低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置及使用其的方法
【專利說明】低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置及使用其的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及能源化工領(lǐng)域，特別涉及低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置及使用其的方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]中國是一個富煤、缺油、少氣的國家，煤炭占中國一次能源消費總量的70%左右，并且在未來相當(dāng)長的時期內(nèi)，煤炭仍將在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。低階煤(例如褐煤、次煙煤)占中國已探明煤炭儲量的55%以上，蘊藏其中的揮發(fā)分相當(dāng)于1000億噸的油氣資源。但是，由于低階煤具有水含量高(約20%?60% )、揮發(fā)分高、熱值低、易風(fēng)化和自燃等特點，因此不利于長距離輸送和貯存，而只能就地加工轉(zhuǎn)化。
[0005]目前，低階煤多用作燃料或發(fā)電原料，這樣造成了資源浪費，環(huán)境污染嚴(yán)重。依據(jù)低階煤的組成與結(jié)構(gòu)特征，通過中/低溫煤炭熱解技術(shù)，將煤炭熱解為氣體(熱解氣)、液體(中/低溫煤焦油)和固體(塊狀或粉狀半焦)，再根據(jù)其各自不同的理化性質(zhì)，進(jìn)行分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用，并進(jìn)一步根據(jù)各類轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的理化性質(zhì)及質(zhì)量的不同，不斷地進(jìn)行梯級分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用，最終實現(xiàn)對低階煤轉(zhuǎn)化利用全過程的“分質(zhì)轉(zhuǎn)化、梯級利用”，對我國具有重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。
[0006]熱解是提取煤炭中油氣資源的重要方法，因此開發(fā)高效熱解技術(shù)重要意義自然不言而喻。但由于煤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及相關(guān)基礎(chǔ)和關(guān)鍵工程問題研究的不足，先進(jìn)的煤熱解技術(shù)尚無工業(yè)穩(wěn)定運行的裝置。目前，國外典型的煤熱解工藝包括:美國的Toscoal技術(shù)、Encoal技術(shù)、LFC技術(shù)、COED技術(shù)和Garrett技術(shù)等，還有加拿大的ATP技術(shù)、德國的Lurg1-Ruhr技術(shù)、澳大利亞的CSIRO技術(shù)以及日本的煤快速熱解技術(shù)等等。國內(nèi)典型的煤熱解工藝有大連理工大學(xué)開發(fā)的褐煤固體熱載體干餾(DG)多聯(lián)產(chǎn)工藝、北京煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工分院開發(fā)的多段回轉(zhuǎn)爐(MRF)熱解工藝、浙江大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的以流化床熱解為基礎(chǔ)的循環(huán)流化床熱電多聯(lián)產(chǎn)工藝、北京動力經(jīng)濟研究所和中國科學(xué)院工程熱物理研究所的以移動床為基礎(chǔ)的熱電氣多聯(lián)產(chǎn)工藝、濟南鍋爐廠的多聯(lián)供工藝、中國科學(xué)院山西煤化所和中國科學(xué)院過程工程研究所的“煤拔頭工藝”等。
