一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器及工藝的制作方法
【專利摘要】一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器及工藝，本發(fā)明涉及煤氣化和熱解技術(shù)，解決現(xiàn)有煤制油設(shè)備的提油率不高、設(shè)備造價(jià)高，熱能浪費(fèi)嚴(yán)重、工藝變換困難的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明由氣化爐和熱解爐組成，氣化爐包括：氣化爐體、氣化反應(yīng)室、氣化激冷室、渣池、渣收集器，所述熱解爐包括：熱解爐爐體、熱解反應(yīng)室、熱解激冷室、分離室。本發(fā)明用于煤制油和煤制氣技術(shù)領(lǐng)域，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝先進(jìn)，節(jié)能環(huán)保、能耗低、熱能回收利用率高，煤提油率高，并能根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際情況確定工藝路線的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煤氣化和熱解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)煤制油技術(shù)主要以直接液化或間接液化。直接液化反應(yīng)條件相對(duì)較苛刻，德國(guó)老工藝液化壓力甚至高達(dá)70MPa，現(xiàn)代工藝也在17?30MPa，液化溫度420?470°C。煤種適用范圍窄，直接液化主要適用于褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤、不粘煤、弱粘煤等年輕煤。出液化反應(yīng)器的產(chǎn)物組成復(fù)雜，液、固兩相混合物由于粘度較高，分離相對(duì)較困難。直接液化噸煤耗水大于10噸，氫耗量大，一般在6?10%，工藝過(guò)程中不僅要補(bǔ)充大量新氫，還需要循環(huán)油作供氫溶劑，使裝置的生產(chǎn)能力降低。間接液化噸煤耗水大于8噸，油收率低，反應(yīng)物均為氣相，設(shè)備體積龐大，投資高，運(yùn)行費(fèi)用高；目標(biāo)產(chǎn)品的選擇性較低，合成副產(chǎn)物較多。目前大多數(shù)煤制油設(shè)備的提油率不高，設(shè)備造價(jià)費(fèi)用高，熱能回收利用率低，原材料利用率低，熱能浪費(fèi)嚴(yán)重，工藝變換困難，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器及工藝，解決現(xiàn)有煤制油設(shè)備的提油率不高、設(shè)備造價(jià)高，熱能浪費(fèi)嚴(yán)重、工藝變換困難的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，由氣化爐和熱解爐組成，其特征在于:所述氣化爐包括:氣化爐體、氣化反應(yīng)室、氣化激冷室、渣池、渣收集器，在所述氣化爐體上至少設(shè)置兩個(gè)煤粉噴嘴，所述氣化爐體上設(shè)置一組高壓氮?dú)膺M(jìn)口與所述氣化反應(yīng)室相連，并在與所述氣化反應(yīng)室相連管上開(kāi)設(shè)平衡孔，所述氣化反應(yīng)室與所述氣化激冷室相連，所述氣化激冷室上設(shè)置一次激冷水和二次激冷水，所述氣化激冷室與所述渣池相連，所述渣池與所述渣收集罐相連;所述氣化反應(yīng)室殼體為水冷壁結(jié)構(gòu)，循環(huán)冷卻進(jìn)水口設(shè)置在氣化反應(yīng)室底部殼，循環(huán)冷卻水出口設(shè)置在氣化反應(yīng)室上部;所述熱解爐包括:熱解爐爐體、熱解反應(yīng)室、熱解激冷室、分離室，所述熱解反應(yīng)室頂部設(shè)置一個(gè)粉煤噴嘴，所述熱解反應(yīng)室中上部設(shè)置一個(gè)與氣化爐相連的合成氣噴嘴，所述熱解反應(yīng)室與所述熱解激冷室相連，在所述熱解激冷室設(shè)置兩組激冷氣進(jìn)口，所述熱解激冷室23與所述分離室相連，所述分離室24底部有排焦口，所述分離室上部有合成氣與熱解氣出口。
[0006]進(jìn)一步，所述煤粉燒嘴必須兩兩相對(duì)，并安裝在同一高度上。
[0007]進(jìn)一步，所述氣化反應(yīng)室循環(huán)冷卻水出口設(shè)置流量計(jì)和密度計(jì)。
