專利名稱：粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到粉煤催化熱解制煤焦油的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
[0002]多年來，國內(nèi)外對煤低溫?zé)峤庵泼航褂?、煤氣和半焦的方法及裝置做了廣泛研[0003]德國采用魯奇法制備煤焦油，所用的主要設(shè)備為直立式移動床，以生成煤氣為 熱源，此法因焦油的二次分解而使收率降低，且干餾爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單爐規(guī)模放大受到限 制。[0004]前蘇聯(lián)采用ETCH-175法制備煤焦油，所用的煤固體熱載體移動床熱解褐煤， 其主要缺點(diǎn)是荒煤氣中的焦粉分離效率低，所制備的煤焦油收率低。[0005]美國西數(shù)公司制備煤焦油的一種方法是熱解法，所用的設(shè)備采用氣流床，以半 焦循環(huán)作熱載體，快速短時(shí)間干餾，焦油的二次熱解少，收率高。另一種方法是COED 法，所用的設(shè)備為多段流化床，利用燃料氣的內(nèi)熱式預(yù)涂層過濾器脫除微粒半焦，熱效 率高，但是兩種方法焦油和半焦粉附著于旋風(fēng)分離器和管內(nèi)壁，規(guī)模放大均受到限制。 還有一種方法是TOSCAL法，所用的設(shè)備是臥式轉(zhuǎn)鼓即回轉(zhuǎn)窯，以陶瓷球做熱載體，快 速加熱干餾。美國結(jié)合德國的魯奇法發(fā)明了一種魯奇-魯爾煤氣法直立式移動床，該法 以焦炭循環(huán)做熱載體，高溫快速加熱，用高揮發(fā)分低煤化度煤制取焦油。所用的陶瓷球 的熱容量和耐磨性較差，僅對非黏結(jié)煤有效，擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)受到了限制。此外，美國還 用ENCOAL法制備煤焦油，用回轉(zhuǎn)爐柵干燥和熱解，使用煤氣燃燒供熱，該方法適于次 煙煤改制，氣、液收率低。[0006]澳大利亞采用CSIRO法制備煤焦油，所用的設(shè)備為2個(gè)流化床層，一個(gè)通過半 焦燃燒生成加熱用半焦，加熱半焦進(jìn)行循環(huán)，但熱半焦在兩個(gè)流化床間無法順利移動。[0007]日本采用IGT法制備煤焦油，所用的設(shè)備為流化床和氣流床，氣流床位于流化 床上部，可適應(yīng)大范圍粒度需要，通過煤氣和半焦的間接加熱來實(shí)現(xiàn)供熱，使用美國煙 煤。日本還采用快速熱解法制備煤焦油，所用的主要設(shè)備為兩段氣流床，下段半焦氣 化，上段煤粉干餾，部分半焦返回氣化段，該法適于煙煤，對煤種的依存性大，且煤和 半焦粉的分離困難。[0008]我國大連理工大學(xué)研制的DG法制備煤焦油，以煤固體熱載體移動床熱解褐煤。 北京煤化學(xué)研究所發(fā)明的MRF熱解法制備煤焦油，所用的主要設(shè)備是回轉(zhuǎn)爐，用褐煤、 長煙煤和弱黏煤作為原料，擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)受到了限制。發(fā)明內(nèi)容[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述制備煤焦油設(shè)備的缺點(diǎn)，提供一 種方所制備的煤焦油密度小、煤焦油產(chǎn)率高的粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器。[0010]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在熱解反應(yīng)管的垂直段上部外圍設(shè)置 有分離器，外筒的底部設(shè)置有高溫半焦排出管，在熱解反應(yīng)管垂直段下部的外圍套裝有 催化反應(yīng)室，催化反應(yīng)室的外側(cè)壁上設(shè)置有與催化反應(yīng)室內(nèi)相聯(lián)通的催化室進(jìn)氣管，熱 解反應(yīng)管外壁與催化反應(yīng)室內(nèi)壁之間設(shè)置有環(huán)形的支撐花板，支撐花板上放置催化劑， 熱解反應(yīng)管的垂直段下部設(shè)置有煤氣分布器，熱解反應(yīng)管的水平段上設(shè)置有與其內(nèi)向聯(lián) 通的高溫半焦輸入管、粉煤輸入管、煤氣輸入管。