[发明专利]一种气态热解产物收集器和应用该收集器的碳质材料热解或干馏装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气态热解产物收集器和使用该收集器的碳质材料热解或干馏装置。

背景技术

产生热、化学产物、或提质燃料的碳质材料热解或干馏可伴随有一系列热化学反应过程。常规热化学反应过程，如热解、气化和液化典型地是平衡反应过程，并产生一系列价值较低的平衡产物，包括数量占大多数的固体，如焦、半焦等；液体，如焦油、含水溶液等；和气体，如CO₂、CO、CH₄等。通常，气化产生应用受限的低级燃料气体，而热解所形成的有价值液态或气态产物的产率又较低。因此，如何提高碳质材料热解或干馏的有价值液态产物的产率是一个非常令人感兴趣的和具有广阔经济价值的课题。

由碳质材料热解或干馏而获得的有价值液态产物的产率受多种因素的影响，其既取决于碳质材料的种类和特性，也取决于热解或干馏的具体操作条件，特别是取决于热解或干馏的温度，以及气态热解或干馏产物在热解或干馏条件下的停留时间，因为长时间地停留在热解或干馏条件下会使气态热解产物中所含的气态焦油或油发生二次裂解，从而使冷凝后的液态产物的产率大大降低。

因此，通常为了维持或改善热解或干馏液态产物的产率，尽量使气态热解产物在其形成后立即或迅速离开热解或干馏条件，并被迅速激冷以冻结包含气态焦油或油的气态热解产物，以保持随后由气态冷凝为液态的热解产物的产率。

然而，由于热解或干馏设备或装置结构的缺陷、以及碳质材料本身对气态热解产物流动的阻碍作用，很难做到热解或干馏的气态产物在其形成后立即就被移出热解或干馏条件或环境。

例如，Lurgi-Spuelgas低温热解炉由干燥段、干馏段、冷却段组成。在干燥段中，逆流而上约250℃热气体将煤加热至150℃；在干馏段中，干燥原煤被燃烧气体加热至500℃～850℃，在煤受热发生热分解后，燃烧气体被冷却至约250℃，生成的半焦进入冷却段被循环气冷却，从干馏段顶部经气管引出的热解气经过冷却、冷凝和分离，变为焦油、热解水和净煤气。该热解炉无法及时排出煤干馏产生的焦油，因此，液态热解产物-焦油的产率较低，而蓄热结构又复杂，并且烟气废热利用也不足。

CN1005987B公开了一种“带蓄热室单排炭化室型连续式直立炭化炉”，其由下小烟道、下蓄热室、下斜道、下水平道、燃烧室、炭化室、上水平道、上斜道、上蓄热室及上小烟道等组成，此炉具有炉体热效率高，炉体寿命长，使用砖型种类少等特点，但是增设的蓄热室及连接燃烧室与蓄热室的斜道区使炉体内部结构变得复杂，维修困难，设备投资及维修费用也相应增加，同时在煤料的干馏过程中，因煤料的堆积，干馏产生的气态焦油不能及时排出，因为煤气孔设置在炉顶部，在气态焦油上升的过程中会发生二次裂解，所以液态热解产物-焦油的产率并不高。

CN201071352Y公开了一种“封闭干馏分层炭化管状立式焦炉”，其炭化室采用锥体管式结构，每个炭化室从上到下依次分为烘干段、挥发段、干馏段、炭化段和夹套水冷干熄焦室，各段采用锥体管状炭化管，段与段之间设有煤气排气孔，焦炉本体内设有多组锥体管式炭化室，每组锥体管式炭化室之间密封隔开，每组内的多个锥体管式炭化室沿径向平行均布，在螺旋给煤机末端和螺旋分煤机始端之间设有缓冲流煤管，螺旋分煤机末端和斗式提升机之间设有余煤溢流管，从斗式提升机到余煤溢流管之间封闭且相通，整个过程全封闭，煤气循环利用。上述焦炉虽然设置了烟气热交换管，但其热效率较蓄热结构欠佳，而且大型换热结构的使用，会增加设备的投资及维修费用，另外，上述焦炉的炭化室虽分为多段，但在干馏段中同样存在气态焦油不能及时排出，从而发生二次热解或裂解的问题，所以液态产物-焦油的产率较低。

US5636580公开了一种热解系统，该热解系统可用于各种入料的热解蒸馏，其包括一个热解气体抽取口，经过所述热解气体抽取口的热解气体直接被冷凝，从而产生各种冷凝产物。在该热解系统中入料与热解气体的流向正好相反，因此上述热解气体抽取口其实仅是热解气体出口，由于所处的位置，其并不能使热解产生的含有气态焦油的热解气体迅速或立即离开热解系统，所以，二次热解或裂解仍然无法避免，因此，这一热解系统的液态产物-焦油的产率也较低。

上述对比文献的公开内容在此全文引入以作参考。