[0007]盡管目前國內(nèi)外對熱解工藝研究的類型很多，但基本上都處于中試或工業(yè)示范階段，至今仍無大規(guī)模煤熱解的商業(yè)化運行技術(shù)。現(xiàn)有的熱解工藝中存在的核心問題是:熱解過程的氣液產(chǎn)品收率不高，品質(zhì)較低，尤其是在中試裝置中粉塵含量高，焦油收率低，且質(zhì)量較差，因而未能實現(xiàn)技術(shù)突破。許多中試及工業(yè)性試驗結(jié)果表明:目前大部分熱解工藝所產(chǎn)生的焦油中的瀝青質(zhì)含量高達(dá)50%以上，焦油中的重質(zhì)組分不僅降低了煤基油品的品位和價值，也加大了粉塵與煤焦油混合的概率，由此增加了分離難度，從而造成了一系列的工業(yè)運行問題，阻礙了熱解技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。因此，大規(guī)模煤炭分質(zhì)利用項目亟待解決熱解工藝不穩(wěn)定，不成熟的諸多問題。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面，本發(fā)明提供了一種低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置及使用其的方法。所述技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的一個目的是提供了一種低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供了一種使用低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置的方法。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置，所述聯(lián)合裝置包括煤樣熱解反應(yīng)裝置、粗煤氣冷卻分離裝置和半焦冷卻收集裝置，所述粗煤氣冷卻分離裝置和半焦冷卻收集裝置均與所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的出口連接，其中，
所述聯(lián)合裝置還包括煤樣篩分催化裝置，所述煤樣篩分催化裝置與所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的入口連接，且所述煤樣篩分催化裝置包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的雙層振動篩分裝置，所述雙層振動篩分裝置通過雙層篩分所述低階煤煤樣獲得符合催化熱解反應(yīng)的煤樣顆粒。
[0012]具體地，所述雙層振動篩分裝置包括第一振動篩網(wǎng)和設(shè)置在所述第一振動篩網(wǎng)下方的第二振動篩網(wǎng)，所述第一振動篩網(wǎng)和第二振動篩網(wǎng)沿所述殼體的縱長方向設(shè)置，且所述第一振動篩網(wǎng)的篩網(wǎng)孔徑大于第二振動篩網(wǎng)的篩網(wǎng)孔徑，
在使用時，低階煤煤樣依次通過第一和第二振動篩網(wǎng)振動篩分，且通過所述第二振動篩網(wǎng)振動篩分獲得的煤樣為所述符合催化熱解反應(yīng)的煤樣顆粒，
在所述煤樣篩分催化裝置上設(shè)置有第一煤樣出口和第二煤樣出口，通過所述第一煤樣出口將在煤樣篩分催化裝置的末端收集的第一振動篩網(wǎng)上的煤樣顆粒和落于殼體的底板上的煤樣顆粒移出所述煤樣篩分催化裝置，通過所述第二煤樣出口將在所述第二振動篩網(wǎng)的末端收集的且位于第二振動篩網(wǎng)上的煤樣顆粒移出所述煤樣篩分催化裝置。
[0013]進(jìn)一步地，所述煤樣篩分催化裝置還包括催化噴淋裝置，所述催化噴淋裝置包括外殼、至少一個噴淋器、振動板和催化劑儲罐，所述至少一個噴淋器中所有的噴淋器和振動板均設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述所有的噴淋器均設(shè)置在所述振動板的上方，且所述所有的噴淋器均與所述催化劑儲罐連接。
[0014]所述催化噴淋裝置與所述雙層振動篩分裝置間隔設(shè)置且位于所述雙層振動篩分裝置末端處，噴淋的催化劑溶液量與煤樣的質(zhì)量比例設(shè)置在0.1?10被%的范圍內(nèi)，所述噴淋的催化劑為水型低階煤催化解聚增油催化劑，在使用時，所述催化劑均勻地噴淋在所述振動板上的已經(jīng)篩分好的煤樣上。
[0015]具體地，經(jīng)過所述催化劑噴淋且靜置后的的煤樣輸送到所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的入口中，所述煤樣熱解反應(yīng)裝置包括內(nèi)殼、外殼和螺旋推進(jìn)裝置，所述內(nèi)殼設(shè)置在外殼內(nèi)，所述螺旋推進(jìn)裝置設(shè)置在所述內(nèi)殼的內(nèi)腔中；
