[发明专利]一种用于宽粒径分布煤的干馏装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体地，本发明涉及一种用于宽粒径分布煤的干馏装置及方法。

背景技术

煤热解是所有煤转化过程中的基本反应，此过程中得到的煤焦油是煤化学工业的主要原料。目前，煤基替代油气及化学品的生产主要基于煤气化或煤的催化液化，但同时存在通过热解利用煤的组成与结构特征制备替代石油、天然气以及化学品的技术路线。计算表明，利用煤炭本身的挥发分直接生产燃料油、燃气与传统技术路线相比可提高能效10％-20％，降低水耗20％-30％，减少CO₂排放0.3-0.9吨/吨煤，而通过热解与甲烷化生产合成天然气(SNG)的效率可达75％、通过热解与加氢制备燃料油的效率可至65％。

目前常见的干馏供热方式可分为内热式和外热式。内热式技术是通过高温气体(或固体)热载体直接与物料接触换热进行热解。内热式热解干馏技术具有传热效率高，且加热速率快，受热均匀等优点。但目前存在的问题是以气体热载体直接加热时，对原料粒度要求比较高，当处理小粒径碎煤时煤气和焦油的含尘量高；以固体热载体加热时，一般采用高温灰，高温半焦等与煤颗粒直接接触换热，但实际生产中热解气夹带灰尘严重，使焦油质量变差，严重时会造成管路堵塞。为解决以上问题，一些研究已经进行。如：专利CN 101818071A就是以高温灰为热载体，通过将引入高温灰的管路改为多级分枝形，将固体热载体引入到反应器中下部，同时热解原料煤由上部加入到反应器内部，加料的同时热载体的引入管路会对原料进行预热。在热解过程中堆积在反应器上部的煤料会对粉尘起到一定的过滤作用。但该反应器结构复杂，特别是如果遇到热解原料结焦等情况很容易造成管路堵塞，引起换热不均匀等问题。外热式技术是通过加热壁向物料传热，物料层由外向内逐渐升温的过程。外热式热解干馏技术由于不引入其他热载体介质，因而获得的焦油含尘量相对较低、煤气热值较高。但当热解原料粒径较小时，由于其在设备内部堆积密实，外部热源很难加热内部煤，致使物料受热不均匀，产生的热解气逸出阻力大、停留时间过长引发二次反应加剧，从而造成焦油产率低、重质油含量高、品质差、生产效率低等问题。另一方面，以目前的采煤技术在采煤的过程中产生大量粒径20mm以下的碎煤，寻找对其的有效利用方式具有十分重要的意义。专利CN 102212378A是通过在热解反应器内添加内构件对加强小粒径含碳原料热解过程中的传热，具有一定的效果，但是，该专利并未解决热解气逸出阻力大、停留时间过长的问题。

由以上分析可以看出，目前宽粒径分布煤干馏过程存在的核心问题是如何强化其反应过程中的传质传热。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服宽粒径分布煤在外热式间接加热干馏装置内存在的传热速率慢以及由于热解气逸出阻力大、停留时间长而导致焦油产率低、品质差的问题，提供一种用于宽粒径分布煤的干馏装置。通过在热解反应器内设置热解气体通道，强化煤热解过程中的传质传热。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述干馏装置的用于宽粒径分布煤的干馏方法。

本发明的用于宽粒径分布煤的干馏装置，包括：半焦排出口1、燃烧加热室3、加煤口5与热解气排出管4，其中，所述干馏装置内还设置两层隔板，该两层隔板之间形成热解气体通道2，所述的隔板上设有孔隙，形成燃烧层向热解气通道2的气体流路。

根据本发明的干馏装置，其中，所述隔板为带有筛孔的板材9、或由若干实体板材10平行间隔排列成百叶窗结构、或由若干管状材料11平行间隔排列而成。

根据本发明的干馏装置，其中，所述的热解气体通道2上部封闭并与热解气排出管4相连通，通道上部与干馏装置顶盖之间留有间距，以便于加料过程中原料可以均匀分布到热解气体通道2周围。

根据本发明的干馏装置，其中，所述热解气体通道2的下端与干馏装置底盖上设置的半焦排出口1相连通，以便于反应完成后排除热解气体通道2中的半焦。

根据本发明的干馏装置，所述干馏装置内还设置有若干板式内构件6；所述板式内构件6以垂直于干馏装置上下面的方式置于干馏装置内，其中，板式内构件6一端连接于加热壁8且均匀分布于两加热壁8上；板式内构件6自加热壁8向干馏装置内延伸至煤层内，且不接触热解气体通道2。

上述板式内构件6与干馏装置底盖之间留有间距，以便于反应完成后排除半焦。