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碳氫原料固體熱載體乾餾反應器與乾餾方法

2023-07-20 00:23:56 1

碳氫原料固體熱載體乾餾反應器與乾餾方法
【專利摘要】本發明公開了一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器及乾餾方法,所述乾餾反應器通過在乾餾反應器內設置具有孔道或孔隙的內構件形成乾餾氣相產物流動通道,所述乾餾方法為採用上述乾餾反應器使反應物料由上向下移動,乾餾氣相產物沿反應器內設計路徑移動,最終從設於中心乾餾氣相產物收集通道上的乾餾氣相產物出口導出。本發明解決了現有碳氫原料乾餾方法中存在的油品含塵量高及重質組分多等問題,還克服了在乾餾過程中傳熱、傳質效率低、速度慢等技術缺點。
【專利說明】碳氫原料固體熱載體乾餾反應器與乾餾方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體燃料能源化工【技術領域】,具體地,本發明涉及一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器與乾餾方法。
【背景技術】
[0002]碳氫原料包含煤、油頁巖、生物質、油砂、城市固廢及工業副產品如吸附有機質後的吸附劑顆粒等,因其含有豐富的有機組分,適宜提取高值化學品而實現原料的高值化利用。乾餾是從固體碳氫原料中提取高值油品的有效方式,乾餾所得液相產品既可作為燃料油的替代燃料,同時其中還含有豐富的化工原材料如苯、甲苯、二甲苯、酚、甲酚、二甲酚等,具有重要的應用價值。在乾餾過程中,傳熱、傳質方式對原料的最終利用率及終產物的組成有顯著影響,是調控乾餾方法的主要技術途徑。
[0003]現有乾餾技術分為地下乾餾及地上乾餾兩大類。地下乾餾由於生產方法過程難以控制,易於導致地下油氣汙染,因此目前尚未大規模工業化生產。地上乾餾是指將碳氫原料經過破碎、篩分至所需粒徑,然後在不同類型的乾餾爐內加熱而生成不同乾餾產品等過程。按加熱方式的不同,地上乾餾技術分為間接加熱和直接加熱兩類。間接加熱指乾餾所需的熱量通過器壁傳入乾餾室的做法,這種方式熱效率低,且不易放大,在工業生產中很少採用。直接加熱的乾餾爐稱為內熱式乾餾爐,按照傳熱載體的不同,分為氣體熱載體及固體熱載體兩種,其熱源通常來自燃燒乾餾氣、固相產品等所放出的熱量。以油頁巖乾餾技術為例,氣體熱載體法乾餾技術在世界範圍內有不同的爐型,其中代表性的有巴西的Petrosix技術、愛沙尼亞的Kiviter技術、美國聯合油SGR幹懼技術、日本的Joesco幹懼技術和中國的撫順乾餾爐技術等。固體熱載體法乾餾技術包括美國的Tosco-1I乾餾技術、愛沙尼亞的Galoter乾餾技術、德國的LR乾餾技術、加拿大ATP乾餾技術和中國大工新法乾餾技術(DGProcess).,雖然目前適用於不同碳氫原料的乾餾技術眾多,有些也已進入到工業應用階段,但在運行過程中都存在著不同程度的問題。對於氣體熱載體乾餾技術,問題在於對原料的利用率較低,且只能處理塊狀物 料,裝置的熱效率不高。而固體熱載體乾餾技術,則存在設備龐大,結構複雜,動力消耗大,乾餾油品收率低等。同時,作為上述乾餾過程運行中的一個共性問題,現有乾餾技術所得的油品中都存在含塵量大、重質組分含量高等問題,直接影響裝置的連續運行及產品的進一步加工。
[0004]為解決現有乾餾方法所得油品含塵量高、重質組分高等問題,需要設計新型的乾餾反應器及方法路線加以解決,惟其如此,才能為解決能源問題開闢新思路。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於,提供一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器與乾餾方法,該乾餾反應器及採用該乾餾反應器的乾餾方法解決了現有碳氫原料乾餾方法中存在的油品含塵量高及重質組分多等問題,還克服了在乾餾過程中傳熱、傳質效率低、速度慢等技術缺點。[0006]為達到上述目的,本發明採用了如下的技術方案:
[0007]—種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,所述乾餾反應器內設置具有孔道11或孔隙12的第一內構件1,所述第一內構件I固定於乾餾反應器頂部,且與乾餾反應器壁2之間形成周邊乾餾氣相產物通道3,所述周邊乾餾氣相產物通道3下端開口於乾餾反應器內的物料層4中;
