一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)國(guó)際地質(zhì)學(xué)家預(yù)測(cè)，低階煤是未來可以利用的主要能源之一，占全世界煤炭總 儲(chǔ)量的一半以上。在未來，如何科學(xué)、合理、充分地利用低階煤資源，將對(duì)煤炭行業(yè)的可持續(xù) 發(fā)展具有重要的意義。
[0003] 低階煤通過熱解可以轉(zhuǎn)化為煤氣、焦油、半焦等產(chǎn)品，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源的潔凈、綜合 利用，因此受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。熱解技術(shù)已經(jīng)有上百年的研宄歷史，目前煤熱解工 藝存在反應(yīng)油品產(chǎn)率低、油品中重質(zhì)組分含量高等問題。雖然學(xué)者對(duì)低階煤熱解進(jìn)行了大 量研宄，但是其大部分研宄內(nèi)容集中在熱解條件對(duì)熱解過程的影響上。
[0004] 中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN201410103594. 9公開了一種低階煤催化解聚增油催化劑， 所述催化劑含有重鉻酸鉀、鐵鹽、甲醇、十二烷基苯磺酸鈉和水。所述催化劑具有生產(chǎn)、儲(chǔ) 運(yùn)、使用安全性高、熱解產(chǎn)油率高的功能。所述催化劑雖然能提高熱解過程的焦油產(chǎn)率，但 該催化劑成分比較復(fù)雜，且催化劑價(jià)格較貴，另外，催化劑中的甲醇有毒，與人體接觸會(huì)造 成腐蝕等危害。該催化劑在大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用中造成生產(chǎn)成本較高，且在儲(chǔ)存、制備、工業(yè) 應(yīng)用過程中危險(xiǎn)性較大。
[0005] 中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN201410689911. X公開了一種提高低階煤熱解煤焦油產(chǎn)率的 方法，所述方法包括原煤干燥，溶脹處理和熱解反應(yīng)，煤焦油收集等步驟；對(duì)低階煤的熱解 工藝進(jìn)行改進(jìn)，使得總揮發(fā)分產(chǎn)率提高3-7%，煤焦油產(chǎn)率提高3. 4%。所述方法雖然能提 高熱解過程的焦油產(chǎn)率，但該方法處理量較小，難以進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。
[0006] 為提高低階煤熱解過程油品產(chǎn)率和質(zhì)量，本申請(qǐng)通過在煤熱解中加入催化劑實(shí)現(xiàn) 產(chǎn)品的定向轉(zhuǎn)化，改善焦油的品質(zhì)，提高焦油收率。通過實(shí)驗(yàn)研宄，探索出了較為經(jīng)濟(jì)的催 化熱解方案。為旋轉(zhuǎn)床熱解提供產(chǎn)油率高、油質(zhì)好、且成本低的催化劑及其添加量和配比 等。因此，開發(fā)新的低階煤提質(zhì)工藝，為低階煤深加工提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的化工原料成為新的研 宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，所述方法通過 將催化劑型煤強(qiáng)度低和旋轉(zhuǎn)床熱解爐對(duì)入料的強(qiáng)度要求較低的特點(diǎn)巧妙結(jié)合，解決了粉煤 加催化劑成型后型煤強(qiáng)度低，熱解過程中易粉化的問題，降低型煤熱解過程中揮發(fā)物中的 粉塵含量，進(jìn)而降低焦油中的含塵量，提高焦油產(chǎn)率，改善焦油品質(zhì)。
[0008] 催化劑型煤是指在粉煤成型過程中加入催化劑的型煤。
[0009] 本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，所述方法包括：原煤破碎；粉煤干燥； 粉煤、催化劑、粘結(jié)劑混料；粉煤加催化劑成型；旋轉(zhuǎn)床熱解爐熱解；產(chǎn)生焦油、半焦和煤氣 廣品。
[0010] 本發(fā)明的方法包括如下步驟：
[0011] (1)原煤預(yù)處理：將原煤破碎到2mm以下，在干燥設(shè)備上進(jìn)行粉煤干燥；
[0012] (2)催化劑制備：將粉煤成型用催化劑進(jìn)行粉碎，粉煤成型用催化劑選自釩鈦磁 鐵礦和Fe3O4中的一種或多種；
[0013] (3)粉煤加催化劑成型：將干燥粉煤、催化劑、粘結(jié)劑按一定比例混料，在成型 機(jī)上壓制成型，得到催化劑型煤；粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為75-85 %、2-7 %、 10-18% ；
[0014] (4)催化劑型煤干燥：在干燥設(shè)備上進(jìn)行型煤干燥；
[0015] (5)在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中熱解：將所述催化劑型煤在旋轉(zhuǎn)床熱解爐的可旋轉(zhuǎn)的爐底 上均勻鋪料，隨著爐底的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行熱解，通過熄焦、油/氣除塵、油/氣冷卻和油/水分離等 處理，得到半焦、焦油和煤氣；
[0016] 其中，在步驟（1)中，將粉煤干燥到水分為15%以下；
[0017] 在步驟⑵中，
[0018] 將粉煤成型用催化劑粉碎到200目以下；
