[发明专利]一种基于焦载热的褐煤干馏工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于焦载热的褐煤干馏工艺及装置，用于褐煤等低质煤经热解制备半焦、 焦油和煤气，可应用于煤炭、煤化工、能源和动力、供热供电等行业，属于能源利用设备及 方法改进领域。

背景技术

我国煤炭资源虽然比较丰富，但优质煤炭资源仅占一半左右，其余为褐煤等煤炭资源。 褐煤等煤种因水分高、灰分高、挥发分高、热值低，常被当做低质燃料动力煤；加之易氧化 和自燃，不宜长途运输，因此成为难以异地加工利用的煤资源。

褐煤是高挥发份煤种，其分子结构可以看作无烟煤与油气分子的结合体，采取热解的加 工方法把褐煤中的油气成分分离出来，可以缓解我国石油供求矛盾。从综合利用角度，褐煤 不应作为低质资源，应先对褐煤进行加工分离，取得半焦、焦油和煤气，再进一步加工利用。 褐煤在隔绝氧条件下加热产生热分解，挥发出煤气、焦油气，剩下的固体含碳量升高，热值 增加，称为半焦。在500-600℃热解可以得到挥发份含量适宜、热值较高的半焦。褐煤半焦 属于提质煤，是一种清洁燃料，用于电石、铁合金、炼钢(铁)、合成氨、活性炭、碳素制品 等行业。

随着国民经济的快速发展，我国石油消费迅速增长，从1993年开始，我国已经变为石油 的净进口国。2005年我国石油进口达到1.36亿吨，对外依存度达到43％。预计2010年我国 石油总需求规模将达到3.5亿~3.8亿吨，石油进口达到2亿吨，我国对国外石油的依存度 达到51％~53％，如此发展到2020年，这一数字将上升到60％以上。

石油属于战略物资，关系到国家安全，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为了减少 对进口石油的依赖，我国正在实施多元化能源战略。发展洁净煤技术是实施国家能源多元化 战略的对策之一。其中，煤热解技术因为方法相对简单，投资较少，是有竞争力的方法。

目前的褐煤热解工艺主要有：

(一)日立公司开发的二段加热提质工艺，采用的干燥机是一种回转炉式装置，它由燃 烧炉产生的热烟气和干馏装置的排出气间接加热，原煤经过干燥机(100-150℃)后连续供给 干馏装置，它是立式重力移动床，温度300-400℃，由另一个燃烧炉产生的热烟气间接加热。 燃烧炉的热烟气是烧煤油产生的，但工业化工厂将用燃烧装置取代。干馏后煤经冷却50℃后， 变成疏水性，然后在焦油涂敷装置中进行焦油处理，提质煤降低了自燃的可能性。

(二)三菱重工公司开发的流化床工艺，是一流化床加热底煤阶煤的提质工艺，特点是 在80-150℃温度下在对原料煤干燥，然后在250-400℃温度下快速加热和在30-70℃温度下 快速冷却，得到提质煤。

(三)北京煤化所多段回转炉工艺，原料煤经过送料器送入回转炉干燥炉，再次与调整 至300℃以下的热烟道气直接换热并蒸发大部分含湿水分；干燥煤通过星型给料器进入回转 热解炉中燃烧，热量通过炉壁传给炉内的煤料，热解温度可控制在550-750℃；热解后半焦 通过星型给料器进入半焦冷却回转炉，在炉内用水熄灭，冷却后的半焦运往贮存库房。

(四)澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO)流化床热解器，每小时处理20kg煤的 快速热解装置。该装置由加煤器、砂子流化床反应器、产品回收系统3个主要部分组成。在 该热解反应器中，由于瞬时加热条件下快速热解(停留时间小于0.5s)，比慢速热解显著的 提高了焦油产率。

(五)美国多思科煤热解工艺，粉碎好的干煤在提升管内用来自瓷球加热器的热烟道气 预热；预热在热解炉中和热的瓷球接触，受热并发生分解，产生半焦和烃蒸气；半焦在回转 筛中与瓷球分离并排出；瓷球与半焦分离后进入提升器被提升、加热。加热器燃料为该工艺 自产的煤气或燃料油，热瓷球加热后循环使用。

(六)鲁奇-鲁尔盖斯低温干馏法(L-R法)，是固体热载体内热式的典型方法。原料为 褐煤、非粘结性煤、弱粘结性煤以及油页岩。20世纪50年代，在联邦德国多尔斯滕建有一 套处理能力10t/h煤的中间试验装置，使用的热载体是固体颗粒(小瓷球、砂子或半焦)。由 于过程产品气体不含废气，因此后处理系统的设备尺寸小，煤气热值较高，可达 20.5-40.6MJ/m3。

上述工艺设备对褐煤提质有着良好的效果，但普遍存在耗能、耗水较多，有些装置占用 场地大、设备笨重、投资费用高等缺点，有的工艺仅限于将褐煤提质，未进行真正热解产出 焦油和焦炉煤气或者存在油气产率不高等问题，而有些工艺限于技术水平而规模不能工业化。