[发明专利]一种中低温干馏煤气催化裂解和除尘一体化的系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及煤气除尘领域，尤其涉及中低温粉煤热解工艺中挥发分除尘的系统及方法。

【背景技术】

煤炭分质清洁高效转化技术路线是目前煤炭清洁高效综合利用的最佳出路，粉煤中低温热解技术是煤炭分质清洁高效转化路线的核心技术。目前采用固体热载体为热源的粉煤热解工艺如L-R工艺、Garrett工艺和中国大连理工大学的新法干馏工艺等虽然都完成了过程的放大，但均没有得到大规模的工业应用。其中，含尘挥发分的除尘技术是上述粉煤热解工艺普遍遇到的技术难题。究其原因，粉煤中低温热解过程中产生的热解气具有成分复杂、重质焦油组分多、粉尘含量大、粉尘形状不规则、气体温度高等特点，于是热解粉焦和热解油气高温在线分离效果不理想，最终导致煤焦油中灰分含量偏高，质量较差，无法达到煤焦油进一步深加工的质量指标，从而阻碍了粉煤热解技术的工业化进程。因此，热解工艺中挥发分的高效除尘技术成为低阶煤中低温热解工业化过程中亟需解决的关键问题。

本领域技术应用范围内常用的含尘气体除尘器主要有旋风分离器、颗粒床除尘器和金属丝网过滤器等。其中，旋风除尘器压降一般较高，而且对于5-10um以下的尘粒捕集效率低，只能达到60-80％左右，故旋风除尘器一般只能作为预除尘设备。颗粒床除尘器一般以煤颗粒、石英砂、石灰石、压制成型的氧化硅、氧化铝球等作为滤料，目前一般主要用于去除高温烟气或高温煤气中的粉尘，而应用于低温干馏煤气除尘工况时重质焦油组分容易引起颗粒床层死床的现象，因此常规的颗粒床对于去除热解气中夹带的重质焦油成分则并不适用。此外，颗粒床过滤器对微细粉尘捕集效率还不高，很难满足过滤精度要求较高的工况。而金属丝网过滤器具有良好的热抗震性和机械性能，并且具有较高的过滤精度。然而，在含尘气体浓度较高时，金属丝网过滤器也存在容易堵塞、反吹频率过高等问题。目前国内外很多科研单位都尝试各种分离、除尘方法，试图开发一种较为可行的中低温粉煤热解煤气高效除尘的系统及方法。

【发明内容】

为了解决粉煤中低温热解工艺中热解油气和热解粉焦高效分离的技术难题，本发明提供了一种中低温干馏煤气催化裂解和除尘一体化的系统及方法。

一种中低温干馏煤气催化裂解和除尘一体化系统，包括移动颗粒床除尘器以及多个并列的金属过滤器；所述移动颗粒床除尘器以催化剂为滤料；所述移动颗粒床除尘器的顶部连接有旋风分离器，所述移动颗粒床除尘器的底部连接有振动筛，所述振动筛与旋风分离器通过提升管相连；中低温干馏煤气进入到移动颗粒床除尘器内，在催化剂的作用下裂解除尘后进入到金属过滤器内进一步过滤后排出，含有粉尘的催化剂经振动筛进入到提升管，催化剂在提升管内实现再生后重新返回到移动颗粒床除尘器内，所述提升管内通入有含氧烟气以实现催化剂的再生。

作为本发明的优选实施例，所述振动筛通过输送管线与移动颗粒床除尘器相连，且振动筛的中轴线与移动颗粒床除尘器的中轴线成钝角设置。

作为本发明的优选实施例，所述金属过滤器通过反吹气入口连接有氮气源和烟气源。

作为本发明的优选实施例，所述催化剂为金属W改性的USY分子筛催化剂颗粒。

作为本发明的优选实施例，所述金属过滤器的煤气入口设置在金属过滤器的侧面，煤气出口设置在金属过滤器的顶部；所述反吹气入口设置在金属过滤器的顶部，反吹气出口设置在金属过滤器的底部。

一种上述一体化系统的除尘方法，催化剂在移动颗粒床除尘器内形成催化剂床层，当中低温干馏煤气进入到移动颗粒床除尘器内并错流穿过催化剂床层时，其中的重质焦油组分在催化剂颗粒的作用下催化裂解，生成较为轻质的组分，同时，热解气中的大部分粉尘在催化剂颗粒床层被截留，裂解和除尘后，从移动颗粒床除尘器内出来的热解煤气进入到金属过滤器内，对热解煤气中的细小粉尘再一次除尘；含有粉尘的催化剂颗粒在振动筛内实现分离，其中，粉尘被排出，催化剂颗粒进入到提升管内，在提升管内，粘附在催化剂表面的焦油粘附物被含氧烟气氧化燃烧后重新返回至移动颗粒床除尘器。

作为本发明的优选实施例，除尘前，催化剂颗粒首先从移动颗粒床除尘器内依次进入到振动筛和提升管，提升管通入有温度为600-650℃的含氧烟气，催化剂颗粒在提升管内被含氧烟气预热直至催化剂温度为480-550℃。

作为本发明的优选实施例，除尘前，关闭金属过滤器的煤气入口和煤气出口，向金属过滤器内通入反吹气体氮气，吹扫直至金属过滤器中的空气全部用氮气气体置换，防止除尘过程中干馏煤气和空气形成爆炸性气体；所述氮气的温度为480-550℃。