在所述內(nèi)殼頂部還設(shè)置有用于導(dǎo)出所述內(nèi)殼內(nèi)的煤樣經(jīng)過熱解反應(yīng)獲得的氣體和焦油的多個導(dǎo)出通道，所述多個導(dǎo)出通道的一端均與所述內(nèi)殼的內(nèi)腔連通，所述多個導(dǎo)出通道的另一端經(jīng)由沿所述內(nèi)殼的縱長方向布置的匯流通道與所述粗煤氣冷卻分離裝置連通，所述多個導(dǎo)出通道中的每一個導(dǎo)出通道均沿垂直于所述內(nèi)殼的縱長方向的方向設(shè)置，所述內(nèi)殼與外殼之間彼此圍繞形成環(huán)形腔，所述環(huán)形腔用于向所述內(nèi)殼的內(nèi)腔內(nèi)的煤樣提供熱量。
[0016]進(jìn)一步地，所述螺旋推進(jìn)裝置的第一端與遠(yuǎn)離所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的入口一端固定連接，所述螺旋推進(jìn)裝置與第一端相對的第二端沿所述內(nèi)殼的縱長方向延伸至所述外殼且與所述外殼磁力密封；
螺旋推進(jìn)裝置的第二端上套設(shè)有循環(huán)水冷卻裝置，且所述螺旋推進(jìn)裝置的第二端通過齒輪與電機連接，在所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的靠近所述循環(huán)水冷卻裝置的一端上還設(shè)置有至少一個煤斗，相應(yīng)地在所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的遠(yuǎn)離所述循環(huán)水冷卻裝置的另一端上設(shè)置有半焦出口，所述至少一個煤斗中的所有的煤斗均為所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的入口，所述半焦出口與所述半焦冷卻收集裝置的入口連接；
在所述煤斗的連接所述內(nèi)殼的內(nèi)腔的一端上設(shè)置有星型給料器，且在所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的下方設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的角度的調(diào)節(jié)支撐架，所述螺旋推進(jìn)裝置為具有中心螺桿軸的螺旋或者無軸螺旋葉片，所述具有中心螺桿軸的螺旋的螺旋推進(jìn)裝置還連接有加熱裝置。
[0017]進(jìn)一步地，所述粗煤氣冷卻分離裝置包括依次連接的旋風(fēng)分離器、一級焦油冷凝器、二級焦油冷凝器、氣體凈化器和氣體儲柜，所述旋風(fēng)分離器的一端與所述匯流通道連接，且所述旋風(fēng)分離器的另一端與一級焦油冷凝器的一端連接，所述一級焦油冷凝器和二級焦油冷凝器的下方均連接有焦油收集器，在所述氣體凈化器與所述二級焦油冷凝器之間還設(shè)置有抽氣栗；
在所述旋風(fēng)分離器的下方連接有細(xì)粉收集器，且所述焦油收集器為水洗焦油收集器、焦油洗脫收集器或者電焦油收集器。
[0018]具體地，所述半焦冷卻收集裝置包括彼此連接的至少一個一級半焦收集器和二級半焦收集器，所述至少一個一級半焦收集器中所有的一級半焦收集器的入口均與所述煤樣熱解反應(yīng)裝置的半焦出口連接，所述所有的一級半焦收集器的出口均與所述二級半焦收集器連接，
在所述一級半焦收集器的入口和出口均設(shè)置有耐高溫閥門，在所述所有的一級半焦收集器和二級半角收集器上均設(shè)置有惰性氣體輸入口，所述惰性氣體輸入口與惰性氣體吹掃系統(tǒng)連接。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種使用低階煤催化解聚的聯(lián)合裝置的方法，該方法包括以下步驟:
(1)將磨碎的煤樣輸送入所述煤樣篩分催化裝置中并通過所述雙層振動篩分裝置進(jìn)行篩分獲得符合催化熱解反應(yīng)的煤樣顆粒；
(2)將所述煤樣顆粒通過催化噴淋裝置噴灑一定負(fù)載量的催化劑，之后通過振動板輸送入儲煤罐中靜置預(yù)定時間備用；
(3)將靜置后的煤樣輸送入煤樣熱解反應(yīng)裝置進(jìn)行熱解反應(yīng)并生成氣體、焦油和細(xì)顆粒粉塵，同時煤樣形成半焦，所述氣體、焦油和細(xì)顆粒粉塵進(jìn)入所述粗煤氣冷卻分離裝置中，所述半焦通過螺旋推進(jìn)裝置推入半焦冷卻收集裝置中；
(4)所述氣體、焦油和細(xì)顆粒粉塵在進(jìn)入粗煤氣冷卻分離裝置之后進(jìn)行分離，且所述氣體和焦油進(jìn)入一級焦油冷凝器和二級焦油冷凝器進(jìn)行冷凝形成焦油和煤氣，所述煤氣通過氣體凈化器凈化并進(jìn)入氣柜中，所述細(xì)顆粒粉塵通過細(xì)粉收集器收集；
(5)半焦通過至少一個一級半焦收集器中所有的一級半焦收集器收集，之后落入二級半焦收集器中。
[0020]具體地，在步驟(4)中，對所述氣體、焦油和細(xì)顆粒粉塵的分離為將含有氣體、焦油和細(xì)顆粒粉塵的混合物通入噴灑為霧