[发明专利]一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽催化调质的反应装置

说明书

技术领域

本发明属于煤、油页岩及生物质等能源燃料的热解和高附加值深加工利用的化工领域，具体涉及用于热解炉外针对高温热解蒸汽的同步催化调质。

背景技术

我国低阶煤资源储量丰富，低阶煤具有挥发分组分高和氢碳比高等特点，利用煤热解技术可将低阶煤中富氢组分以液体和气体的形式在相对温和的条件下提取出来。同时，煤热解技术与传统的直接液化、气化技术相比，具有工艺简单、条件温和、投资少、成本低等特点。但是，当前的煤热解工艺中，存在焦油中重质组分含量高的问题，需要进一步进行焦油加氢轻质化处理过程才能实现高值利用。

通过对热解产生的高温热解蒸汽进行同步催化，有望实现对热解油气产品的调质。即在无外加氢源的条件下，充分利用高温热解蒸汽中的氢自由基，在自由基尚未稳定时，通过催化剂的重整，进一步促进大分子片段分解并抑制小分子片段聚合，实现轻质焦油的高收率。专利技术CN104629775A和CN104212469A公布的热解装置，均为热解、催化的一体化装置，催化反应器置于热解炉内，与当前普遍开展的热解技术匹配较难。本发明提供了一种采用外加热的颗粒床气-固反应装置，运用于热解炉外，以固体颗粒催化剂为调质介质可实现对高温热解蒸汽的同步催化调质处理。特别是目前开发的焦油调质催化剂均为多相反应使用的颗粒催化剂，为热解炉外用的颗粒床的应用提供了基础。另外，在当前的煤热解技术中，普遍存在高温热解蒸汽灰尘夹带的问题，夹带的灰尘在高温蒸汽管道中因温降会随着焦油的析出而凝聚在管道和设备的内壁，导致管道和设备堵塞。同时夹带的颗粒灰尘对后续焦油的品质会造成影响，增加后期深加工难度。目前采用的有高温电除尘和高温多级旋风除尘技术。专利技术CN104001622A公布的一种高温静电除尘系统，该系统主要包括除尘器壳体，除尘器壳体内由阳极板、阴极杆和高铝陶瓷等组成，利用静电吸引微细尘粒使气体净化达到除尘目的，高温静电除尘系统在600℃时可达到97％的除尘效率。专利技术CN101259453A公布的一种高温旋风除尘器，该除尘器的主体设置旋流室内附带水冷系统可对1000℃的含尘煤气进行处理，并达到90％的除尘效率。但是，高温电除尘设备复杂，且占地面积较大，同时高温旋风除尘的除尘温度波动大，气速不稳定，导致焦油的内部析出等问题。本发明提供的颗粒床反应器通过与滤料的混合使用，可在催化调质的同时，对高温热解蒸汽进行过滤实现除尘目的。

总之，本发明提供了一种适用于热解炉外针对高温热解蒸汽的同步催化调质的反应装置，可以完成高温热解蒸汽夹带灰尘脱除，同时进行催化调质，得到高附加值的油品。本发明可运用于煤、油页岩、生物质热解蒸汽的同步催化调质与除尘。

发明内容

为实现热解蒸汽中的焦油重质组分向轻质组分高效转化，提高焦油品质的目的，本发明提出一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置，该套装置有效地解决了热解蒸汽中重质焦油组分过高，颗粒粉尘含量较高等问题。

本发明技术方案包括：

一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置，该装置包括颗粒床催化反应器1，反应器外加热炉2。所述催化反应器在炉内的管路设计有气流分布板3，气流分布板上端接进料口4，下端接有卸料口5和料斗6。

上述颗粒床反应器1中，催化剂进料口4在气流分布板3的上方，卸料口5在气流分布板的下方。

上述颗粒床反应器1中，高温热解蒸汽进气口7与催化调质后热解蒸汽出气口8分别位于气流分布板3的上、下两侧，即当高温热解蒸汽从分布板的下部导入时，调质后的高温热解蒸汽则从分布板的上部排出。反之亦可。

上述颗粒床反应器1内气路中，气流分布板3呈正置的帽状结构，帽型结构的气流分布板由一个或若干个呈正置结构的帽型结构构成，气路也可同时装有若干个平行的气流分布板。

上述催化反应器气路中装有压力传感器9，可对反应器内压力进行实时监控。

上述高温热解蒸汽的催化调质反应装置中所有的管线外均有加热带和外保温层包裹，防止热解蒸汽中的焦油组分由于温度降低冷凝堵塞管路。

作为本发明的一个优选方案，上述颗粒床反应器1外可接预热炉11，预热炉产生的热气体，在升温过程中提供热气流协助其升温，缩短其升温过程。

作为本发明的一个优选方案，上述进料口4与催化剂料仓相连，通过控制进料口向催化反应器进行催化剂填料的添加。催化反应器下接卸料口5和料斗6，可快速进行失活催化剂的卸料操作，方便更换催化剂，使催化裂解反应连续进行。