[实用新型]一种定向催化裂解装置

说明书

一种定向催化裂解装置，上段炉的反应管中的反应气氛经过第一气体分布器平铺至催化剂床层进行反应气的活化，反应气氛在催化剂作用下，产生自由基，自由基与原料床层中的原料热解产生的自由基接触，得到的气态产物经过第三气体分布器平铺至催化剂A床层，催化剂A床层对热解反应的气态产物进行催化裂解，催化裂解后的产物进入催化剂B床层进行择型催化，择型催化后的产物进入冷凝装置进行冷凝，得到的液态焦油。本实用新型将煤、生物质等原料热解提高焦油产率过程和定向调控相应的产物分布过程整合至一套工艺中，简化了整体工艺流程，对环境友好，降低能源消耗成本，提高了工艺生产效率，且易于大生产规模，适于工业化推广应用。

技术领域

本实用新型属于能源化工技术领域，涉及一种定向催化裂解装置。

背景技术

煤热解是煤炭转化利用的关键步骤，煤的燃烧、气化、液化等工艺过程都要发生或经历热解过程。但是传统的煤热解获取的煤焦油产率低下、重质组分含量又高，而且重质组分具有高沸点、高粘度、分离困难等特点，目标产物中各类产物分布杂乱而且相对含量较低，因此不能对各类产物进行有效富集。

生物质主要由纤维素、半纤维素、木质素等组成，热解也是生物质热化学加工过程中最基本的过程，是其液化、气化和燃烧过程的综合，由于不同的生物质原料中三大素含量不同，所以生物质热解过程生成的生物油的含量、成分以及产物分布存在较大差异，不能进行进一步有效地直接利用。

因此，提高煤、生物质等热解焦油产率，定向调控焦油产物分布，使得目标焦油产物品质升级，生成具有高附加值焦油产品，对我国煤化工、生物化工产业及国家能源的高效利用具有重要及深远的意义。

煤热解获取焦油产率低，受煤中低氢碳比限制。煤热解的过程中，煤结构中的大分子结构不断解聚，形成不同形式的大分子自由基、氢自由基等。研究表明，煤热解过程中焦油的形成与煤中有机大分子受热裂解和裂解自由基的稳定有关。过度的裂解有可能会形成气体产物，自由基与小分子的结合可能形成焦油，而自由基之间的结合有可能形成焦油，也可能重新形成大分子以固体半焦的形式存在。因此，在煤热解的过程中，通过外部施加富氢小分子自由基，使得煤裂解产生的自由基稳定，是提高焦油产率的有效途径。

高昂的氢气价格，使得煤、生物质等原料通过加氢热解，来提高相应原料的热解焦油的产率和品质具有较高的成本，制约了它们的实用性。甲烷是天然气的主要成分，来源广泛，拥有高氢碳原子比，而且价格低廉，是较为理想的富氢气体，因此可以以甲烷作为煤、生物质等原料热解的反应气氛。但是，研究发现，800℃以下，甲烷与煤基本上不发生反应，甲烷在热解过程中相当于惰性气氛，并不能提高煤焦油产率，因为甲烷在非催化条件下非常稳定而难以活化。

煤热解形成焦油产物，重质组分含量较高，含氧化合物较多，所以焦油品质低下。因此对煤热解焦油进行定向调控，则可获得较高收率的具有高附加值目标产物。

目前，提高煤、生物质等原料热解焦油产率和对煤、生物质等原料热解焦油产物进行定向调控，一般都分别在两套独立的系统进行，这样就造成整体工艺复杂化、能源消耗成本高、产物利用率低、工艺生产效率低等问题。利用两端式固定床，提高煤、生物质等原料热解焦油收率的同时，还可对煤、生物质等原料热解焦油产物进行择型催化，进而定向调控焦油产物的装置和方法却鲜有报道。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供了一种定向催化裂解装置，能够提高煤、生物质等原料热解焦油产物产率的同时，还可以定向调控煤、生物质等原料热解焦油产物的分布，从而获得具有高附加值的理想目标焦油产物。

本实用新型为了实现上述目的，所采用的技术方案如下：