油装置由催化热解反应器1、加热提升管2、循环煤气鼓风机3、荒煤气净化装置4、煤气鼓风机5、高温半焦换热器6、加热炉7、烟气引风机8、高温气体换热器9联接构成。0034催化热解反应器1的上端出口通过管道与荒煤气净化装置4的入口相联通、中部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管2的下端的入口相联通并通过管道与高温半说明书CN101935539A4/8页7焦换热器6的中部入口相联通,加热炉7通过管道与加热提升管2的入口相联通,加热提升管2中部出口通过管道与催化热解反应器1的半焦入口相联通、上端的出口通。

23、过管道与高温气体换热器9的烟气入口相联通,荒煤气净化装置4上出口通过安装在管道上循环煤气鼓风机3与高温气体换热器9的煤气输入端相联通、下出口通过安装在管道上煤气鼓风机5与高温半焦换热器6的入口相联通,高温气体换热器9的一输出口通过管道与催化热解反应器1相连通、另一输出口通过安装在管道上的烟气引风机8与加热提升管2的入口相联通,高温半焦换热器6的出口与催化热解反应器1的入口管道相联通。0035在图2中,本实施例的催化热解反应器1由荒煤气排出管11、环形封闭隔板12、旋流管13、导流管14、热解反应管15、外筒16、高温半焦排出管17、催化反应室18、催化剂19、支撑花板110、煤气分布器111、。

24、粉煤输入管112、高温半焦输入管113、煤气输入管114、催化室进气管115联接构成。0036本实施例的热解反应管15由连为一体的垂直段和水平段构成,在热解反应管15的垂直段上部外围套装有外筒16,外筒16的顶部焊接联接有荒煤气排出管11,外筒16内壁上焊接联接有环形封闭隔板12,环形封闭隔板12内侧焊接联接有导流管14,导流管14位于热解反应管15垂直段的外围,导流管14内壁与热解反应管15外壁之间形成环状空间。热解反应管15垂直段和环形封闭隔板12上焊接联接有6个旋流管13,旋流管13与热解反应管15内相联通,并穿过导流管14且自由端伸出于导流管14管壁外,自由端加工成向下的螺旋状。环形封。

25、闭隔板12、旋流管13、导流管14、热解反应管15、外筒16联接构成本实施例的分离器,分离器用于气体与固体分离。0037外筒16的缩口段斜壁与水平面的夹角为45。外筒16的底部焊接联接有高温半焦排出管17。在热解反应管15垂直段下部的外围套装有催化反应室18,催化反应室18的外侧壁上焊接联接有催化室进气管115,催化室进气管115与催化反应室18内相联通,热解反应管15外壁与催化反应室18内壁之间焊接联接有环形的支撑花板110,支撑花板110上放置催化剂19,热解反应管15的底端焊接联接有煤气分布器111,煤气分布器111上加工有同心圆环形排列的气孔,每一圈气孔等分圆周间隔均布设置,一圈气孔中。

26、的1个与相邻一圈中的1个气孔排列在同一半径上,一圈气孔与相邻一圈气孔也可交错排列,气孔的孔径为5MM。热解反应管15的水平段上焊接联接有高温半焦输入管113和粉煤输入管112,高温半焦输入管113和粉煤输入管112与热解反应管15内相联通,高温半焦输入管113和粉煤输入管112与热解反应管15之间的连接处均为圆弧形管,以防止下料时造成堵塞,根据高温半焦输入管113和粉煤输入管112的几何尺寸,圆弧形管的几何尺寸按照机械设计手册进行设计,热解反应管15水平段的端部用螺纹紧固联接件固定联接有煤气输入管114。0038如图3所示,热解反应管15的筒壁上焊接联接有6个等分圆周均布设置的旋流管13,旋流。