[0008]在乾餾反應器的中心相對設置的具有孔道11或孔隙12的第二內構件5之間形成中心乾餾氣相產物通道6,所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉,且與乾餾反應器的物料入口 9縱向相對,所述中心乾餾氣相產物通道6下端開口於乾餾反應器的物料層4中,所述中心乾餾氣相產物通道6內的上部還設置一乾餾氣相產物出口 7 ;
[0009]所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6之間構成固體物料的由上向下的物料通道。
[0010]本發明中孔道11為菱形導氣孔道、矩形導氣孔道和圓形導氣孔道中的一種或多種,本領域技術人員可以根據需要將孔道11設計為其他形狀的導氣孔道,只要其能實現乾餾氣相產物(比如氣體、小顆粒)穿過的目的即可,比如三角形導氣孔道、星形導氣孔道等。
[0011]本發明中孔隙12為百葉窗式孔隙,或為由數量大於I個的內構件組合形成的組件之間的孔隙(組件中的每一個內構件上均可以設置孔道11或孔隙12),本領域技術人員可以根據需要將孔隙12設計為其他形狀的孔隙,只要其能實現乾餾氣相產物(比如氣體、小顆粒)穿過的目的即可。
[0012]本發明的第一內構件I和第二內構件5上開設有允許乾餾氣相產物通過的孔道11或孔隙12,並且能夠提供乾餾反應器內物料的支撐。
[0013]本發明中周邊 乾餾氣相產物通道3為環形相互連通的通道,或為相對兩側的乾餾反應器壁與第一內構件I形成的、經內含中心乾餾氣相產物通道6的物料層分隔的相向壁面通道。
[0014]本發明中乾餾反應器的形狀為圓柱形或稜柱形,本領域技術人員也可以根據需要將乾餾反應器設計成其他的形狀,比如梯形柱等。
[0015]本發明中第二內構件5上從距頂端的十分之一到三分之一的第二內構件長度處開始設置孔道11或孔隙12,使所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉為有一個開口的半封閉空間13。上述中心乾餾氣相產物通道6上端的半封閉空間是為了使物料層4將其下部開有孔道或孔隙的內構件完全埋沒,從而使中心乾餾氣相產物通道6完全處於物料層4中。本領域技術人員可以根據需要對未設置孔道或孔隙的部分內構件長度進行選擇,比如為三分之二內構件長度等。
[0016]本發明所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6的下端開口在同一水平面上,本領域技術人員也可以根據需要對二者的開口位置進行選擇,比如一個的開口位置高於另一個的開口位置。
[0017]一種基於上述碳氫原料固體熱載體乾餾反應器的乾餾方法,所述方法包括如下步驟:
[0018]灰倉20高溫固體熱載體顆粒與供料系統21中需要乾餾的碳氫原料在固固混合器14中充分混合得到反應前的固體物料,反應前的固體物料從物料入口 9進入乾餾反應器中,在乾餾反應器內升溫並釋放氣相產物,氣相產物向上穿過物料層4進入到乾餾反應器的上部空間8,然後穿過第一內構件I上的孔道11或孔隙12進入到周邊乾餾氣相產物通道3中,再依次通過第一內構件I上的孔道11或孔隙12、物料層4和第二內構件5上的孔道11或孔隙12進入到中心乾餾氣相產物通道6中,然後從乾餾氣相產物出口 7排出進入後處理及產物收集系統。
[0019]所述乾餾方法還可以包括如下步驟:乾餾反應得到的乾餾氣相產物從乾餾氣相產物出口 7排出進入後處理及產物收集系統,反應後的固體物料從物料出口 10排出被送入並流向上的氧化反應器18,與從氧化反應器18底部供入的空氣或氧氣反應得到氣固混合物,氣固混合物經氣固分離器19分離,被分離的高溫固體顆粒作為高溫固體熱載體顆粒被循環進入固固混合器14,被分離的氣體作為煙氣排出,進入其下遊處理工段。
[0020]所述後處理及產物收集系統可以包括乾餾氣相產物進入換熱器15後分為氣體和液體,並分別進入儲氣櫃16和儲液罐17儲存。
[0021]本發明中氣相產物從周邊乾餾氣相產物通道3中進入物料層4時,氣相產物中夾帶的細顆粒物料被阻隔返回到周邊乾餾氣相產物通道3的下部開口處,從而再次進入物料層中。
[0022]所述碳氫原料為富含碳氫元素易流化固體顆粒。
[0023]所述富含碳氫元素易流化固體顆粒為煤、生物質(如酒糟、藥渣、醬渣、菌渣等)、油頁巖、油砂、城市固廢(如生活垃圾、電子元件等)、工業副產品(如吸附有機質後的吸附顆粒、使用過的催化劑等)中的一種或多種。
[0024]本發明在乾餾反應器內設置具有孔道或孔隙的內構件形成乾餾氣相產物流動通道的移動床反應器,通過定向調控乾餾氣相產物的逸出通道,從而強化傳熱、傳質過程,並充分利用反應器內部構件結構及物料層分`布的特點,形成一種能得到低含塵量的高品質油品的乾餾方法。
