[发明专利]一种上行蓄热式热解炉及热解方法

说明书

技术领域

本发明涉及热解炉技术领域，尤其涉及一种上行蓄热式热解炉及热解方法。

背景技术

煤炭是世界上探明储量最为丰富的常规资源之一，作为世界上最大的煤炭生产和消费国，我国的能源结构特点是富煤、贫油、少气。煤炭的清洁高效利用是国民生产的迫切需求。现阶段，我国的煤炭资源主要有燃烧、气化、液化、热解等四种利用方式。煤炭直接燃烧会产生热量，效率比较低，而且排放物会严重污染环境；煤炭气化、液化工艺一般需要满足高温、高压、富氧等苛刻的反应条件，这对反应器性能以及工艺过程的成本要求较高。相比于这几种利用方式，煤热解将煤转化成固态、液态和气态产品，有明显的优势与前景。

目前，从加热方式来看，国内外现有热解工艺多采用瓷球以及热解产物半焦作为固体热载体，或产物半焦气化后的煤气作为气体热载体等加热方式。上述加热方式涉及到热载体的加热、分离等过程，导致了系统工艺流程长，系统故障率较高。

而且，试验中发现瓷球被反复加热到600℃以上循环使用，会产生磨损性问题；黏结性煤在热解过程中会黏附在瓷球上，仅有非黏结性煤和弱黏结性煤可用于该工艺，通常焦油收率不高。

采用半焦作为热载体时，由于大量焦砟细颗粒被带入焦油中，焦油中固体颗粒物含量高达40％-50％，给焦油的加工和利用带来了困难；使用黏结性煤时会因焦油和粒子的凝集而引起故障；采用机械搅拌对煤和热的半焦进行混合，磨损较严重，设备放大存在问题。

采用气体作为热载体，涉及到加热、分离等，导致系统工艺流程长，系统故障率较高；采用可燃气作为热载体，可燃气在预热过程中如果出现泄漏现象，可能与加热室的加热介质接触，带来安全隐患。

总之，采用半焦、瓷球等固体热载体会严重影响热解炉装置的处理能力；煤气等气体热载体预热也存在较大安全隐患。

此外，目前使用的热解炉，多数为固定床，或具有下行流化床的功能，煤粉热解不充分或挥发产物的二次分解严重，导致转化率和目标产品收率过低。

因此，为了解决现有技术对煤种适应性弱、气体和固体作为热载体存在的加热、分离程序，降低焦油含尘量，简化工艺流程，降低系统的故障率，使得系统控温准确、调温方便，对热解反应深度和反应进程进行有效控制，改善热解转化率，提高目标产品收率，提高系统的热效率，亟待研发一种新型热解炉反应技术。

发明内容

针对上述问题，为了消除现有加热方式与炉型带来的一系列问题，能够降低焦油含尘量，简化工艺流程，降低系统的故障率，使得系统控温准确、调温方便，对热解反应深度和反应进程进行有效控制，改善热解转化率，提高目标产品收率，提高系统的热效率，本发明提供一种上行蓄热式热解炉及热解方法。

本发明旨在提供一种上行蓄热式热解炉，所述热解炉包括炉体和辐射管，其中，所述炉体为方形炉，所述炉体的顶部设有产物出口，所述炉体的底部设有气体进口和反应物进料口，所述反应物进料口在所述炉体的竖直方向上的位置高于所述气体进口；所述辐射管设于所述炉体内，位于所述反应物进料口上方，所述辐射管为一组沿竖直方向间隔排布的蓄热式辐射管。

上述的热解炉，所述热解炉还包括气体分布板，所述气体分布板设置于所述炉体内，位于所述反应物进料口下方，所述气体分布板上均布一组进气口，所述气体进口与所述进气口连通。

上述的热解炉，所述辐射管两端均设置有燃烧器，所述燃烧器分别与所述炉体外部的蓄热器相连，所述燃烧器与所述蓄热器一一对应。

上述的热解炉，所述辐射管在所述气体分布板上的垂直投影与所述气体分布板上的进气口的位置相互不重叠。

上述的热解炉，所述进气口的管径为所述辐射管的管径的1/5-1/3，每个所述辐射管正下方至少排布4-9个所述进气口。

上述的热解炉，所述反应物进料口设置在所述炉体的底部侧面，所述反应物进料口沿同一水平圆周上均布2-4个，所述反应物进料口尺寸是所述进气口尺寸的1-2倍。

上述的热解炉，所述炉体的顶部为梯形台，所述顶部的高度为所述炉体的高度的1/9-1/8，所述热解炉的高径比为5-10。

本发明还提供一种利用上述热解炉进行热解的方法，所述方法包括：

将反应物从所述热解炉的反应物进料口送入所述热解炉的炉体内；

将提升气体从所述热解炉的底部通过所述气体进口送入所述热解炉的炉体内；

使所述反应物在所述提升气体的作用下沿所述热解炉的下部向上部运动；

使所述反应物被所述辐射管加热发生热解反应，生成气态、液态产物以及固体半焦；