[发明专利]一种含碳氢元素的粉料的热解反应产物的气固分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳氢元素的粉料的热解反应产物的气固分离方法，适合于粉煤热解过程，粉煤热解反应产物通过布置于沉降器内的由粗旋、主旋组成的分离系统S10分离出大部分半焦后得到煤气S10V，煤气S10V进入独立的分离系统S30的S301部分分离为煤气S301UV、下泄气S301DV和半焦S301DS组成的下卸料S301DSV，S301DSV进入S30的S302部分分离为煤气S302V和半焦S302DS，S301UV、S302V分别进行气、液分离且回收所得煤气联合加工；可向S10V注入不含焦油的高温净化煤气使其升温防止焦油雾滴出现；S301UV、S302V的分离回收步骤通常使用洗涤分馏塔。

背景技术

本发明所述含碳氢元素的粉料，指的是在本发明所述热解过程可以产生含油蒸汽的含有碳元素、氢元素的粉料，比如挥发分含量高的低变质煤粉。

现代化大型煤矿比如低变质煤矿通常采用机械化综采技术以提高采煤效率、降低成本，其煤炭采出品中的粉煤产率约为60～70％，成为主体产品，因此粉煤的深度转化和综合利用技术必将占据现代低变质煤炭利用技术的主体地位，粉煤加工的一个分支领域是“粉煤分质分级利用”，其中粉煤热解被视为有经济竞争力的技术途径。

本发明所述粉煤热解过程，指的是以多产煤焦油为工艺目标的在适宜的温度范围内操作的粉煤热解过程。

粉煤热解过程的主要产品是焦油、煤气、半焦，其中焦油被认为是潜在经济价值最大的产品，通常期望提高其产率和或氢含量。

粉煤热解产物属于气固混相流体，为了得到煤气、焦油等产物并进行深度加工，就必须完成粉煤热解产物的清晰气固分离，为了满足煤气、焦油二次加工过程对原料中固体含量的限制性要求，就必须深度脱除煤气中的半焦粉尘特别是细粉的深度分离，这是关系粉煤热解工艺成败的一个关键工序，事实上，许多开发中的粉煤热解工艺就是因为这一气固分离步骤难以长期稳定高效运行而止步不前无法走向商业化。

粉煤热解产物的煤气与粉焦的商业化分离方法的主要目标是：在保证长期稳定运行的条件下，提高煤气与半焦粉尘的分离精度即提高半焦粉尘回收率、降低煤气中固体含量，为煤气、焦油的后续加工奠定基础，同时分离方法必须便于工业可靠放大即便于提高单套系统加工量从而降低单位工程造价和单位能耗，只有在上述一个或几个目标上取得显著突破，才能成为商业化的粉煤热解产物气固分离技术。

现有的粉煤热解产物的煤气与粉焦的分离方法，主要采用离心分离如旋风分离、多介质过滤、重力沉降等方法、氨水洗涤，从工程应用情况看，普遍存在着运行稳定性差如分离设备或管道系统容易形成焦油重组分沉积堵塞即运行周期短、分离效率低即脱尘煤气粉尘含量高的问题。存在上述问题的根源主要在于：

①没有选择合适的热解方式，导致煤气中含有超饱和的焦油重组分雾滴；

②没有选择合适的保温伴热方式，导致气固产物旋风分离器降温析出焦油重组分雾滴；

③没有选择合适的快速分离方式，导致煤气分离器降温析出大量焦油重组分雾滴；

④没有选择足够多级的分级分离方式，导致煤气分离系统脱尘精度低、脱尘煤气粉尘含量高。

为了解决上述问题，本发明就②～⑤项提出改进方法，主要目标是防止或阻止出现焦油雾滴、分类分离大中固体颗粒和小微固体颗粒，手段是防止或阻止煤气降温、多次分级分离大中小微固体颗粒。

本发明涉及一种含碳氢元素的粉料的热解反应产物的气固分离方法，适合于粉煤热解过程，粉煤热解反应产物通过布置于沉降器内的由粗旋、主旋组成的分离系统S10分离出大部分半焦后得到煤气S10V，煤气S10V进入独立的分离系统S30的S301部分分离为煤气S301UV、下泄气S301DV和半焦S301DS组成的下卸料S301DSV，S301DSV进入S30的S302部分分离为煤气S302V和半焦S302DS，S301UV、S302V分别进行气、液分离且回收所得煤气联合加工；可向S10V注入不含焦油的高温净化煤气使其升温防止焦油雾滴出现；S301UV、S302V的分离回收步骤通常使用洗涤分馏塔。

本发明的内置式气固分离系统S10，是借鉴石油基重油催化裂化反应再生系统的提升管反应产物的布置于沉降器中的气固分离系统(粗旋、一级主旋、二级主旋)而提出的，因此，相关技术可以作为本发明的借鉴技术或背景技术。

本发明的外置式气固分离系统S30，是借鉴石油基重油催化裂化反应再生系统的烟气气固分离后部系统(外置式烟气多管导叶式三旋气固分离器)而提出的，因此，相关技术可以作为本发明的借鉴技术或背景技术。