[发明专利]一种综合利用煤热解产物、热量的煤热解方法

说明书

本发明公开了一种综合利用煤热解产物、热量的煤热解方法。本发明将高温热解产生的富氢焦炉煤气和烟道气作为煤中低温热解的氢源和热源；将中低温热解产生的煤气，一部分利用高温红焦预热作为高温热解工艺的加热原料气；剩余部分用于制氢，作为热解焦油加氢处理的氢源生产高附加值油品。这种优化组合工艺流程简单，可以去除高温炼焦炉中的蓄热室和斜道等装置，省去中低温炼焦工艺中的加热装置，降低投资成本；可以合理利用高温焦炉产生的各种的显热，从而提高了整个热解过程的能效；整个系统实现了氢源自给，热量综合利用，对我国合理的利用各类煤炭资源具有重要意义。

技术领域

本发明属于煤热解技术领域，涉及一种将煤高温热解与煤中低温热解进行优化组合，综合利用煤热解产物(焦炉煤气，焦油)和热量的热解工艺与附产焦油加氢生产高附加值油品的方法。

背景技术

煤炭是我国重要的能源基础和化工原料，为国民经济发展和社会稳定提供了重要支撑。煤炭也是我国最丰富的能源资源，占我国已探明化石能源资源总量的94％左右，是我国最丰富、最基础的能源资源。而与其他能源资源相比，煤炭也是我国最经济的能源资源。2017年，我国煤炭消费量为35亿吨，预测到2020年全国煤炭消费量将达48亿吨左右。在可预见的未来几十年内，煤炭工业在国民经济中的基础地位将是不可撼动的。因此，高效、清洁的利用煤炭资源是我国煤炭工业未来的发展方向。

煤的热解是指煤在隔绝空气的条件下加热至较高温度而发生的一系列物理变化和化学反应，并生成气体、液体和固体的复杂过程。按热解终温，可将热解分为以制取焦油为目的低温(500-650℃)热解技术，以生产中热值煤气为目的中温(650-800℃)热解技术和以生产高强度冶金焦炭为目的高温(900-1000℃)热解技术。高温热解生产的焦炭90％以上用于冶金工业的高炉炼铁；中、低温热解生产的焦炭，俗称兰炭可用于用于机械工业、铸造、电石生产原料、气化及有色金属冶炼等。热解过程还产生焦炉煤气(占15-18％)和煤焦油(占2.5-4.5％)两种副产品。

煤的热解是一个非常复杂的化学反应及物理变化过程，以自由基反应为主，主要包括裂解和缩聚两大类化学反应。由于热解是在惰性气氛下进行的，是一个缺氢环境，所以生成的自由基碎片容易缩聚生成焦炭，导致焦油产率下降、焦油品质变差。

为了提高焦油产率和焦油的品质，科研人员开发了煤加氢热解工艺技术，如日本的煤快速热解技术(如图1所示)。其中心思想是：利用热解产生的半焦进行气化反应生产富含氢气的合成气，将高温合成气携带的热量作为加氢热解的热源，不仅合理的利用了合成气的显热，而且因为有氢气的存在，抑制了热解过程中的缩聚反应，提高了煤焦油的产率和品质。日本快速热解技术的缺点是需要单独配制半焦气化炉，如果采用氧气作为气化剂，还将配制空分装置。气化工艺对原料的性质也有较高的要求，需要对热解产生的半焦进行全面分析，以确定匹配的气化工艺。因此，无论是采用水煤浆气化技术还是粉煤气化技术，都将显著增加投资成本及工艺过程的复杂性。因此，开发投资成本较低，工艺过程简单的煤加氢热解新工艺是煤热解技术的发展方向。

研究表明，煤焦油中含有大量宝贵的化工原料，成分多达500多种，可广泛用于医药、染料、化肥、合成纤维、橡胶等生产部门。回收这些化工原料，不仅能实现煤的综合利用，而且也可减轻环境污染。但是由于煤焦油中每一种成分的富集程度很低，含量超过1％的成分几乎没有，所以回收这些产品在工业上非常困难，成本很高。因此，在目前的技术条件下，通过成熟的煤焦油加氢技术生产优质马达燃料或调和油是煤焦油综合利用发展的方向。

发明内容