[发明专利]一种含碳物质热解的强化方法及热解装置

说明书

技术领域

本发明涉及固料燃料能源化工技术领域，具体地，本发明涉及一种含碳物质热解的强化方法及热解装置。

背景技术

热解煤和生物质生成热解油(焦油)、煤气和半焦是目前加工处理年轻煤和生物质资源，获得高附加值产物的有效途径。在含碳固体物质的热解过程中，传质传热方式和效果对最终产物品质与产率影响巨大，加快传质传热有利于热解反应进行及产物导出，提高油、气产率，而传热传质方式对产品品质同样有显著影响。

目前常见的热解干馏技术按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，主要技术有鲁奇三段炉、陕西神木三江化工研究院SJ低温干馏炉、TOSCOAL热解技术、鲁奇-鲁尔(L-R)干馏技术以及基于循环流化床的热解技术等。内热式热解干馏技术虽然具有传热效率高且加热速率快的优点，但目前存在的突出问题是以气体热载体直接加热时，由于夹带、混合等作用使得焦油产品质量低，煤气中惰性组分含量高、热值低，特别是对物料的粒度要求高，处理碎物料时得到的煤气和焦油含尘量过高、半焦灰分增加等；以固体热载体加热时，一般应用于碎粉物料热解，但此时又会导致热解气态产物逸出阻力大、而且夹带灰尘严重，使焦油质量变差。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。目前采用外热式技术的主要有冶金焦炉、伍德(W-D)炭化炉和考伯斯炭化炉技术、直立移动两侧外热干馏炉低温干馏处理细粒弱粘煤技术(CN1865398A)等。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，而且可用于碎粉物料的热解干馏，这对于目前块煤日益紧缺、碎粉煤和生物质缺乏有效利用的状况有重要实际意义，但由于煤或生物质的导热性能差，目前外热式热解干馏法存在物料升温速率慢、升温过程中由外到内温度极不均匀、特别是用碎粉煤或生物质时热解气因逸出阻力大、停留时间过长而产生二次反应，造成焦油产率低、重质油含量高、品质差、生产效率低等问题。

由此可见，现有热解干馏技术仍存在着所得焦油灰尘量高或重质组份高、品质差、产率低等问题没有很好得到解决。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服外热式间接加热热解反应器存在的传热速率慢以及内热式或外热式反应器热解碎粉物料时存在的热解气逸出阻力大、停留时间长而导致焦油产率低、品质差的问题，提供了一种通过在热解反应器内设置内构件强化热解含碳物质的方法。

本发明的另一个目的在于，提供实现上述热解强化方法的装置。

根据本发明的含碳物质热解的强化方法，通过在热解反应器1中设置内构件强化传质传热、增加热解气体产物通道，进而强化含碳物质热解，具体包括：在热解反应器1中的含碳物质充填层中设置若干传热性能好、耐高温的板式内构件6，至少内构件的一端或一侧与热解反应器的高温或加热壁面紧密接触，另一端直接与含碳物质接触，热量由高温反应器的边壁快速传向内构件，从而经内构件快速加热含碳物质，板式内构件壁面与含碳物质间构成间隙，提供热解气相产物的排出通道。

所述的热解反应器6为固定床、移动床、流化床型反应器，板式内构件6置于反应器中的颗粒层内。

所述的板式内构件6为平板形内构件、波纹板形内构件、具沟槽结构板形或网格形框架内构件及其2个或2个以上的板式内构件组合。

本发明还提供了一种用于实施权利要求1的含碳物质热解的强化方法的热解装置，该装置包括：热解反应器1、供料装置3、颗粒排出口4和气相产物排出口5以及热量提供系统，其特征在于，所述的热解反应器1内还设置有若干由传热性能好的耐高温材料制成的板式内构件6。

所述的热解反应器1的加热方式为利用气体或固体热载体直接加热燃料，或通过加热反应器壁间接加热燃料。

所述热解反应器1采用高温固体热载体直接加热时，固体热载体来自于与热解反应器1耦合集成的气化或燃烧反应器7产生的高温颗粒。

本发明实施上述方法的热解装置中，当采用间接方式加热时，该热解装置由热解反应器1、燃烧加热室2、供料装置3、颗粒排出口4、气相产物排出口5构成，其中热解反应器1内装有板式内构件6并与被热解物料直接接触，所述内构件是平板形、波纹板形、具沟槽结构的金属或其他耐高温材料制成的板状物、或由他们构成的网格型框架，热解反应器的热量由处于两侧的燃烧加热室2通过加热墙间接加热供给；当采用高温固体热载体直接加热时，热解反应器1与气化或燃烧器7集成构成提供热载体颗粒循环，即热解反应器1的颗粒排出口4与气化或燃烧器7的颗粒输送管路8相连，气化或燃烧器7经过旋风分离器9与热解装置的供料装置3相连。