[0025]本發明由於氣相產物經過物料層的過濾、重整,濾除了其中攜帶的細粉及重質組分,得到的油品含塵量低,重質組分少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器的結構示意圖;
[0027]圖2為本發明的圓柱形乾餾反應器的內構件分布圖;
[0028]圖3為本發明的稜柱形乾餾反應器的內構件分布圖一;
[0029]圖4為本發明的稜柱形乾餾反應器的內構件分布圖二 ;
[0030]圖5為本發明的內構件上菱形導氣孔道的分布示意圖;
[0031]圖6為本發明的內構件上圓形導氣孔道的分布示意圖;
[0032]圖7為本發明的內構件上矩形導氣孔道的分布示意圖;
[0033]圖8為本發明的內構件上百葉窗式孔隙的分布示意圖;
[0034]圖9為本發明的第二內構件的結構示意圖;
[0035]圖10為本發明的數量大於I個的內構件組合形成的組件的結構示意圖;
[0036]圖11為採用本發明乾餾反應器的方法流程示意圖;
[0037]附圖標識:
[0038]—氣相產物逸出路徑;0物料移動路徑;
[0039]1、第一內構件;2、乾餾反應器壁;3、周邊乾餾氣相產物通道;4、物料層;5、第二內構件;6、中心乾餾氣相產物通道;7、乾餾氣相產物出口 ;8、上部空間;9、物料入口 ;10、物料出口 ;11、孔道;12、孔隙;13、開口的半封閉空間;14、固固混合器;15、換熱器;16、儲氣櫃;
17、儲液罐;18、氧化反應器;19、旋風分離器;20、灰倉;21、供料系統。
【具體實施方式】
[0040]下面以附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0041]實施例1
[0042]如圖1所示,一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,所述乾餾反應器內設置具有孔道11的第一內構件I,所述第一內構件I固定於乾餾反應器頂部,且與乾餾反應器壁2之間形成周邊乾餾氣相產物通道3,所述周邊乾餾氣相產物通道3下端開口於乾餾反應器內的物料層4中;
[0043]在乾餾反應器的中心相對設置的具有孔道11的第二內構件5之間形成中心乾餾氣相產物通道6,所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉,且與乾餾反應器的物料入口 9縱向相對,所述中心乾餾氣相產物通道6下端開口於乾餾反應器的物料層4中,所述中心乾餾氣相產物通道6內的上部還設置一乾餾氣相產物出口 7 ;
[0044]所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6之間構成固體物料的由上向下的物料通道。
[0045]如圖5和圖6所示,本實施例中第一內構件I和第二內構件5上的孔道11為菱形導氣孔道或圓形導氣孔道。
[0046]如圖2所示,本實施例中乾餾反應器的形狀為圓柱形,周邊乾餾氣相產物通道3為環形相互連通的通道。
[0047]本實施例中第二內構件5上從距頂端的十分之一的第二內構件長度處開始設置孔道11,使所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉為有一個開口的半封閉空間13。
[0048]本實施例所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6的下端開口在同一水平面上。
[0049]實施例2
[0050]如圖1所示,一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,所述乾餾反應器內設置具有孔隙12的第一內構件1,所述第一內構件I固定於乾餾反應器頂部,且與乾餾反應器壁2之間形成周邊乾餾氣相產物通道3,所述周邊乾餾氣相產物通道3下端開口於乾餾反應器內的物料層4中;
[0051]在乾餾反應器的中心相對設置的具有孔隙12的第二內構件5之間形成中心乾餾氣相產物通道6,所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉,且與乾餾反應器的物料入口 9縱向相對,所述中心乾餾氣相產物通道6下端開口於乾餾反應器的物料層4中,所述中心乾餾氣相產物通道6內的上部還設置一乾餾氣相產物出口 7 ;
[0052]所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6之間構成固體物料的由上向下的物料通道。
[0053]如圖8所示,本實施例中第一內構件I和第二內構件5上的孔隙12為百葉窗式孔隙。
