[发明专利]以模拟热解气为反应气氛提高煤热解焦油品质的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤热解技术领域，是一种以模拟热解气为反应气氛提高煤热解焦油品质的方法及装置。

背景技术

我国煤炭储量虽然数量可观，但煤炭资源质量参差不齐，总体上煤炭品质不高。我国煤炭总储量中，低变质煤 (低阶煤)资源蕴藏量超过煤炭储量的50%以上，产量超过目前总量的30%，在我国煤炭资源中占有重要地位。

属于低阶煤的煤质主要为褐煤和低变质烟煤(长焰煤、不粘煤和弱粘煤)，主要分布在我国东北、西北和华北地区，尤其是鄂尔多斯盆地和新疆主要地区，约占全国煤炭储量的33%。煤田地质勘探资料表明，新疆维吾尔自治区低变质烟煤占全国该煤种储量的50%以上。

目前，低阶煤的利用以直接燃烧和气化为主。这些利用方式无疑是将低阶煤中高含量的油气挥发分等同于固体碳，并没有充分区分和利用煤的组成与结构特征，造成了资源浪费。而将煤热解并利用其挥发分生产替代油气及化学品是煤炭利用效率最高、工艺路线最短的技术。然而，以煤热解为基础的煤转化制备油气、化学品或分级转化联产技术至今未能实现大规模的工业化应用，存在的主要问题是：热解焦油中沸点在360℃以上的重质组分（沥青组分）含量高达50%至70%。煤热解油中的重质组分不仅会降低煤基油品的品位和价值，而且也会因其粘度高难于与系统中夹带的粉尘实现有效分离，造成一系列的运行问题，也阻碍了热解技术的工业化应用。

由于煤的热解包括一次脱挥发分反应和二次气相反应两个连续过程。为了提高焦油的品质，须控制热解反应过程中的一次反应和二次反应，通过煤的催化加氢热解和焦油催化裂解实现焦油的轻质化。

（1）煤催化加氢热解。李保庆在H₂压力为3MPa下对宁夏灵武煤进行加氢热解，结果表明：焦油中的BTX、PCX和萘类含量等得到提高（李保庆.燃料化学学报, 1995, 23(1): 57-61.）。李文等以MoS₂为催化剂在固定床中对寻甸褐煤进行多段催化加氢热解，对热解产品分布及性质进行分析，发现多段催化加氢热解与传统的加氢热解相比，焦油中的苯类、酚类和萘类等物质的含量分别增加了42%、37.8%和115.4%（李文等. 中国矿业大学学报, 2002, 31(3): 246-251.）。

（2）焦油催化裂解。Chareonpanich等以Millmerran煤为研究对象，利用两段反应器、在压力为5.0MPa的H₂气氛中下热解和二次催化裂解挥发分产物，发现在Ni-Mo-Al₂O₃催化剂作用下，液相产物中的BTX含量提高了10%以上（M. ChareOnpaniCh等.Fuel, 1994, 73(5): 666-670.），而经USY分子筛催化裂解后，液相产物中的BTX含量超过了14%（M.ChareOnpaniCh等.Fuel,1995, 74(11): 1636-1640.）。

然而这些研究大多是在高H₂压力的苛刻操作条件下进行的，工业化实施成本高、难度大。

发明内容

本发明提供了一种以模拟热解气为反应气氛提高煤热解焦油品质的方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有煤热解需在高H₂压力的苛刻操作条件下进行、成本高和工业化实施难度大的问题。