[发明专利]利用自返料回转炉对煤进行固体热载体热解的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用自返料回转炉对煤进行固体热载体热解的工业方法，具体的说是通过加热干馏使原料热分解生成固体、液体或气体产物的方法。

背景技术

固体物料的热解是指在隔绝空气的条件下，物料受热分解为固体热解产物和气态产物的过程。根据加热终温的不同，热解可分为低温热解(500℃～600℃)、中温热解(700℃～900℃)和高温热解(900℃～1100℃)。

固体物料的热解技术可应用于低变质煤、油页岩和其它固体物料的干馏提质，城市垃圾的无害化处理，以及无机化工产品的制备领域。

热解技术目前广泛应用于煤的综合利用领域，煤的低温热解技术仅是一个热加工过程，常压生产，不用氧气，也不用加氢，即可制得煤气和焦油。由于煤的低温热解比煤的气化和液化工艺简单，加工条件温和，所以建设投资少，生产成本低。

国家能源政策要求能源供应实现多样化，除大力开拓国内外石油的多渠道供应以外，利用我国丰富的煤炭资源，采用煤热解技术生产油品和石油替代产品是我国能源政策的重要组成部分，也是保证我国能源和国家安全的重要措施。

为了减少对进口石油的依赖，我国正在实施多元化能源战略。发展煤制油是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中，煤热解提油技术方法相对简单、投资较少，具有一定竞争力，符合国家能源政策、产业政策的要求。

热载体热解是借助热载体把热量直接传递给煤料，受热后的煤发生热解反应，根据热载体的不同分为气体热载体热解工艺和固体热载体热解工艺。固体热载体热解工艺是利用高温半焦或其他的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤热解，与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷。由于升温迅速，焦油发生二次裂解较少，能大幅提高产油率。

发明内容

本发明的目的是提供利用自返料回转炉对煤进行固体热载体热解的方法，本发明延伸了固体物料尤其是低变质煤综合利用的产业链，不仅解决了小粒度固体物料，尤其是低变质煤大量堆存的环境影响问题，而且能有效回收我国紧缺的战略资源，可创造巨大的经济效益。

本发明利用自返料回转炉对煤进行固体热载体热解的生产方法包括下列步骤：

(1)原料送至原料料仓，对于需要干燥、预热或预处理的物料，将原料计量后送至干燥、预热或预处理器，经干燥脱水、预热或预处理后送入干馏炉，对于不需要干燥、预热或预处理的物料计量后直接送入干馏炉；干燥在80～350℃的温度范围内进行；

(2)送入干馏炉的物料与一定比例来自返料装置的热载体进行混合，温度迅速提高至350～900℃，混合物料随炉体转动连续的向炉尾移动，如果需要进一步升高温度则通过外部夹套循环载热气体对混合物料进行进一步加热分解，并持续反应10～180min，热裂解得到固体热解产物和热解气体，回转反应炉内维持微正压或微负压，压力值控制在-500～500mmH₂O；干馏后混合物料中的热载体与固体热解产物在炉尾分离后通过设置在炉体内部或炉体外部的自返料装置按一定比例返回加料端与原料进行混合给热，或将一定比例的固体热解产物返回加料端，在热载体返回过程中对其进行保温或升温。

(3)固体热解产物从干馏炉尾排出炉体，经过冷却设备或自然冷却至50～120℃，送入下一工序或包装为成品。

(4)反应生成的热解气体送入尾气处理工序分离回收其中的组分。

可处理的原料是煤、油页岩、木材和其它与煤组分类似的固体物质或其混合物，对原料煤种类、产地、品质没有限制，可以为单种煤也可以为几种煤的混配，原料的粒度可以为0～50mm，优选的为0～20mm，更优选的为0～10mm。

步骤(1)中反应所需温度可采用内热式、外热式或内外热相结合的加热方式；炉内保持一定微正压或微负压；干燥、预热或预处理器可以是盘架式、间歇式、洞道式、回转式、气流式、喷雾式、滚筒式、沸腾床式和其它任何具备干燥、预热或预处理功能的反应器。

步骤(2)中的自返料装置可以是内部返料型式，也可以是外部返料形式；可通过设置在炉体内部的返料螺旋实现，也可通过设置在炉体外壁的螺旋管或螺旋板实现，能实现炉体出料端的物料随炉体转动自动返回加料部位。所使用的热载体可以是热解后的物料，也可以是沙石、瓷球和其它惰性物质，也可以是催化剂；热载体的升温或保温所需热量可通过外部夹套循环载热气体提供或热载体的部分燃烧提供或由其它载热介质直接接触提供；热载体的升温可在返料过程的任何部位进行。