[发明专利]一种重质焦油选择性催化提质装置及其方法

说明书

一种重质焦油选择性催化提质装置及其方法，涉及一种催化提质装置及其方法，该装置分为加热区和反应器，反应器内部布置设有孔隙或孔道的内构件，固体燃料从顶部给入固体燃料通道，被外侧高温区域实施热解，热解产物径向通过中心低温的固体燃料床层，轻质焦油和气体从反应器的上段区域直接进入轻质组分通道，直接排出反应器；随着床层下移，中心床层温度逐渐升高，吸附的重质焦油重新脱附，进入重质焦油通道，然后经催化剂层催化裂解提质。热解产生的半焦从反应器下段排出。本发明实现了对品质较差的重质焦油进行选择性催化裂解，提高了焦油品质，避免了轻质焦油催化裂解造成焦油收率明显下降，在焦油收率降低最小化的基础上实现了焦油品质的提升。

技术领域

本发明涉及一种焦油催化裂解装置及其方法，特别是涉及一种重质焦油选择性催化提质装置及其方法。

背景技术

碳氢固体燃料包含煤、生物质、油页岩、城市固废等，目前主要的利用方式为直接燃烧和气化，这两种方式都没有高效利用固体燃料中具有高附加值的挥发分。通过热解技术可以将富氢挥发分在较温和条件下以优质液态产物和气相产物的形式析出，同时得到富碳的半焦。热解焦油可以提取高价值的芳香化学品或者加氢制取燃料油，在一定程度上弥补我国油品供给的不足，热解气热值较高，经净化后可直接作为城市煤气，还可以燃烧发电供热或者合成氨、甲醇等化学品，半焦可以作为燃料或气化原料等，因此固体燃料热解技术可以提高固体燃料的利用价值。

目前常见的热解技术按照热量来源方式可分为内热式和外热式，内热式热解传热较快，焦油产率高，但是焦油含尘量较高，容易堵塞管路；外热式热解主要通过热传导和热辐射的方式将热量传入热解室内，主要的优势是焦油含尘量低，缺点是焦油产率太低，且焦油中的重质组分含量较高，品质较差。

为解决上述问题，几十年来国内外相关人员开展了大量研究工作，如中国专利CN102703097B公开了一种用于宽粒径分布煤的干馏装置及方法，该装置内还可设置传热性能好、由耐高温材料制成的内构件，强化加热墙对燃料层和燃料层内的传热，使得煤干馏过程中所产生的气相产物能及时溢出，同时改善了传热传质效果，减少二次反应，有利于提高焦油产率与品质。

再如，CN108300504B提供了一种提高重油品质和轻油产率的方法，利用Ni基催化剂同时催化甲烷重整和重油裂解的特点，将富甲烷气体和重油(或富重油油品)同时在Ni基催化剂上进行反应，实现耦合提质，达到同时提高轻油含量和轻油产率的目的。但该方法中，重质焦油和轻质焦油全部发生催化反应，不可避免出现轻质焦油转换为重质部分和热解煤气，导致焦油产率下降。因此本领域亟需一种只对重质焦油催化提质，而轻质焦油不发生裂解的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重质焦油选择性催化提质装置及其方法，本发明对焦油中重质成分进行催化提质，既提高了焦油品质，又避免了轻质焦油在催化裂解过程中转化为半焦和气体而降低焦油产率的发生。同时，内构件热解过程可显著降低热解二次反应，提高焦油收率，同时内侧颗粒床层可过滤外侧热解挥发分的灰分，显著降低焦油的含尘量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种重质焦油选择性催化提质装置，所述装置包括外部加热炉和内部反应器，内部反应器上设置内构件，内构件上设有供挥发分通过的孔隙或孔道；内构件与反应器外壁之间形成固体燃料通道，内构件内部为挥发分通道；其中挥发分通道分为轻质组分通道和重质组分通道，轻质组分通道为挥发分通道上部区域的外侧，重质组分通道为挥发分通道的下部区域及上部区域的内侧部分；重质组分通道与催化剂床层连接。

所述的一种重质焦油选择性催化提质装置，所述重质组分通道和轻质组分通道之间用耐热钢隔断，避免轻质组分和重质组分的互窜。

一种重质焦油选择性催化提质方法，所述方法包括以下步骤：