[0019] 釩鈦磁鐵礦的主要成分包括20-40%的Fe0、5-10%的TiO2;
[0020] 在步驟⑶中，
[0021] 優(yōu)選粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為78-82%、4-5%、13-16% ;
[0022] 粘結(jié)劑可為腐殖酸鈉粘結(jié)劑；例如，可以使用腐殖酸褐煤、堿、水來制備粘結(jié)劑；
[0023] 在成型機(jī)上壓制成型的壓力>17MPa ;
[0024] 在步驟⑷中，
[0025] 將型煤的水分干燥到15%以下；
[0026] 催化劑型煤干燥溫度為150-200 °C ;
[0027] 在步驟（5)中，
[0028] 熱解溫度范圍為450-650 °C，優(yōu)選470-570 °C ;
[0029] 在進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐前，旋轉(zhuǎn)床熱解要求型煤的冷壓強(qiáng)度>120牛/個(gè)，抗碎 強(qiáng)度>50%。
[0030] 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐，是實(shí)現(xiàn)煤熱解的主體設(shè)備，它包括旋轉(zhuǎn)床爐體，燃?xì)廨椛涔苋?燒器，以及鋪料、出料等輔助機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)床爐體為煤熱解提供反應(yīng)的空間和環(huán)境。燃?xì)廨椛?管燃燒器以熱輻射的方式提供熱解所需熱量。
[0031] 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐可以是蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解爐，所述燃?xì)廨椛涔苋紵骺梢詾樾?熱式燃?xì)廨椛涔苋紵?，通過蓄熱式燃燒器對(duì)燃?xì)猓諝猓┻M(jìn)行預(yù)熱，并在輻射管中高效燃 燒，以熱輻射的方式提供熱解所需熱量。蓄熱式燃?xì)廨椛涔苋紵鞯臒嵝蔬_(dá)到85%以上， 更重要的是可以穩(wěn)定燃燒低熱值的燃?xì)狻?br>[0032] 對(duì)于旋轉(zhuǎn)床熱解爐熱解，催化劑型煤在熱解過程中不采用任何熱載體，爐墻、爐頂 不動(dòng)，催化劑型煤在料床上不運(yùn)動(dòng)、不翻滾、不攪動(dòng)，隨床底作整體平面圓周運(yùn)動(dòng)。
[0033] 有益效果
[0034] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：
[0035] 本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解的方法，該方法巧妙結(jié)合了催化劑型煤強(qiáng)度低和旋 轉(zhuǎn)床熱解爐對(duì)型煤的強(qiáng)度要求較低的特點(diǎn)，催化劑型煤在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)熱解可以降低型煤的粉 化率和熱解后焦油中的塵含量。
[0036] 本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解的方法，該方法通過在旋轉(zhuǎn)床熱解過程中加入熱解 催化劑提高型煤熱解過程中的轉(zhuǎn)化率和熱解產(chǎn)品的質(zhì)量，改善焦油品質(zhì)。
[0037] 本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解的方法，該方法借助旋轉(zhuǎn)床熱解爐對(duì)型煤的強(qiáng)度要 求較低，可以適當(dāng)降低型煤的成型壓力，降低成型能耗，延長(zhǎng)成型設(shè)備使用壽命。
[0038] 釩鈦磁鐵礦催化劑型煤旋轉(zhuǎn)床熱解能提高焦油中的輕油收率，為滿足旋轉(zhuǎn)床熱解 的型煤強(qiáng)度，成型壓力在17MPa以上。
【附圖說明】
[0039] 圖1為旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法的工藝流程圖。
[0041] 原煤進(jìn)入原煤破碎單元進(jìn)行破碎，粉碎至2mm以下，進(jìn)入粉煤干燥單元進(jìn)行干燥， 干燥至水分15%以下，干燥后的粉煤、制備好的粘結(jié)劑和制備好的催化劑按一定比例在混 料設(shè)備混合均勻后，進(jìn)行粉煤加催化劑成型，型煤干燥到水分低于15 %，干燥型煤進(jìn)入旋轉(zhuǎn) 床熱解爐，設(shè)定熱解溫度，進(jìn)行型煤熱解，產(chǎn)生焦油、半焦和煤氣產(chǎn)品。旋轉(zhuǎn)床熱解要求型煤 的冷壓強(qiáng)度>120牛/個(gè)，抗碎強(qiáng)度>50%。冷壓強(qiáng)度按工業(yè)型煤冷壓強(qiáng)度測(cè)試方法（MT/T 748-1997) CEDING，機(jī)械強(qiáng)度按煤的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試方法（GB/T 15458-1995)。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 本實(shí)施例的催化劑為釩鈦磁鐵礦，粉煤成型的重量百分比為：粉煤：催化劑：粘結(jié) 劑=81% :4% :15%;成型壓力為22MPa/個(gè)，干燥溫度為170°C，旋轉(zhuǎn)床熱解溫度為500°C， 旋轉(zhuǎn)床處理量為100萬噸/年。催化熱解結(jié)果見表1。
