煤低溫熱解裝置的製作方法

2023-10-09 11:49:24 4

本發明屬於煤加熱裂解技術領域，具體是涉及一種煤低溫熱解裝置。

背景技術：

煤加熱裂解(煤乾餾、煤熱解)是煤化工的重要過程之一。其是指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤氣等產物的過程。按加熱終溫的不同，可分為三種：900～1100℃為高溫熱解(高溫乾餾)，即焦化；700～900℃為中溫熱解；500～600℃為低溫熱解。

目前，煤低溫熱解一般採用固體熱載體內熱式的方法。該方法首先是將初步預熱的小塊原料煤同催化劑在給料器內混合。然後，從給料器出來的煤塊和催化劑進入反應器內，並且在500～600℃環境下進行氣固分離，得到半焦和揮發物。該揮發物佔煤樣質量的分數稱為揮發份產率或簡稱為揮發份。半焦重新送入反應器進行熱解反應，以得到更高的油氣轉化率。揮發物在催化劑的作用下發生裂解，然後要分別經過除塵、冷凝和冷卻的處理，並最終回收得到油類和煤氣。最後，將回收到的油類送入分離塔中，經過加熱後，在100～600℃範圍內的不同溫度下進行分離處理，最終分別得到汽油、柴油等多種產物。

上述技術方案存在以下的缺點：

首先，反應器中生成的熱煙氣中包含揮發物和粉塵，該煙氣需要經過除塵裝置進行除塵處理，以得到較為純淨的揮發物。由於溫度較高的煙氣在除塵處理過程中將發生溫度下降，於是就導致揮發物中的油類與粉塵凝結在一起，黏著在除塵裝置等後處理設備上。時間稍久就會導致後處理設備發生管道堵塞，由於油類粘性很高，不容易清理，進而嚴重影響生產。

另外一方面，從反應器中出來的熱煙氣，在除塵處理後需要進行冷凝和冷卻的處理。然後再將得到的油類送入分離塔，加熱升溫至550-600℃左右，以進行分離處理。這種二次加熱導致油類的分離處理所需耗費的時間增多，二次加熱的過程中也必然耗費大量的、日益緊缺的能源材料。

技術實現要素：

為了解決現有煤低溫熱解裝置容易發生管道阻塞，生產效率低下的問題，本發明提供一種無需二次加熱節能環保的，不容易發生管道阻塞生產效率高的，煤低溫熱解裝置。

本發明解決技術問題所採用的技術方案如下：

煤低溫熱解裝置，其特徵在於，按照反應先後順序依次包括：給料器，反應器，除塵器，以及分離塔；所述給料器用來向所述反應器提供原料煤塊；所述反應器用來對原料煤塊進行熱解處理；所述除塵器用來對所述反應器熱解生成的揮發物進行除塵處理，所述除塵器在工作過程中保持加熱；所述分離塔用來對經過除塵處理的揮發物進行分離處理。

在上述技術方案中，所述除塵器在工作過程中保持加熱的溫度為550-600℃。

在上述技術方案中，所述給料器，所述反應器，所述除塵器的外壁分別設有可流通加熱氣流的加熱層。

在上述技術方案中，所述除塵器包括加熱裝置，除塵裝置，以及回收裝置；

所述加熱裝置用來對所述反應器中生成的煙氣進行加熱；

所述除塵裝置用來基本除去所述煙氣中粒徑在100微米以上的粉粒；

所述回收裝置，在煙氣流動方向上，依次包括並列設置的第一旋風除塵器和第二旋風除塵器；所述第一旋風除塵器可過濾掉所述煙氣中粒徑在大於10微米的粉粒；所述第二旋風除塵器可過濾掉所述煙氣中粒徑不超過5微米的粉粒。

在上述技術方案中，所述給料器內設有：可將原料煤塊輸送至所述反應器中的送料裝置；以及連通至所述反應器內部的，用來吹送催化劑的催化劑噴管。

在上述技術方案中，所述反應器內設有至少兩個輸送軸，每個輸送軸上焊接有多個螺旋葉片；所述螺旋葉片可隨所述輸送軸旋轉，進行物料的推送；所述反應器底部的形狀適合所述螺旋葉片推送物料。

本發明的有益效果是：

本發明的煤低溫熱解裝置，其反應器中生成的熱煙氣在除塵器中不會發生降溫，於是煙氣中的油類也就不會發生冷凝。本發明的煤低溫熱解裝置不容易發生管道堵塞，可以穩定高效的進行煤低溫熱解的生產。

本發明的煤低溫熱解裝置，其給料器、反應器以及除塵器採用熱空氣加熱層進行整體加熱，經由除塵器得到的較為純淨揮發物的溫度保持在較高的500-600℃左右，可以直接在分離塔中進行油類的分離處理。本發明的煤低溫熱解裝置避免了對經由除塵處理得到的較為純淨揮發物的二次加熱，節能環保而且非常高效。

