[发明专利]粉煤催化热解制备煤焦油的方法及其装置

说明书

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°。