[0054]如圖3所示,本實施例中乾餾反應器的形狀為稜柱形,周邊乾餾氣相產物通道3為相對兩側的乾餾反應器壁與第一內構件I形成的、經內含中心乾餾氣相產物通道6的物料層分隔的相向壁面通道。
[0055]如圖9所示,本實施例中第二內構件5上從距頂端的六分之一的第二內構件長度處開始設置孔隙12,使所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉為有一個開口的半封閉空間13。
[0056]本實施例所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6的下端開口在同一水平面上。
[0057]實施例3
[0058]如圖1所示,一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,所述乾餾反應器內設置具有孔道11的第一內構件I,所述第一內構件I固定於乾餾反應器頂部,且與乾餾反應器壁2之間形成周邊乾餾氣相產物通道3,所述周邊乾餾氣相產物通道3下端開口於乾餾反應器內的物料層4中;
[0059]在乾餾反應器的中心相對設置的具有孔道11的第二內構件5之間形成中心乾餾氣相產物通道6,所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉,且與乾餾反應器的物料入口 9縱向相對,所述中心乾餾氣相產物通道6下端開口於乾餾反應器的物料層4中,所述中心乾餾氣相產物通道6內的上部還設置一乾餾氣相產物出口 7 ;
[0060]所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6之間構成固體物料的由上向下的物料通道。
[0061]如圖7所示,本實施例中第一內構件I和第二內構件5上的孔道11為矩形導氣孔道。
[0062]如圖4所示,本實施例中乾餾反應器的形狀為稜柱形,周邊乾餾氣相產物通道3為環形相互連通的通道。
[0063]本實施例中第二內構件5上從距頂端的三分之一的第二內構件長度處開始設置孔道11,使所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉為有一個開口的半封閉空間13。
[0064]本實施例所述周邊乾餾氣相產物通道3的下端開口位置低於中心乾餾氣相產物通道6的下端開口位置。
[0065]實施例4
[0066]如圖1所示,一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,所述乾餾反應器內設置具有孔隙12的第一內構件1,所述第一內構件I固定於乾餾反應器頂部,且與乾餾反應器壁2之間形成周邊乾餾氣相產物通道3,所述周邊乾餾氣相產物通道3下端開口於乾餾反應器內的物料層4中;
[0067]在乾餾反應器的中心相對設置的具有孔隙12的第二內構件5之間形成中心乾餾氣相產物通道6,所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉,且與乾餾反應器的物料入口 9縱向相對,所述中心乾餾氣相產物通道6下端開口於乾餾反應器的物料層4中,所述中心乾餾氣相產物通道6內的上部還設置一乾餾氣相產物出口 7 ;
[0068]所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6之間構成固體物料的由上向下的物料通道。[0069]如圖10所示,本實施例中第一內構件I和第二內構件5上的孔隙12由數量大於I個的內構件組合形成的組件之間的孔隙。
[0070]如圖3所示,本實施例中乾餾反應器的形狀為稜柱形,周邊乾餾氣相產物通道3為相對兩側的乾餾反應器壁與第一內構件I形成的、經內含中心乾餾氣相產物通道6的物料層分隔的相向壁面通道。
[0071]如圖9所示,本實施例中第二內構件5上從距頂端的六分之一的第二內構件長度處開始設置孔隙12,使所述中心乾餾氣相產物通道6上端封閉為有一個開口的半封閉空間13。
[0072]本實施例所述周邊乾餾氣相產物通道3和中心乾餾氣相產物通道6的下端開口在同一水平面上。
[0073]實施例5
[0074]如圖11所示,一種基於上述碳氫原料固體熱載體乾餾反應器的乾餾方法,所述方法包括如下步驟:
[0075]I)灰倉20高溫固體熱載體顆粒與供料系統21中需要乾餾的碳氫原料在固固混合器14中充分混合得到反應前的固體物料;
[0076]2)反應前的固體物料從物料入口 9進入乾餾反應器進行乾餾反應,反應得到的氣相產物從乾餾氣相產物出口 7排出進入換熱器15後分為氣體和液體,並分別進入儲氣櫃16和儲液罐17儲存,反應後的固`體物料從物料出口 10排出被送入並流向上的氧化反應器18,與從氧化反應器18底部供入的空氣或氧氣反應得到氣固混合物;