[0044] 表1催化熱解結(jié)果（干基）
[0045]
[0046] 實(shí)施例2
[0047] 本實(shí)施例的催化劑為釩鈦磁鐵礦，粉煤成型的重量百分比為：粉煤：催化劑：粘結(jié) 劑=80% :6% :14%;成型壓力為21MPa/個(gè)，干燥溫度為180°C，旋轉(zhuǎn)床熱解溫度為550°C， 旋轉(zhuǎn)床處理量為100萬噸/年。催化熱解結(jié)果見表2。
[0048] 表2催化熱解結(jié)果（干基）
[0049]
[0050] 實(shí)施例3 :
[0051] 本實(shí)施例的催化劑為Fe3O4，粉煤成型的重量百分比為：粉煤：催化劑：粘結(jié)劑= 79% :3% :18%;成型壓力為19MPa/個(gè)，干燥溫度為190°C，旋轉(zhuǎn)床熱解溫度為500°C，旋轉(zhuǎn) 床處理量為100萬噸/年。催化熱解結(jié)果見表3。
[0052] 表3催化熱解結(jié)果（干基）
[0053]
[0054] 對(duì)比例
[0055] 將與實(shí)施例1相同操作條件下得到的粉煤在無催化劑下成型；粉煤成型的重量百 分比為：粉煤：粘結(jié)劑=84% :16%;成型壓力為22MPa/個(gè)，干燥溫度為170°C，旋轉(zhuǎn)床熱解 溫度為500°C，旋轉(zhuǎn)床處理量為100萬噸/年。熱解結(jié)果見表4。
[0056] 表4無催化熱解結(jié)果（干基）
[0057]
[0058] 實(shí)施例1與對(duì)比例相比，焦油的產(chǎn)率增加，且焦油中輕油的含量增加，同時(shí)，焦油 中的含塵量降低，但型煤的強(qiáng)度降低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，所述方法包括： (1) 原煤預(yù)處理：將原煤破碎到2mm以下，在干燥設(shè)備上進(jìn)行粉煤干燥； (2) 催化劑制備：將粉煤成型用催化劑進(jìn)行粉碎；粉煤成型用催化劑選自釩鈦磁鐵礦 和Fe3O4中的一種或多種； (3) 粉煤加催化劑成型：將干燥粉煤、催化劑、粘結(jié)劑混合，在成型機(jī)上壓制成型，得到 催化劑型煤；粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為75-85%、2-7%、10-18% ; (4) 催化劑型煤干燥：在干燥設(shè)備上進(jìn)行型煤干燥； (5) 在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中熱解：將所述催化劑型煤在旋轉(zhuǎn)床熱解爐的可旋轉(zhuǎn)的爐底上均 勻鋪料，隨著爐底的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行熱解，通過熄焦、油/氣除塵、油/氣冷卻和油/水分離處理， 得到半焦、焦油和煤氣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟（1)中，將粉煤干燥到水分為15 %以下。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟（2)中，將粉煤成型用催化劑粉碎到200目以下。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟（3)中，粉煤、催化劑、粘結(jié)劑的重量百分比為78-82%、4-5%、13-16%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟（3)中，在成型機(jī)上壓制成型的壓力>17MPa。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟⑷中，催化劑型煤干燥溫度為150-200°C，將型煤的水分干燥到15%以下。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟（5)中，熱解溫度范圍為450-650°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 在步驟（5)中，在進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐前，所述催化劑型煤的冷壓強(qiáng)度>120牛/個(gè)， 抗碎強(qiáng)度>50%。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，其中， 所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解爐。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)床煤催化熱解方法，所述方法包括：原煤預(yù)處理，催化劑制備，粉煤加催化劑成型，催化劑型煤干燥，在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中熱解；所述催化劑為選自釩鈦磁鐵礦和Fe3O4中的一種或多種。本發(fā)明的方法解決了粉煤加催化劑成型后型煤強(qiáng)度低、熱解過程中易粉化的問題，能夠降低焦油中的含塵量，提高焦油產(chǎn)率，改善焦油品質(zhì)。
【IPC分類】C10B47/30, C10B57/10, C10B57/06, C10B53/08
【公開號(hào)】CN104910942
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510246846
【發(fā)明人】趙小楠, 王其成, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月14日