附圖說明

圖1是本發明的煤低溫熱解裝置一種具體實施方式的結構示意圖。

圖2是圖1所示的具體實施方式中，給料器和反應器的結構示意圖。

圖3是圖2所示的給料器的局剖放大結構示意圖。

圖4是圖1所示的具體實施方式中，反應器的結構示意圖。

圖5是圖4所示反應器的俯視結構示意圖。

圖6是圖4所示反應器的B-B截面結構示意圖。

圖7是圖1所示的具體實施方式中，除塵器的結構示意圖。

圖8是圖7所示的除塵器中，回收裝置的局部放大示意圖。

圖9是圖1所示的具體實施方式中，給料器和反應器的連接部分採用的迷宮密封方式的結構示意圖，箭頭所示為氣流趨勢流動方向。

圖10是另外一種具體實施方式中，給料器和反應器的連接部分採用的微負壓密封方式的結構示意圖，箭頭所示為氣流趨勢流動方向。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。

圖1-9顯示了本發明的煤低溫熱解裝置一種具體實施方式，如圖1所示，按照反應先後順序，該煤低溫熱解裝置依次包括：儲煤罐1，給料器2，反應器3，除塵器4，以及分離塔5。

所述儲煤罐1用來向所述給料器2中定量的添加原料煤塊。所述給料器2用來向所述反應器3提供原料煤塊和催化劑。所述反應器3用來對原料煤塊進行熱解處理。所述除塵器4用來對所述反應器3熱解生成的揮發物進行除塵處理。所述分離塔5用來對經過除塵處理的揮發物進行分離處理。如圖1所示，給料器2，反應器3，除塵器4的外壁上設有相互聯通的加熱層6，使得所述除塵器4在工作過程中保持加熱，加熱的溫度保持在550-600℃。

如圖2和3所示，本發明的煤低溫熱解裝置中的給料器2包括一個密封的罐體，該罐體的上部設有進煤口24；設在所述罐體一端的出料口25與反應器3的進料口33相連；罐體內設有可將原料煤塊輸送至反應器3中的送料裝置，如圖3所示，該送料裝置包括推送葉片22和旋轉軸23。所述推送葉片22設置在所述旋轉軸23的外壁上，可隨所述旋轉軸23轉動，推動原料煤塊，並向反應器3中輸送。罐體內還設有連通至反應器3內部的，用來吹送催化劑的催化劑噴管21，該催化劑噴管21設置在所述旋轉軸23內。如圖3所示，催化劑噴管21不會影響到旋轉軸23的轉動。反應器3的內壁上設有推送原料煤塊前進的金屬葉片，圖2中未示出，因其屬於現有技術，故不在此贅述。

所述催化劑噴管21在反應器3內部的多個位置分別設有催化劑噴出口26，並且，所述催化劑噴出口26的口徑滿足：越靠近給料器2的出料口25，所述催化劑噴出口26的口徑越大。即圖2中位於左側的催化劑噴出口21的口徑要大於右側，使得靠近出料口位置的催化劑噴出口可以快速、大量的噴出，避免催化劑在噴管中發生堵塞。由於催化劑噴管在反應器內部的多個位置分別設有催化劑噴出口，使得催化劑可以在反應器內的多個位置同時噴出，在整個反應器內與原料煤塊均勻混合。

所述催化劑噴管21可將納米級(粒徑為80納米左右)的催化劑直接吹送至反應器3內部，使催化劑與揮發物在反應器3內充分混合，進而可以大幅提高熱解效率，提高重油向輕油轉化的效率。

如圖4至6所示，本發明的煤低溫熱解裝置中的反應器3，其分別與給料器2和除塵器4相連，包括密封罐體，該密封罐體上設有進料口33和出料口34；所述密封罐體內設有兩個輸送軸31，每個輸送軸31上焊接有多個螺旋葉片32；所述螺旋葉片32可隨所述輸送軸31旋轉，進行物料的推送；所述密封罐體內壁的底部的形狀為「U」形槽形狀，適合於所述螺旋葉片32推送物料(原料煤塊和催化劑)。每個「U」形槽內設有一個所述輸送軸31。每個「U」形槽上端開口的寬度為1-4米，長度為18-22米。

由於每個輸送軸上的多個進行物料推送的螺旋葉片是焊接上去的金屬片，於是，在反應器由生產廠家送至煤處理工廠的輸運過程中，可以將這兩個輸送軸多個螺旋葉片的拼裝零件，送至煤處理工廠現場後再進行拼接安裝，從而使反應器的運輸變得十分方便，而且不容易損壞，後續生產使用中的維護也較為便捷。

本發明的煤低溫熱解裝置中的反應器在工作過程中，物料由進料口33送入反應器3，螺旋葉片32隨輸送軸31旋轉，進行物料的推送，並最終將物料由進料口33位置螺旋推進的輸送至出料口34。在這一過程中，位於反應器外壁的加熱層6可以將物料加熱至500-600℃，使物料在密封罐體內進行熱解反應，然後將得到的半焦、以及經過熱解的揮發物和粉塵組成的煙氣，由所述出料口34排出反應器3，進入除塵器4等後處理設備中。

