[发明专利]一种煤的干馏方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于煤化工领域，涉及一种煤的干馏方法及装置。

背景技术

随着世界石油资源的日益匮乏和高油价时代的到来，世界各国利用煤干馏技术生产煤焦油替代石油资源已成为重要的补充方案。碳是煤中最重要的组成元素.碳含量随煤化程度的升高而增加，泥炭为50～60％；褐煤为60～77％；烟煤为74～92％；无烟煤为90～98％。氢是煤中第二个重要的组成元素.腐泥煤的氢含量比腐植煤高，一般在6％以上，有时达11％。煤化工以替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭-能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。

当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时，粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤、褐煤等不发生此现象)；至400～500℃大部分干气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解，析出余下的挥发物(主要成分是氢气)，半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃，半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物(焦炉煤气和其他炼焦化学产品)。

煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和干气。煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、加工条件(主要是温度和时间)。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，干气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的干气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之

煤粉流化干馏技术是将块状煤粉碎为细粉与高温热载体(煤灰)在流化状态下，直接与间接接触传热并发生热分解反应的过程，其特征为：煤粉干馏热强度高、干馏速度快、煤焦油产率高、气固可得到快速分离。

由Lurgi GmbH公司(联邦德国)和Ruhrgas AG公司(美国)开发研究的鲁奇鲁尔煤气公司法(Lurgi Ruhrgas)(郭树才主编.煤化工工艺学(第二版).北京：化学工业出版社，2006，22-24.)，其工艺流程是将粒度小于5mm的煤粉与焦炭热载体混合之后，在重力移动床直立反应器中进行干馏。产生的煤气和焦油蒸气引至气体净化和焦油回收系统，循环的焦炭部分离开直立炉用风动输送机提升加热，与废气分离后作为热载体再返回到直立炉。在常压下进行热解得到热值为26～32MJ/m³的煤气、半焦以及煤基原油，后者是焦油产品经过加氢制得

大连理工大学开发的固体热载体干馏新技术(郭树才，罗长齐，张代佳等，褐煤固体热载体干馏新技术工业性试验.大连理工大学学报，1995，35(1)：46-50.)，其主要实验装置有混合器、反应槽、流化燃烧提升管、集合槽和焦油冷凝回收系统等。原料煤粉碎干燥后加入原料槽。干馏产生的半焦为热载体，存于集合槽，煤和半焦按一定的焦煤比分别经给料器进入混合器。由于混合迅速而均匀，物料粒度小，高温的半焦将热量传给原料粒子，加热速度很快，煤即发生快速热分解。由于煤粒热解产生的挥发物引出很快，二次热解作用较轻，故新法干馏煤焦油产率较高。经混合器混匀的物料进入反应槽，在此完成干馏过程，析出干馏气态产物，即挥发产物。反应槽固态产物半焦经给料器进入燃烧器。半焦或加入的燃料与预热的空气进行燃烧，使半焦达到热载体规定的温度，在提升管中被提升到一级旋风分离器，半焦与烟气分离。热半焦自一级旋风分离器人集合槽，作为热载体循环。多余的半焦经排料槽作为干馏产物外送。烟气在二级旋风分离器除尘后外排。干馏气态产物自反应槽导出后，经过除尘器、空冷器和水冷器析出焦油和水。煤气经干燥脱去水分，在-30℃左右条件下进行冷冻，回收煤气中的汽油。净煤气经抽气机及计量后送出。