[发明专利]设置固体热载体脱气步骤的碳氢粉料热解烧焦方法及设备

说明书

设置固体热载体脱气步骤的碳氢粉料热解烧焦方法及设备，适合于粉煤的加工，由于氧气是爆炸或燃烧过程的氧化剂、焦油氧化热缩合生成粘稠大分子的氧化剂，使用脱气步骤降低或脱除固体热载体中的有害组分比如氧气、二氧化硫、三氧化硫等，降低了固体热载体携带的烧焦过程的含氧气气体数量，使粉煤热解过程涉及的热解反应过程、旋风分离过程、沉降过程、煤气处理过程(如脱尘过程、煤气换热过程、煤气油洗过程、煤气电捕焦油过程、煤气脱硫化氢过程等)的有害负反应如燃烧、爆炸、焦油氧化缩合得到有效降低，利于装置长周期安全运转，利于降低煤气中有效组分的损失量，是一种完善性工艺。

技术领域

本发明涉及设置固体热载体脱气步骤的碳氢粉料热解烧焦方法及设备，适合于粉煤的加工，由于氧气是爆炸或燃烧过程的氧化剂、焦油氧化热缩合生成粘稠大分子的氧化剂，使用脱气步骤降低或脱除固体热载体中的有害组分比如氧气、二氧化硫、三氧化硫等，降低了固体热载体携带的烧焦过程的含氧气气体数量，使粉煤热解过程涉及的热解反应过程、旋风分离过程、沉降过程、煤气处理过程(如脱尘过程、煤气换热过程、煤气油洗过程、煤气电捕焦油过程、煤气脱硫化氢过程等)的有害负反应如燃烧、爆炸、焦油氧化缩合得到有效降低，利于装置长周期安全运转，利于降低煤气中有效组分的损失量，是一种完善性工艺。

背景技术

本发明所述碳氢粉料，指的是在本发明所述热解反应过程可以产生含油蒸汽的含有碳元素、氢元素的粉料，比如挥发分含量高的低变质煤粉、油砂、油页岩、煤直接液化生成油减压分馏塔塔底含固含油残渣。

现代化大型煤矿比如低变质煤矿通常采用机械化综采技术以提高采煤效率、降低成本，其煤炭采出品中的粉煤产率约为60～70％，成为主体产品，因此粉煤的深度转化和综合利用技术必将占据现代低变质煤炭利用技术的主体地位，粉煤加工的一个分支领域是“粉煤分质分级利用”，其中粉煤热解被视为有经济竞争力的技术途径。

本发明所述粉煤FM即R10FS，通常为干燥后脱水粉煤，其水分重量通常低于10％、一般低于7％、较佳者低于5％。

本发明所述粉煤FM即R10FS，其粒度通常为0.00001～6毫米、一般为0.0001～3.5毫米、较佳者为0.001～2毫米。

本发明所述粉煤热解过程，指的是以多产煤焦油为工艺目标的在适宜的温度范围内操作的粉煤热解过程，可以是任意一种合适的形式。

粉煤热解过程的主要产品是焦油、煤气、半焦，其中焦油被认为是潜在经济价值最大的产品，通常期望提高其产率和或氢含量。

粉煤热解商业化技术的主要目标是：提高粉煤高价值组分提取率(或提高粉煤高价值产品收率)、提高单套装置加工量、降低单位能耗、提高技术的可靠性和可控性；因此，只有在上述一个或几个目标上取得显著突破，才能支撑工业技术的经济性，并最终成为主流的粉煤热解商业化技术。

目前为止，多个工业国或大型商业公司对粉煤热解技术进行了研究开发，已经提出多种工艺如德国L-R工艺即鲁奇-鲁尔工艺、美国Toscoal工艺、美国COED工艺，但是尚无大型商业化装置的成功案例。

上述典型粉煤热解技术，从工程技术角度讲，无法全面或大体消除下述缺陷，根源在于没有将实现不同目标的技术手段合理融合集成：

①热解反应的热力学机制不清晰，单个热解反应过程的主体操作温度位于超过500℃的狭窄温度范围，不具备分级热解功能，无法兼顾粉煤不同温度阶段的热解反应的差异，缺乏煤热解过程的并行反应、串联反应的反应深度的选择性控制能力，导致焦油收率低、氢含量低；

②热解反应工业过程的供热方式不合理、流体力学特性不合理及设备结构不合理，导致运转周期太短即可靠性差，不易实现大型化，导致单位加工量投资大；

③热能回收系统集成度太低，导致系统热效率低；

④热解步骤集成度太低，操作步骤多，系统复杂可靠性差。