圖7和圖8顯示了本發明的煤低溫熱解裝置中的除塵器，該除塵器4設置在反應器3與分離塔5之間，其包括加熱裝置，除塵裝置，以及回收裝置。

所述加熱裝置為設置在該除塵器4外壁的加熱層6，該加熱層6中接通流動的熱空氣，對除塵器4內部進行加熱。煙氣在除塵器4內部流動的過程中，基本不會發生降溫，所以煙氣中的揮發物不會發生冷凝。這樣，煙氣中的大部分的粉塵和納米級(粒徑為80納米左右的)催化劑會隨著煙氣一同流動至回收裝置中，以便進行催化劑回收處理。

所述除塵裝置用來基本除去所述煙氣中粒徑在100微米以上的粉粒，或者說是用來基本去除碎小煤塊和大粒徑的粉塵。所述除塵裝置包括在煙氣入口處傾斜設置的擋板42；以及在煙氣流通路徑上交錯設置的重力除塵板43。所述擋板42與水平面的夾角為45度，如圖7所示，其可以將由反應器3進來的煙氣進行第一時間的阻擋。根據受力分解，煙氣中的碎小煤塊和大顆粒粉塵被直接向下方擋掉，然後由除塵器4底部的排料口41排出。如圖7和8所示，所述重力除塵板43一共設置有多組，煙氣將沿著圖7中箭頭所示的路線，由煙氣入口流動至第一旋風除塵器44的入風口47。在這一過程中，多組重力除塵板43將對煙氣進行重力除塵，即隨著煙氣中的粉粒與重力除塵板43發生碰撞，然後該發生碰撞的粉粒直接向除塵器4底部的排料口41掉落，進而由煙氣中過濾掉。

所述回收裝置在煙氣流動方向上依次包括，並列設置的第一旋風除塵器44和第二旋風除塵器45。煙氣由入風口47進入第一旋風除塵器44，經過旋風除塵處理後，過濾掉粒徑大於10微米的粉粒，過濾下來的粉粒由排料口41排出除塵器4。煙氣繼續經由連通管48進入第二旋風除塵器45，該第二旋風除塵器45將粒徑不超過5微米的粉粒進行過濾，過濾下來粉粒由回收倉46承接。所述第一旋風除塵器44工作時，其內部煙氣的流速為15-25米/秒；所述第二旋風除塵器45工作時，其內部煙氣的流速為35-45米/秒。這樣就可以使所述第一旋風除塵器44可過濾掉所述煙氣中粒徑在大於10微米的粉粒，使所述第二旋風除塵器45可過濾掉所述煙氣中粒徑不超過5微米的粉粒。回收倉46中承接到的粉粒中大部分為納米級的催化劑，可以將其重新與原料煤塊進行混合，在反應器3中進行熱解反應，進行二次利用。

在其他的具體實施方式中，所述回收裝置也可以包括3個或者更多的並列設置的旋風除塵器，只需滿足其中的至少一個除塵器可以將煙氣中粒徑不超過5微米的粉粒過濾下來，從而可以回收過濾下來的粉粒中的納米級催化劑即可，在此不再贅述。

如圖9所示，本發明的煤低溫熱解裝置中，給料器2與反應器3之間的連接位置，以及反應器3與除塵器4之間的連接位置的連接方式分別為迷宮密封。下面以給料器2與反應器3之間的連接位置為例做以說明。

反應器3與給料器2相互聯通，在反應器3熱解原料煤塊過程中，如圖9所示，反應器3內部的氣壓要高於外部，所以內部的氣體有從反應器3與給料器2相連的位置向外流出的趨勢。同時，由於反應器3外部的大氣與反應器3內部向聯通，所以大氣也可以向反應器3內部流入。於是，給料器與反應器之間相互連接的部分，設置了一組如圖9所示的，相互交錯的擋板，形成「迷宮」的形狀。這組「迷宮」起到了阻礙反應器3內外的氣體相互流通的作用。很好的阻止了空氣進入反應器3，以免空氣中的氮氣影響生成的煤氣的純度；同時也很好的阻止了反應器3內部的煙氣擴散到空氣中，以免造成爆炸形成事故。

在如圖10所示的另外的一種實施方式中，其與圖9所示具體實施方式不同的是：給料器2與反應器3之間的連接位置，以及反應器3與除塵器4之間的連接位置的連接方式分別為微負壓密封。下面再次以給料器2與反應器3之間的連接位置為例做以說明。

反應器3與給料器相互聯通，在反應器熱解原料煤塊過程中，如圖10所示，反應器3內部的氣壓要高於外部，所以內部的氣體有從反應器3與給料器相連的位置向外流出的趨勢。同時，由於反應器3外部的大氣與反應器3內部向聯通，所以大氣也可以向反應器3內部流入。本發明的給料器與反應器之間相互連接的部分，採用的是相互配合光滑表面，給料器2與反應器3處於一個在小範圍內活動連接的狀態。通過調整相互之間的距離，使得內部的氣壓要稍小於外部的大氣壓，即所謂的「微負壓」。從而使反應器3內部的氣流不會向外部的大氣中擴散，同時外部的空氣也很少進入反應器3的內部。這種「微負壓」連接，可以很好的滿足給料器2與反應器3之間的密封連接要求。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。