[实用新型]热解焦油气粉焦分离耦合铁矿磁化焙烧反应器

说明书

本实用新型公开了一种热解焦油气粉焦分离耦合铁矿磁化焙烧反应器，属于煤炭深加工机械设备技术领域；本实用新型研究设计了一种热解焦油气粉焦分离耦合铁矿磁化焙烧反应器，该反应器为竖式、三段式错流床结构，反应器自上而下由上部的预热段、中部的反应段、下部的冷却段组成；反应器的顶部设置有顶进料口，顶进料口处安装有第一关风器。该反应器应用于低阶粉煤热解后产生的焦油气的净化处理，同时实现了赤铁矿还原；该设备能够极大地节约资源，对节能降耗具有重大意义。

技术领域

本实用新型属于煤炭深加工机械设备技术领域，特别涉及热解焦油气粉焦分离耦合铁矿磁化焙烧反应器。

背景技术

我国是煤炭资源储量大国，其中廉价的低阶煤，包括褐煤和次烟煤等资源量约占煤炭总资源量的55%。低阶煤挥发分含量高，由于孔隙较大、水分较多，大多不利于直接燃烧，我国在低阶煤的利用上存在资源浪费现象，随着环保要求的提高，煤炭尤其是低阶煤必须走清洁化之路，由于低阶煤挥发含量高并且反应活性较强的特性，可以利用低阶煤热解技术对低阶煤进行深加工与利用，通过热解可制得高附加值的焦油气，焦油气中富含CH₄、H₂、CO等气体，半焦产品固定碳含量高，这些都是很好的冶金还原剂；热解气主要组分提取后也可加工乙二醇、LNG、烷烃、烯烃等；焦油可加氢合成柴油和石脑油馏分等，还可加工为高密度航空煤油、高档润滑油基础油等。

我国煤热解技术发展较快，尤其是陕蒙晋宁交界及新疆部分地区兰炭（热解半焦）已经成为当地的重点产业，但这些兰炭企业大都采用三江SJ-Ⅲ内热直立干馏炉，或是鞍山热能院的ZNZL炉和陕西冶金设计院的SH炉，这些炉型要求煤料粒径为20-120mm的块煤，这客观上限制了产业的发展。尤其是随着煤炭开采机械化的普及，煤矿综采粉煤占总产量70%以上，而粉煤大量低价外销发电，既造成资源转化率低，又带来巨大交通压力，限制了产业的进一步扩大。同时，粉煤价格低廉，目前为块煤50%左右，几乎是其中提取煤焦油的价格。所以，粉煤热解技术逐渐成为业内研究的热点和攻关的方向。比如，陕煤集团自主研发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解工艺(SM-SP)、陕煤—国富煤气热载体分段多层低阶煤热解工艺、北京煤化院外热式多段回转炉工艺、大唐华银—中国五环LCC工艺、神雾集团蓄热式无热载体热解工艺、清华—天素固体热载体褐煤热解技术、中科院工程热物理所固体热载体流化床低温热解工艺、西安华龙公司真空微波煤干馏等，绝大多数已进入工业化试验阶段，有的正在开展工业化示范。

然而，粉煤热解迄今尚没有大规模产业化推广应用。存在的主要问题是热解油中沥青质含量高，导致管路堵塞和热解油、气、煤尘在线分离困难。因此，优化焦油结构，提高轻焦油占比及开发高温干馏油气尘分离设备成为低阶煤粉煤热解技术大规模商业化的关键。

粉煤中低温热解过程中产生的含尘干馏气体温度高、易相变，热解粉焦和热解油气高温在线分离效果不理想，最终导致煤焦油中固含量偏高，油品质量较差，无法满足煤焦油进一步深加工的质量指标。目前适用于高温气固分离的技术有旋风除尘器、颗粒层过滤器和金属丝网过滤器等，其中颗粒层过滤器由于滤料颗粒耐热性能好，不易堵塞，非常适合高温、腐蚀性气体的除尘过滤，是一种理想的高温煤气除尘装置。黄杨柳在《低阶煤热解与低品位铁矿直接还原一体化研究》中就采用了这种技术除尘，滤料采用的煤炭颗粒。

在研发粉煤热解含尘干馏气除尘技术之余，煤热解的综合利用仍需下功夫，比如焦油的轻质化，热解气的后续利用也应创新突破。

煤的催化热解是优化焦油结构，提高轻焦油产率，防止管道阻塞的一种有效的方法。贺璐在《煤热解与铁矿石还原耦合工艺的基础研究》中采用褐铁矿作为低阶煤的热解催化剂，促进了煤热解产物中轻质芳烃的生成，同时又对褐铁矿进行了还原。提高热解气中焦油蒸汽分压，将有利于铁矿石的还原，同时褐铁矿及其还原产物，尤其是后者又促进了重质焦油的裂解以及含氧化合物的转化，促进了轻焦油的产生。舒新前等的专利《难选铁矿对低阶煤催化热解实现焦油提质和铁还原的技术》中采用赤铁矿催化低阶煤热解，在增加焦油轻质化的同时，对赤铁矿又进行了磁化（还原）焙烧，进而可用弱磁选法方便回收。