[0077]3)氣固混合物經氣固分離器19分離,被分離的高溫固體顆粒作為高溫固體熱載體顆粒被循環進入固固混合器14,被分離的氣體作為煙氣排出,進入其下遊處理方法。
[0078]所述步驟2)中乾餾反應時,反應前的固體物料在乾餾反應器內升溫並釋放氣相產物,氣相產物向上穿過物料層4進入到乾餾反應器的上部空間8,然後穿過第一內構件I上的孔道11或孔隙12進入到周邊乾餾氣相產物通道3中,此時大顆粒物料被第一內構件I阻隔而返回至物料層中,周邊乾餾氣相產物通道3中的氣體產物在自身壓力作用下,反向穿過第一內構件I上中下部的孔道11或孔隙12,進入到物料層4中,此時氣相產物中攜帶的細顆粒固體在第一內構件I以及重力作用下匯集至周邊乾餾氣相產物通道3的底部,並進入物料層4,氣體則經過物料層中高溫顆粒的過濾、重整,濾除其中攜帶的細粉及重質組分後,通過第二內構件5上的孔道11或孔隙12進入到中心乾餾氣相產物通道6中,然後從乾餾氣相產物出口 7排出進入換熱器15。
[0079]本實施例中乾餾氣相產物在乾餾反應器內的定向流動,即可實現淨化除雜的目的,也會增強顆粒間的傳熱、傳質,從而提高原料利用率和系統的熱效率。
[0080]本實施例採用燃燒或氧化過程中生成的高溫固體顆粒作為高溫固體熱載體,乾餾反應器與氧化反應器18集成構成熱載體顆粒循環,即乾餾反應器下部的物料出口直接連接氧化反應器18的進料裝置,從氧化反應器18出來的熱煙氣經旋風分離器19分離後,高溫固體顆粒進入灰倉20儲存,並隨後進入到固固混合器14中,同經供料系統21供入的碳氫原料充分混合,然後進入到乾餾反應器中完成反應,並實現熱載體顆粒的循環過程。
[0081]實施例6
[0082]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為油頁巖,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的頁巖半焦及頁巖氣作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫頁巖灰與經供料系統供入的油頁巖,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,頁巖油作為液相產品直接輸出,頁巖氣則進入儲氣櫃儲存並部分返回至氧化反應器18內燃燒以維持系統熱量平衡。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含頁巖灰及頁巖半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫頁巖灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0083]在本實施例中採用頁巖氣和頁巖半焦等混合燃料在氧化反應器內共同燃燒,以提供系統所需熱量,並生成高溫固體熱載體用以直接加熱油頁巖以進行乾餾反應,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,頁巖油產率和品質都得到提高,其中頁巖油中產率為不加內構件時產率的1.2倍以上,含灰塵率為0.5%以下。同時頁巖氣部分返回氧化反應器內進行燃燒供熱,進一步提高了燃料的利用率及熱效率。
[0084]實施例7
[0085]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為煙煤,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫灰與經供料系統供入的煙煤,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含煤灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0086]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.3倍以上,含灰塵率為1%以下。
[0087]實施例8
[0088]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為生物質(如酒糟、藥渣、醬渣、菌渣等),如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫灰與經供料系統供入的生物質(如酒糟、藥渣、醬渣、菌渣等),在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口10排出,乾餾固相產物包含生物質灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0089]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.2倍以上,含灰塵率為1%以下。