[0011]本實(shí)用新型的分離器為在外筒內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形封閉隔板，環(huán)形封閉隔板內(nèi) 側(cè)設(shè)置有位于熱解反應(yīng)管垂直段的外圍的導(dǎo)流管，導(dǎo)流管內(nèi)壁與熱解反應(yīng)管外壁之間形 成環(huán)狀空間，熱解反應(yīng)管垂直段和環(huán)形封閉隔板下方的外筒上設(shè)置有與熱解反應(yīng)管內(nèi)相 聯(lián)通、且等分圓周的4 8個(gè)旋流管，旋流管的自由端伸出于導(dǎo)流管管壁外。[0012]本實(shí)用新型的旋流管的自由端加工成向下的螺旋狀。[0013]本實(shí)用新型的外筒的縮口段斜壁與水平面的夾角為36° 60°。[0014]本實(shí)用新型的煤氣分布器上加工有3 20圈同心圓環(huán)形排列或交錯排列的氣 孔，氣孔的孔徑為8 12mm。本實(shí)用新型的支撐花板上加工有3 30圈同心圓環(huán)形排 列或交錯排列的氣孔，氣孔的孔徑為2 4mm。[0015]本實(shí)用新型采用在外筒內(nèi)設(shè)置熱解反應(yīng)管，上部設(shè)置分離器，粉煤被半焦流帶 入被半焦流帶入熱解反應(yīng)管內(nèi)。高溫煤氣進(jìn)入催化反應(yīng)室與催化劑發(fā)生催化反應(yīng)，催化 后的煤氣進(jìn)入熱解反應(yīng)管內(nèi)參與熱解反應(yīng)，生成半焦和荒煤氣，經(jīng)分離器分離出的高溫 半焦粉從高溫半焦排出管輸出，分離出的荒煤氣從荒煤氣排出管輸出。本實(shí)用新型將粉 煤催化熱解并快速輸出，減少煤焦油的二次裂解，提高了煤焦油的收率。


[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖2是圖1的A-A的剖視圖。[0018]圖3是圖1的B-B的剖視圖。
具體實(shí)施方式
[0019]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型不限于這 些實(shí)施例。[0020]實(shí)施例1[0021]在圖1中，本實(shí)施例的粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器由荒煤 氣排出管1、環(huán)形封閉隔板2、旋流管3、導(dǎo)流管4、熱解反應(yīng)管5、外筒6、高溫半焦排 出管7、催化反應(yīng)室8、催化劑9、支撐花板10、煤氣分布器11、粉煤輸入管12、高溫半 焦輸入管13、煤氣輸入管14、催化室進(jìn)氣管15聯(lián)接構(gòu)成。[0022]本實(shí)施例的熱解反應(yīng)管5由連為一體的垂直段和水平段構(gòu)成，在熱解反應(yīng)管5的 垂直段上部外圍套裝有外筒6，外筒6的頂部焊接聯(lián)接有荒煤氣排出管1，外筒6內(nèi)壁上 焊接聯(lián)接有環(huán)形封閉隔板2，環(huán)形封閉隔板2內(nèi)側(cè)焊接聯(lián)接有導(dǎo)流管4，導(dǎo)流管4位于熱 解反應(yīng)管5垂直段的外圍，導(dǎo)流管4內(nèi)壁與熱解反應(yīng)管5外壁之間形成環(huán)狀空間。熱解反應(yīng)管5垂直段和環(huán)形封閉隔板2上焊接聯(lián)接有6個(gè)旋流管3，旋流管3與熱解反應(yīng)管5 內(nèi)相聯(lián)通，并穿過導(dǎo)流管4且自由端伸出于導(dǎo)流管4管壁外，自由端加工成向下的螺旋 狀。環(huán)形封閉隔板2、旋流管3、導(dǎo)流管4、熱解反應(yīng)管5、外筒6聯(lián)接構(gòu)成本實(shí)施例的 分離器，分離器用于氣體與固體分離。[0023]外筒6的縮口段斜壁與水平面的夾角為45°。外筒6的底部焊接聯(lián)接有高溫半 焦排出管7。在熱解反應(yīng)管5垂直段下部的外圍套裝有催化反應(yīng)室8，催化反應(yīng)室8的外 側(cè)壁上焊接聯(lián)接有催化室進(jìn)氣管15，催化室進(jìn)氣管15與催化反應(yīng)室8內(nèi)相聯(lián)通，熱解反 應(yīng)管5外壁與催化反應(yīng)室8內(nèi)壁之間焊接聯(lián)接有環(huán)形的支撐花板10，支撐花板10上放置 催化劑9，熱解反應(yīng)管5的底端焊接聯(lián)接有煤氣分布器11，煤氣分布器11上加工有同心 圓環(huán)形排列的氣孔，每一圈氣孔等分圓周間隔均布設(shè)置，一圈氣孔中的1個(gè)與相鄰一圈 中的1個(gè)氣孔排列在同一半徑上，一圈氣孔與相鄰一圈氣孔也可交錯排列，氣孔的孔徑 為5mm。