[发明专利]采用煤-煤气微波共热解生产兰炭、焦油和煤气的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种采用煤-煤气微波共热解生产兰炭、焦油和煤气的方法。

背景技术

我国是一个富煤、缺油、少气的国家，煤炭产量约占总能源产量的70％左右；而在煤炭资源中，低变质煤占40％以上。低变质煤通过中低温干馏工艺生产兰炭、煤焦油和干馏煤气等产品，可使煤炭增值3倍以上。兰炭生产工业从70年代末发展至今，已有30多年的历史，相继经历了由小到大、由乱散到集中、由土办法到机械化、由污染严重到清洁生产、由单一产业链到循环经济产业链初具规模的发展过程。由于兰炭产业产品用途广泛，市场前景广阔，截止“十一五”末，我国兰炭产业产能已达到4500万吨，“十二五”期间规划产能将达到6000-8000万吨，工业总产值将达1500-2000亿元。

低变质煤是指从煤化角度分类，变质程度较低、成煤年代较晚的煤，其挥发分含量一般较高，包括长焰煤、不粘煤和弱粘煤等。

目前，国内以侏罗纪不粘结煤、弱粘结煤、长焰煤等低变质煤热解生产兰炭，已发展了多种类型的热解工艺，例如多段回转炉(MRF)热解工艺、固体热载体快速热解工艺、以流化床热解为基础的循环流化床热电多联产工艺、焦载热流化床热解及半焦连续气化工艺、SJ内热式低温干馏工艺等。

当前，低变质煤热解主流工艺采用的是煤气与空气混合燃烧直接加热的传统方法，存在的主要问题是：生产周期长，原料受限，煤焦油产率低，煤耗高，煤气中氮含量高、有价成分含量低、热值低，难以高效利用，环境污染严重。为此，煤热解生产兰炭技术必须向高效、节能降耗、环境友好、循环经济产业链方向发展。

煤的加氢热解技术是煤炭资源高效、洁净转化利用的一条重要途径，它可使煤炭中多组分得到合理利用，增加液体燃料的收率，提高煤炭的综合经济效益。但传统的加氢热解工艺模式是将氢气作为循环热载体与煤共热解，由于制H₂过程价格昂贵，成本高，加之气体净化、分离及循环过程设备费用高，投资大，使煤加氢热解工艺在经济上阻力很大，寻求廉价氢源是煤加氢热解工艺发展的基础。

微波加热是目前研究开发的一种新型加热技术，其原理主要是利用频率在300-3000千兆赫的电波在快速变化的高频电磁场作用下，被加热介质物料中的水分子极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动相互摩擦效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度迅速升高。微波加热由于加热速度快、加热均匀、节能高效的特点，目前已经在工农业和高科技领域内得到越来越广泛的应用。采用微波加热对低变质煤进行热解已有研究报道，其加热效率高、反应速度快，煤气热值高，氢含量高，氮含量低，煤处理过程清洁、无污染等突出优势，已引起兰炭产业升级换代新技术研究开发人员的普遍关注。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种采用煤-煤气微波共热解生产兰炭、焦油和煤气的方法，该方法极大地降低了加氢热解的成本，生产兰炭速度快，兰炭质量好，焦油收率高，特别是焦油中轻质油含量高，煤气成分较优，是一种低变质煤高效分级利用的新技术。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种采用煤-煤气微波共热解生产兰炭、焦油和煤气的方法，利用防爆气泵将微波热解煤产生的富氢煤气部分循环通入热解反应器中，与低变质煤在微波热解炉中共热解，其反应条件是：微波频率是0.3～300GHz，温度300～800℃，压力0.1～2.0MPa，煤气空速10～10000mL/g·h,反应时间5～60min，整个热解过程中，煤气分别经过一级和二级吸收冷却器，得到大部分焦油，后通入电捕焦油收尘器中进一步分离出其中的焦油，煤气再进入集气柜中，其中一部分循环返回参与共热解反应，一部分输送出本系统供其他系统利用，热解反应完成后，残留在热解反应器中的固体即兰炭产品。

所述富氢煤气是微波热解煤时自身生成的富氢煤气。

所述的与低变质煤共热解时的煤气，可以是微波热解煤时自身生成的富氢煤气，也可以利用其他富氢或者富含甲烷的混合气，例如焦炉煤气、高炉煤气、煤层气、天然气、液化石油气、油页岩热解煤气、煤液化残渣再热解煤气等。

所述热解反应器为间歇式热解反应器或者连续式热解反应器。

本发明可采用单台微波热解装置进行生产，或者采用多台微波热解装置并联生产。

为进一步提高焦油产率，在热解中使用包含有Mo、La、Ni、Zn、Co、Fe、W和Cr中的其中一种或多种活性物质组成的催化剂。