[0090]實施例9
[0091]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為生活垃圾,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫灰與經供料系統供入的生活垃圾,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含生活垃圾灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0092]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.2倍以上,含灰塵率為0.5%以下。
[0093]實施例10
[0094]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為電子元件,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得 到的高溫灰與經供料系統供入的電子元件,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含電子元件灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0095]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.3倍以上,含灰塵率為1%以下。
[0096]實施例11
[0097]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為吸附有機質後的吸附顆粒,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫灰與經供料系統供入的吸附有機質後的吸附顆粒,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含吸附有機質後的吸附顆粒灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0098]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.2倍以上,含灰塵率為0.5%以下。
[0099]實施例12
[0100]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為使用過的催化劑,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫灰與經供料系統供入的使用過的催化劑,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含使用過的催化劑灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0101]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.2倍以上,含灰塵率為1%以下。
[0102]實施例13`
[0103]本實施例採用實施例4的乾餾方法,所用的碳氫原料為油砂,如圖11所示,乾餾反應器與氧化反應器18耦合,氧化反應器18內採用乾餾生成的半焦作為燃料,燃燒後的熱煙氣經旋風分離器19分離,得到的高溫灰與經供料系統供入的油砂,在固固混合器14中充分混合,然後進入到乾餾反應器中進行反應,乾餾氣相產物在反應器內按調控後的路徑流動,淨化後的乾餾氣相產物由乾餾氣相產物出口 7導出並進入後處理及產物收集系統的換熱器15,經冷凝分離後,得到乾餾液相產品熱解油,乾餾氣則進入儲氣櫃儲存。乾餾反應器的固相產物自物料出口 10排出,乾餾固相產物包含油砂灰及半焦,可作為氧化反應器的循環床料及燃料,在氧化反應器內進行燃燒反應,高溫灰經旋風分離器分離下來後,進入灰倉儲存,實現顆粒循環過程。
[0104]在本實施例中,通過調控乾餾氣相產物在反應器內定向流動,提高了顆粒間的傳熱、傳質效果,同時利用反應器內構件的結構特點及原位高溫顆粒床層的過濾、重整作用,熱解油產率和品質都得到提高,其中熱解油中產率為不加內構件時產率的1.3倍以上,含灰塵率為1%以下。
