[发明专利]交叉混合热解产物快分式碳氢粉料两级热解方法及设备

说明书

交叉混合热解产物快分式碳氢粉料两级热解方法及设备，适合于粉煤的加工，一级热解反应产物R10P与第二固体热载体R20KS混合形成的物流RMP，在交叉混合热解产物快分过程QS，在短的分离时间内完成快速气固分离和固体颗粒强制混合，实现R10P中的气体R10PV与第二固体热载体R20KS的短时间接触抑制气相R10PV中烃组分的二次热裂解反应和热缩合反应，同时实现R10P中的固相R10PS与第二固体热载体R20KS的短时间高强度混合为二次热解反应过程提供高混合度的混合固相原料，形成一种高强度固固混合、低强度气固混合的气固混合分离过程。

技术领域

本发明涉及交叉混合热解产物快分式碳氢粉料两级热解方法及设备，适合于粉煤的加工，一级热解反应产物R10P与第二固体热载体R20KS混合形成的物流RMP，在交叉混合热解产物快分过程QS，在短的分离时间内完成快速气固分离和固体颗粒强制混合，实现R10P中的气体R10PV与第二固体热载体R20KS的短时间接触抑制气相R10PV中烃组分的二次热裂解反应和热缩合反应，同时实现R10P中的固相R10PS与第二固体热载体R20KS的短时间高强度混合为二次热解反应过程提供高混合度的混合固相原料，形成一种高强度固固混合、低强度气固混合的气固混合分离过程。

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。

本发明所述交叉混合热解产物快分式碳氢粉料两级热解方法，其中交叉混合热解产物指的是一级热解反应产物R10P与第二固体热载体R20KS混合形成的物流RMP，快分指的是物流RMP在短时间内完成气固分离和固固混合，两级热解指的是整体热解过程包含二个热解反应过程。

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；