熱解反應(yīng)管5的水平段上焊接聯(lián)接有高溫半焦輸入管13和粉煤輸入管12，高 溫半焦輸入管13和粉煤輸入管12與熱解反應(yīng)管5內(nèi)相聯(lián)通，高溫半焦輸入管13和粉煤 輸入管12與熱解反應(yīng)管5之間的連接處均為圓弧形管，以防止下料時(shí)造成堵塞，根據(jù)高 溫半焦輸入管13和粉煤輸入管12的幾何尺寸，圓弧形管的幾何尺寸按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊進(jìn) 行設(shè)計(jì)，熱解反應(yīng)管5水平段的端部用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有煤氣輸入管14。[0024]如圖3所示，熱解反應(yīng)管5的筒壁上焊接聯(lián)接有6個(gè)等分圓周均布設(shè)置的旋流 管3，旋流管3使得熱解反應(yīng)管5與外筒6之間形成螺旋向下收斂形通道，從熱解反應(yīng)管 5進(jìn)入旋流管3的氣固流逐漸加速并向下旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下實(shí)現(xiàn)氣固分離，分離后 的氣體由導(dǎo)流管4與熱解反應(yīng)管5間的環(huán)狀空間導(dǎo)出后從荒煤氣排出管1排出，固相部分 落至外筒6的底部從高溫半焦排出管7排出。[0025]如圖4所示，煤氣分布器11上加工有同心圓環(huán)形排列的3圈氣孔，每一圈氣孔 等分圓周間隔均布設(shè)置，一圈氣孔中的1個(gè)與相鄰一圈中的1個(gè)氣孔排列在同一半徑上， 一圈氣孔與相鄰一圈氣孔也可交錯排列，氣孔的孔徑為10mm。[0026]實(shí)施例2[0027]本實(shí)施例中，熱解反應(yīng)管5垂直段和環(huán)形封閉隔板2上焊接聯(lián)接有4個(gè)旋流管 3，旋流管3與熱解反應(yīng)管5內(nèi)相聯(lián)通，并穿過導(dǎo)流管4且自由端伸出于導(dǎo)流管4管壁外， 自由端加工成向下的螺旋狀。外筒6的縮口段斜壁與水平面的夾角為36°C。煤氣分布 器11上加工有3圈同心圓環(huán)形排列的氣孔，一圈氣孔中的1個(gè)與相鄰一圈中的1個(gè)氣孔 排列在同一半徑上，一圈氣孔與相鄰一圈中氣孔也可交錯排列，氣孔的孔徑為12mm。支 撐花板10上加工有3圈環(huán)形排列的氣孔，一圈氣孔中的1個(gè)與相鄰一圈中的1個(gè)氣孔排 列在同一半徑上，一圈氣孔與相鄰一圈中氣孔也可交錯排列，氣孔的孔徑為4mm。其它 零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。[0028]實(shí)施例3[0029]本實(shí)施例中，熱解反應(yīng)管5垂直段和環(huán)形封閉隔板2上焊接聯(lián)接有8個(gè)旋流管 3，旋流管3與熱解反應(yīng)管5內(nèi)相聯(lián)通，并穿過導(dǎo)流管4且自由端伸出于導(dǎo)流管4管壁外， 自由端加工成向下的螺旋狀。外筒6的縮口段斜壁與水平面的夾角為60°。煤氣分布器 11上加工有20圈同心圓環(huán)形排列的氣孔，一圈氣孔中的1個(gè)與相鄰一圈中的1個(gè)氣孔排 列在同一半徑上，一圈氣孔與相鄰一圈中氣孔也可交錯排列，氣孔的孔徑為8mm。支撐花板10上加工有30圈環(huán)形排列的氣孔，每一圈氣孔等分圓周間隔均布排列，一圈氣孔中 的1個(gè)與相鄰一圈中的1個(gè)氣孔排列在同一半徑上，一圈氣孔與相鄰一圈中氣孔也可交錯 排列，氣孔的孔徑為2mm。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。[0030]本實(shí)用新型的工作過程如下[0031]750 800°C的半焦粉從高溫半焦輸入管13輸入，經(jīng)換熱后的400 450°C的煤 氣以流速為5 15米/秒從煤氣輸入管14進(jìn)入形成半焦粉流，并被半焦粉碳化，粒徑小 于Imm的粉煤從粉煤輸入管12輸入，被半焦流帶入熱解反應(yīng)管5內(nèi)。750 800°C煤氣 從催化室進(jìn)氣管15進(jìn)入催化反應(yīng)室8與催化劑發(fā)生催化反應(yīng)，催化后的煤氣，以流速為 5 10米/秒經(jīng)煤氣分布器11進(jìn)入熱解反應(yīng)管5內(nèi)參與熱解反應(yīng)，生成半焦和荒煤氣， 經(jīng)旋流管3分離，分離出的510 550°C半焦粉從高溫半焦排出管7輸出，分離出的荒煤 氣從荒煤氣排出管1輸出。