27、管13使得热解反应管15与外筒16之间形成螺旋向下收敛形通道,从热解反应管15进入旋流管13的气固流逐渐加速并向下旋转,在离心力的作用下实现气固分离,分离后的气体由导流管14与热解反应管15间的环状空间导出后从荒煤气排出管11排出,固相部分落至外筒16的底部从高温半焦排出管17排出。0039如图4所示,煤气分布器111上加工有同心圆环形排列的3圈气孔,每一圈气孔等分圆周间隔均布设置,一圈气孔中的1个与相邻一圈中的1个气孔排列在同一半径上,一说明书CN101935539A5/8页8圈气孔与相邻一圈气孔也可交错排列,气孔的孔径为10MM。0040在加热提升管2内的上部安装有分离器,分离器的结构与催。

28、化热解反应器1的分离器相同。0041采用上述装置制备煤焦油的方法由下述步骤组成00421、循环半焦粉加热0043运转时用加热炉7加热产生的热烟气加热半焦粉到燃点,关闭加热炉7,空气和450500循环烟气混合以815米/秒从加热提升管2底部进入,空气与循环烟气的体积比为125,48的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到750800,经加热提升管2上部的烟气分离器分离,分离出的800850烟气从加热提升管2顶部通过管道输入高温气体换热器9进行换热,固体进入催化热解反应器1的高温半焦输入管113入口。00442、粉煤的催化热解反应0045750800的半焦粉从高温半焦输入管113输入,经换热后的400450。

29、的煤气以流速为515米/秒从煤气输入管114进入成半焦粉流,并被半焦粉碳化,粒径小于1MM的粉煤从粉煤输入管112输入,被半焦流带入催化热解反应器1内,进行热解反应,粉煤与半焦粉的质量比为125。0046由高温气体换热器9输出的750800煤气从催化室进气管115进入催化反应室18与催化剂发生催化反应;本实施例的催化剂的活性组分为FE2O3,FE2O3的负载量为14,催化剂的载体为AL2O3,催化剂比表面积120M2/G160M2/G,孔容02ML/G04ML/G。催化后的煤气,以流速为510米/秒经煤气分布器111进入催化热解反应器1内参与热解反应,生成半焦和荒煤气,经催化热解反应器1上部的。

30、旋流管13分离,分离出的510550半焦粉从催化热解反应器1高温半焦排出管17一部分经管道进入加热提升管2、另一部分经管道进入高温半焦换热器6,分离出的荒煤气从催化热解反应器1顶部经管道进入荒煤气净化装置4。00473、煤焦油的回收及余热利用0048荒煤气净化装置4对输入的荒煤气进行净化分离成煤气和煤焦油,煤焦油从荒煤气净化装置4侧面排出,一部分煤气经安装在管道上的煤气鼓风机5输入到高温半焦换热器6、另一部分煤气经安装在管道上的循环煤气鼓风机3输入高温气体换热器9。在高温半焦换热器6内煤气被510550半焦粉加热到400450后,从高温半焦换热器6底部经管道输入催化热解反应器1的煤气输入管11。

31、4循环利用,半焦粉经高温半焦换热器6冷却到6080从侧面排出。在高温气体换热器9内煤气被烟气加热升温到750800,烟气由800850降到150200,从底部输出到催化室进气管115进入催化反应室18循环利用,一部分废烟气从侧面排出、另一部分废烟气经安装在管道上的烟气引风机8从加热提升管2的底部输入循环利用,最终分离出煤焦油、煤气,煤焦油的收率为21。0049实施例20050本实施例中,催化热解反应器1的热解反应管15垂直段和环形封闭隔板12上焊接联接有4个旋流管13,旋流管13与热解反应管15内相联通,并穿过导流管14且自由端伸出于导流管14管壁外,自由端加工成向下的螺旋状。外筒16的缩口段。

32、斜壁与水平面的夹角为36。催化热解反应器1的煤气分布器111上加工有3圈同心圆环形排列的气孔,一圈气孔中的1个与相邻一圈中的1个气孔排列在同一半径上,一圈气孔与相邻说明书CN101935539A6/8页9一圈中气孔也可交错排列,气孔的孔径为12MM。催化热解反应器1的支撑花板110上加工有3圈环形排列的气孔,一圈气孔中的1个与相邻一圈中的1个气孔排列在同一半径上,一圈气孔与相邻一圈中气孔也可交错排列,气孔的孔径为4MM,催化热解反应器1的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。0051采用本实施例粉煤催化热解制备煤焦油的装置制备煤焦油的方法与。

