[发明专利]粉煤部分氧化热解方法

说明书

技术领域

本发明属于以粒径小于3mm粉煤为代表的低温热解分质利用的煤化工技术 领域，具体涉及粉煤的热解、热解煤气粉尘处理、粗煤气净化、焦油分离、煤 气脱碳的工艺方法及其设备。

技术背景

我国能源结构的特点是“富煤、贫油、少气”，煤炭在今后一个时期内仍将 是我国的主要能源。西部地区的经济发展需要新型煤化工产业来支撑。

在煤炭开采及后续加工过程中将产生40％的粒径小于10mm的粉煤，这部 分煤炭目前主要作为燃料使用。由于没有从煤炭中提取像酚、萘等十分有用的 化学组分和煤焦油而直接作为燃料燃烧，实际上这是一种能源的浪费。

目前，严重的雾霾及环境保护要求也需要新型煤化工产业能够实现粉煤的 综合利用。

以块状煤炭热解技术(如焦化)已经成熟并得到广泛应用。但低成本、环 境友好的粉煤热解技术正在研发之中。比如：美国开发的COED工艺、TOSCOAL 工艺，前苏联开发的ETCH-175工艺，美国和德国开发的L-R以及我国大连理 工大学的DG工艺、煤炭科学研究总院开发的MRF工艺、西安三瑞实业有限公 司开发的外热式回转炉工艺以及庆华集团新疆和丰能源化工有限公司开发的 KH工艺。

庆华集团新疆和丰能源化工有限公司开发的KH工艺已经完成了中试。

实现了工业化的粉煤低温热解分质利用技术与工艺是西安三瑞实业有限公 司开发的外热式回转炉工艺，已在甘肃嘉峪关市建设了5条30万吨产能的生产 线。

但是，受传热效率和设备材料性质的影响，庆华集团新疆和丰能源化工有 限公司开发的KH工艺和西安三瑞实业有限公司开发的外热式回转炉工艺的单 套设备产能还只能达到30万吨。

本发明是以悬浮床部分氧化热解反应器为核心的粉煤低温热解方法，该方 法有效地解决了现有工艺生产装置不易放大、传热效率低、设备材质要求高、 流程复杂等问题，并具有“传热效率高、设备选材要求低、工艺流程短、设备 少而简单、生产操作灵活、焦油回收率高质量好、安全可靠性高”等优点。

悬浮床部分氧化热解反应器具有热效率高、单位加工能力大、设备投资少， 利于生产装置长周期安全平稳运行，利于提高生产企业的经济效益。

发明内容

1、悬浮床粉煤部分氧化热解反应器

该反应器能够同步实现粉煤的部分氧化和热解。反应器内设置旋风分离器 可以除去粗煤气中的粉尘。反应器内设置的溢流管可以导出热解产生的高温半 焦并控制料位。采用限流孔板CO₂反吹测量反应器内固体物料的密度和气体中 固体颗粒的密度。

2、粉煤悬浮床部分氧化低温热解技术与工艺

采用粉煤部分氧化技术为粉煤热解提供主要的热量，粉煤热解所需的热量 的70％由粉煤部分氧化提供，剩余的30％的热量由燃料煤气在辅助燃烧室产生 的高温热风提供。以高温热风作为悬浮床的气体载体实现粉煤在反应器中处于 悬浮状态，采用旋风分离器在高温状态下除去粗煤气中的粉尘，采用重质焦油 喷淋降温和轻质焦油吸收技术分离粗煤气并转为焦油和洁净煤气。

3、含CO₂多氧空气燃烧技术与工艺

采用PSA脱除洁净煤气中的CO₂并与富氧空气混合形成CO₂∶O₂体积比为 75％∶25％的多氧空气作为辅助燃烧室燃料煤气燃烧的氧化剂，燃烧产生的高温 热量被PSA脱除的CO₂稀释形成600℃-700℃的高温热风作为粉煤在反应器内 实现气固悬浮的载体，同时调节辅助燃烧室产生的高温热风的温度。

4、以悬浮床粉煤部分氧化热解反应器为核心的粉煤低温热解组合工艺

该工艺组合了粉煤悬浮床部分氧化低温热解工艺、含CO₂多氧空气燃烧工 艺、粗煤气旋风分离器高温除尘工艺、粗煤气重质焦油喷淋降温和轻质焦油填 料吸收分离与净化工艺、洁净煤气PSA脱除CO₂工艺以及CO₂循环利用工艺， 使这些工艺有基地组合在一起形成一种新的粉煤热解工艺。

工艺过程说明

煤炭破碎、干燥：原料煤经破碎机破碎成粒径小于3mm的粉煤，然后经干 燥机干燥脱水份，使得粉煤的水分含量降低到5％以下，粉煤的干燥温度不高于 80℃。干燥后的粉煤由皮带送入粉煤缓冲仓。干燥机的热源为低压蒸汽。