權(quán)利要求1.一種粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器，其特征在于在熱解反應(yīng) 管(5)的垂直段上部外圍設(shè)置有分離器，外筒(6)的底部設(shè)置有高溫半焦排出管(7)，在 熱解反應(yīng)管( 垂直段下部的外圍套裝有催化反應(yīng)室(8)，催化反應(yīng)室(8)的外側(cè)壁上設(shè) 置有與催化反應(yīng)室(8)內(nèi)相聯(lián)通的催化室進(jìn)氣管(1 ，熱解反應(yīng)管( 外壁與催化反應(yīng)室 ⑶內(nèi)壁之間設(shè)置有環(huán)形的支撐花板(10)，支撐花板(10)上放置催化劑(9)，熱解反應(yīng)管 (5)的垂直段下部設(shè)置有煤氣分布器(11)，熱解反應(yīng)管( 的水平段上設(shè)置有與其內(nèi)向聯(lián) 通的高溫半焦輸入管(1 、粉煤輸入管(1 、煤氣輸入管(14)。
2.按照權(quán)利要求1所述的粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器，其特征 在于所說的分離器為在外筒(6)內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形封閉隔板0)，環(huán)形封閉隔板O)內(nèi) 側(cè)設(shè)置有位于熱解反應(yīng)管(5)垂直段的外圍的導(dǎo)流管G)，導(dǎo)流管內(nèi)壁與熱解反應(yīng)管 (5)外壁之間形成環(huán)狀空間，熱解反應(yīng)管( 垂直段和環(huán)形封閉隔板( 下方的外筒(6) 上設(shè)置有與熱解反應(yīng)管(5)內(nèi)相聯(lián)通、且等分圓周的4 8個(gè)旋流管(3)，旋流管(3)的 自由端伸出于導(dǎo)流管(4)管壁外。
3.按照權(quán)利要求2所述的粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器，其特征在 于所說的旋流管(3)的自由端加工成向下的螺旋狀。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器，其特 征在于所說的外筒(6)的縮口段斜壁與水平面的夾角為36° 60°。
5.按照權(quán)利要求1所述的粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器，其特征在 于所說的煤氣分布器(11)上加工有3 20圈同心圓環(huán)形排列或交錯排列的氣孔，氣孔 的孔徑為8 12mm ；所說的支撐花板(10)上加工有3 30圈同心圓環(huán)形排列或交錯排 列的氣孔，氣孔的孔徑為2 4mm。
專利摘要一種粉煤催化熱解制備煤焦油裝置的催化熱解反應(yīng)器，在熱解反應(yīng)管的垂直段上部外圍設(shè)置有分離器，外筒的底部設(shè)置有高溫半焦排出管，在熱解反應(yīng)管垂直段下部的外圍套裝有催化反應(yīng)室，催化反應(yīng)室的外側(cè)壁上設(shè)置有與催化反應(yīng)室內(nèi)相聯(lián)通的催化室進(jìn)氣管，熱解反應(yīng)管外壁與催化反應(yīng)室內(nèi)壁之間設(shè)置有環(huán)形的支撐花板，支撐花板上放置催化劑，熱解反應(yīng)管的垂直段下部設(shè)置有煤氣分布器，熱解反應(yīng)管的水平段上設(shè)置有與其內(nèi)向聯(lián)通的高溫半焦輸入管、粉煤輸入管、煤氣輸入管。本實(shí)用新型將粉煤催化熱解制備成煤焦油和煤氣并快速輸出，減少煤焦油的二次裂解，提高了煤焦油的收率，可在粉煤催化熱解制備煤焦油裝置上使用。
文檔編號C10B53/04GK201809314SQ20102052201
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者楊占彪, 王樹寬 申請人:王樹寬