[发明专利]逆流下行床热解反应器中固体燃料的低温热解方法

说明书

技术领域

本发明属于一种固体燃料的低温热解方法，特别涉及一种连续操作的逆流下行床热解反应器中固体燃料的低温热解方法。

背景技术

煤既是能源，又是宝贵的C、H资源和多种高价值化学品的重要来源。我国是一个富煤、少气、贫油的国家，煤炭是我国经济发展的重要支柱，因此开发煤炭的清洁综合利用方法是我国能源结构和产业发展的必然要求。

生物质能源是可再生能源，生物质能的开发利用对于社会可持续发展具有重要的现实及长远意义。

油页岩在我国储量丰富，油页岩热解所得液体产物(此处统称焦油)对于缓解我国石油资源短缺问题有重要价值，是我国能源产业结构中的重要环节。

固体燃料低温热解技术是获得清洁固体燃料并联产焦油及热解气的有效方法。该技术以固体燃料为原料通过低温热解获得三种重要的能源产品：热解气、焦油和半焦。热解气和焦油既可直接用作气体或液体燃料，又可用作化工原料。所得固体产物即半焦，可用作清洁固体燃料在固体燃料燃烧设备上应用，有利于减少燃烧产生的污染物(SO₂、NO_X和粉尘等)。

目前主要的固体燃料低温热解技术有鲁奇-鲁尔煤气法、COED法、CSIRO工艺、TOSCO工艺、西方热解法(Garrett法)、以及国内大连理工大学的半焦热载体热解技术等。在固体热载体下行床或流化床热解工艺中，所得固体产物半焦与固体热载体颗粒呈固-固混合状态，分离难度较大，因此通常将所得半焦连同固体热载体一并送入燃烧装置用于燃烧产热，但难以得到半焦产品，若以半焦为目标产物时需增设固-固分离装置，增加了整体工艺的复杂性。以热烟气为气体热载体的热解工艺中，烟气与煤热解产生的热解气混合降低了热解气的热值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种逆流下行床热解反应器中固体燃料的低温热解方法，该方法通过逆流下行工艺对固体燃料进行连续低温热解操作生产清洁半焦、高收率焦油、及高热值热解气。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的逆流下行床热解反应器中固体燃料的低温热解方法，其步骤如下：固体燃料从逆流下行床热解反应器顶端送入，由上而下通过逆流下行床热解反应器，同时与由逆流下行床热解反应器底部进入的由下而上运行的流化气逆流接触，期间完成固体燃料的热解反应；所述固体燃料为煤、生物质或油页岩；固体燃料热解反应所需热量主要由逆流下行床热解反应器壁面的辐射传热和流化气的对流换热供给；

所述的逆流下行床热解反应器中固体燃料的热解过程是指：固体燃料从顶部进入逆流下行床热解反应器，并自上而下通过逆流下行床热解反应器，所得固体产物由逆流下行床热解反应器底部离开后进入半焦冷却装置；同时流化气由逆流下行床热解反应器底部进入，自下而上与固体燃料逆流接触通过逆流下行床热解反应器，并汇同固体燃料热解产生的热解挥发分，由逆流下行床热解反应器顶部出口离开进入挥发分冷却装置的过程。

所述流化气及热解挥发分在挥发分冷却装置中进行冷凝分离得到焦油产品及粗热解气产品；粗热解气产品进入热解气脱硫净化装置进行脱硫净化后送入热解气储罐；热解气储罐中的热解气一部分返回半焦冷却装置与来自逆流下行床热解反应器的热半焦进行换热后再次进入逆流下行床热解反应器用作流化气；其余脱硫净化后的热解气作为产品进行收集。

以上逆流下行床热解反应器中所用流化气为脱硫净化后的热解气，也可用未经脱硫净化的热解气或其它来源的煤气或氢气。

所述的逆流下行床热解反应器中上升的流化气一方面可以起到增强对流传热，进而提高燃料升温速率的作用，另一方面通过上升流化气的托举作用，可以延长固体燃料在逆流下行床热解反应器内的停留时间，使得固体燃料有更充分的受热过程，有利于缩短下行床热解反应器的设计长度。

由逆流下行床热解反应器底部出口离开的热半焦，进入半焦冷却装置与来自热解气储罐的冷热解气换热后进入半焦成型装置或备用。

在半焦冷却装置中，当使用脱硫净化后的热解气或其它来源的煤气或氢气与半焦接触换热时，其中的还原性组分与半焦中的固态硫化物反应可使固态硫化物转变为气态硫化物，进而有利于降低半焦中的硫含量，使半焦更加清洁。

所述逆流下行床热解反应器中固体燃料的热解反应温度为400-900℃。

所述固体燃料在逆流下行床热解反应器中的热解反应所需热量来源于位于逆流下行床热解反应器壁外的燃烧装置中燃料(煤、生物质、热解气、煤气或天然气)的燃烧或来源于位于逆流下行床热解反应器壁外的电加热。