33、实施例1相同。0052实施例30053本实施例中,催化热解反应器1的热解反应管15垂直段和环形封闭隔板12上焊接联接有8个旋流管13,旋流管13与热解反应管15内相联通,并穿过导流管14且自由端伸出于导流管14管壁外,自由端加工成向下的螺旋状。外筒16的缩口段斜壁与水平面的夹角为60。催化热解反应器1的煤气分布器111上加工有20圈同心圆环形排列的气孔,一圈气孔中的1个与相邻一圈中的1个气孔排列在同一半径上,一圈气孔与相邻一圈中气孔也可交错排列,气孔的孔径为8MM。催化热解反应器1的支撑花板110上加工有30圈环形排列的气孔,每一圈气孔等分圆周间隔均布排列,一圈气孔中的1个与相邻一圈中的1个气。

34、孔排列在同一半径上,一圈气孔与相邻一圈中气孔也可交错排列,气孔的孔径为2MM,催化热解反应器1的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。0054采用本实施例粉煤催化热解制备煤焦油的装置制备煤焦油的方法与实施例1相同。0055实施例40056在以上的实施例13的循环半焦粉加热步骤1中,空气与循环烟气的体积比为12,该步骤的其它步骤与实施例1相同。在粉煤的催化热解反应步骤2中,粉煤与半焦粉的质量比为12,所用的催化剂的活性组分为FE2O3,FE2O3的负载量为10,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同。

35、,制备成煤焦油。0057制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0058实施例50059在以上的实施例13的循环半焦粉加热步骤1中,空气与循环烟气的体积比为13,该步骤的其它步骤与实施例1相同。在制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤2中,粉煤与半焦粉的质量比为13,所用的催化剂的活性组分为FE2O3,FE2O3的负载量为15,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0060制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0061实施例60062在以上的实施例15的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O3用COO替换,COO的负。

36、载量与相应的实施例相同,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0063制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。说明书CN101935539A7/8页100064实施例70065在以上的实施例15的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O3用NIO替换,NIO的负载量与相应的实施例相同,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0066制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0067实施例80068在以上的实施例15的制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的。

37、催化剂的活性组分FE2O3用FE2O3和COO的混合物替换,FE2O3的的负载量与相应的实施例相同,COO的负载量与FE2O3的负载量相同,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0069制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0070实施例90071在以上的实施例15的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O3用FE2O3和NIO的混合物替换,FE2O3的负载量与相应的实施例相同,NIO的负载量与FE2O3的负载量相同,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0。

38、072制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0073实施例100074在以上的实施例15的制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O3用COO和NIO的混合物替换,COO的负载量与相应实施例中FE2O3的负载量相同,NIO的负载量与COO的负载量相同,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0075制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0076实施例110077在以上的实施例15的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O3用COO、NIO、NIO的混合物替换,FE2O3、COO、NIO的。

39、负载量分别为14,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0078制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0079实施例120080在以上的实施例15的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O3用COO、NIO、NIO的混合物替换,FE2O3、COO、NIO的负载量分别为10,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0081制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0082实施例130083在以上的实施例15的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的活性组分FE2O。

40、3用COO、NIO、NIO的混合物替换,FE2O3、COO、NIO的负载量分别为15,催化剂的载体与实施例1相同,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤说明书CN101935539A8/8页11焦油。0084制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0085实施例140086在以上的实施例113的制备煤焦油方法的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的载体AL2O3用AL2O3替换,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0087制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。0088实施例150089在以上的实施例113的粉煤催化热解反应步骤2中,所用的催化剂的载体AL2O3用AL2O3替换,该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同,制备成煤焦油。0090制备煤焦油所用的装置与相应的实施例相同。说明书CN101935539A1/3页12图1说明书附图CN101935539A2/3页13图2说明书附图CN101935539A3/3页14图3图4说明书附图。

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