[0105]需要指出的是,對於本發明具體實施方法,如導氣孔及擋板的形狀、折流板的開口形式、各單元的尺寸、安裝間距及方式、乾餾反應器與其他裝置的結合形式及操作方式等仍可進行修改和改進 ,但都不會由此而背離權利要求書中所規定的本發明的範圍和基本精神。
【權利要求】
1.一種碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述乾餾反應器內設置具有孔道(11)或孔隙(12)的第一內構件(1),所述第一內構件(1)固定於乾餾反應器頂部,且與乾餾反應器壁(2 )之間形成周邊乾餾氣相產物通道(3 ),所述周邊乾餾氣相產物通道(3 )下端開口於乾餾反應器內的物料層(4)中; 在乾餾反應器的中心相對設置的具有孔道(11)或孔隙(12)的第二內構件(5)之間形成中心乾餾氣相產物通道(6),所述中心乾餾氣相產物通道(6)上端封閉,且與乾餾反應器的物料入口(9)縱向相對,所述中心乾餾氣相產物通道(6)下端開口於乾餾反應器的物料層(4)中,所述中心乾餾氣相產物通道(6)內的上部還設置一乾餾氣相產物出口(7); 所述周邊乾餾氣相產物通道(3)和中心乾餾氣相產物通道(6)之間構成固體物料的由上向下的物料通道。
2.根據權利要求1所述的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述孔道(11)為菱形導氣孔道、矩形導氣孔道和圓形導氣孔道中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述孔隙(12)為百葉窗式孔隙,或為由數量大於I個的內構件組合形成的組件之間的孔隙。
4.根據權利要求1所述的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述周邊乾餾氣相產物通道(3)為環形相互連通的通道,或為相對兩側的乾餾反應器壁與第一內構件(O形成的、經內含中心乾餾氣相產物通道(6)的物料層分隔的相向壁面通道。
5.根據權利要求1所述的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述乾餾反應器的形狀為圓柱形或稜柱形。
6.根據權利要求1所述的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述第二內構件(5)上從距頂端的十分之一到三分之一的第二內構件長度處開始設置孔道(11)或孔隙(12),使所述中心乾餾氣相產物通道(6)上端封閉為有一個開口的半封閉空間(13)。
7.根據權利要求1所述的碳氫原料固體熱載體乾餾反應器,其特徵在於,所述周邊乾餾氣相產物通道(3)和中心乾餾氣相產物通道(6)的下端開口在同一水平面上。
8.一種基於權利要求1-7任一所述的碳氫原料固體熱載體幹懼反應器的幹懼方法,所述方法包括如下步驟: 灰倉(20)高溫固體熱載體顆粒與供料系統(21)中需要乾餾的碳氫原料在固固混合器(14)中充分混合得到反應前的固體物料,反應前的固體物料從物料入口(9)進入乾餾反應器,在乾餾反應器內升溫並釋放氣相產物,氣相產物向上穿過物料層(4)進入到乾餾反應器的上部空間(8),然後穿過第一內構件(I)上的孔道(11)或孔隙(12)進入到周邊乾餾氣相產物通道(3)中,再依次通過第一內構件(I)上的孔道(11)或孔隙(12)、物料層(4)和第二內構件(5)上的孔道(11)或孔隙(12)進入到中心乾餾氣相產物通道(6)中,然後從乾餾氣相產物出口(7)排出進入後處理及產物收集系統。
9.根據權利要求8所述的乾餾方法,其特徵在於,所述乾餾方法還包括如下步驟:乾餾反應得到的乾餾氣相產物從乾餾氣相產物出口 (7)排出進入後處理及產物收集系統,反應後的固體物料從物料出口( 10)排出被送入並流向上的氧化反應器(18),與從氧化反應器(18)底部供入的空氣或氧氣反應得到氣固混合物,氣固混合物經氣固分離器(19)分離,被分離的高溫固體顆粒作為高溫固體熱載體顆粒被循環進入固固混合器(14),被分離的氣體作為煙氣排出,進入其下遊處理工段。
10.根據權利要求8 所述的乾餾方法,其特徵在於,所述碳氫原料為富含碳氫元素易流化固體顆粒。
【文檔編號】C10B53/00GK103484134SQ201310346633
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】許光文, 武榮成, 高士秋, 張純, 董鵬偉, 韓江則 申請人:中國科學院過程工程研究所

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