[0008]進(jìn)一步，所述氣化反應(yīng)室與殼體之間設(shè)置最少兩組氣化測(cè)溫點(diǎn)。
[0009]進(jìn)一步，所述氣化激冷室殼體由耐火磚砌筑完成，耐火磚為耐水材料。
[0010]進(jìn)一步，所述一次激冷水和二次激冷水的噴頭至少有兩個(gè)，噴霧角為120°，噴嘴材質(zhì)米用inconel 625。
[0011]進(jìn)一步，所述一次激冷水單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于110微米，所述二次激冷水單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于200微米。
[0012]進(jìn)一步，所述氣化爐激冷室合成氣出口角度設(shè)置成15?75度。
[0013]進(jìn)一步，所述熱解爐的熱解反應(yīng)器由耐火磚砌筑完成。
[0014]進(jìn)一步，所述合成氣噴嘴的軸線與熱解反應(yīng)室進(jìn)氣口水平線的夾角為15?45度，合成氣噴嘴與氣化爐相連處設(shè)置3組以上噴嘴測(cè)溫點(diǎn)。
[0015]進(jìn)一步，所述激冷氣進(jìn)口角度為45°。
[0016]進(jìn)一步，所述分離室與熱解激冷室相連處至少設(shè)置一組半焦測(cè)溫點(diǎn)。
[0017]—種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器工藝，其具體步驟如下:
[0018]①原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、溫度在100?105°C的煤粉；
[0019]②粉煤由氣體輸送到氣化爐進(jìn)行高壓高溫氣化(2.0?4.0MPa1400?1600°C )，氣化后的高溫灰渣和合成氣經(jīng)過(guò)一次激冷水激冷，確保合成氣溫度在1000?1050°C之間，高溫渣灰繼續(xù)經(jīng)過(guò)二次激冷后進(jìn)渣池，由渣收集罐排出，一次激冷后的高溫合成氣由合成氣噴嘴送入熱解爐；
[0020]③由氣化產(chǎn)生的高溫合成氣進(jìn)入熱解爐與磨煤送來(lái)的合格的煤粉混合后進(jìn)行熱解，熱解溫度600?1000 °C，壓力2.0?4.0MPa，熱解停留時(shí)間小于IS;
[0021]④熱解后的混合物經(jīng)過(guò)熱解激冷室由循環(huán)冷卻氣進(jìn)行激冷，激冷后溫度為350?600°C，壓力為 2.0 ?4.0MPa;
[0022]⑤激冷后的混合物經(jīng)過(guò)分離室分離，半焦去半焦輸送系統(tǒng)，合成氣和熱解氣去油洗冷卻分尚系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明用于煤制油和煤制氣技術(shù)領(lǐng)域，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝先進(jìn)，節(jié)能環(huán)保、能耗低、熱能回收利用率高，煤提油率高，并能根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際情況確定工藝路線的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是煤粉燒嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是高壓氮?dú)膺M(jìn)口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是一、二次激冷水結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0029]如圖1所示，一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，由氣化爐I和熱解爐2組成，所述氣化爐I包括:氣化爐體11、氣化反應(yīng)室12、氣化激冷室13、渣池14、渣收集器15，在所述氣化爐體11上至少設(shè)置兩個(gè)煤粉噴嘴111，所述氣化爐體11上設(shè)置一組高壓氮?dú)膺M(jìn)口 112與所述氣化反應(yīng)室12相連，并在與所述氣化反應(yīng)室12相連管上開(kāi)設(shè)平衡孔1121，所述氣化反應(yīng)室12與所述氣化激冷室13相連，所述氣化激冷室13上設(shè)置一次激冷水131和二次激冷水132，對(duì)氣化后的渣氣混合物冷卻，所述氣化激冷室13與所述渣池14相連，所述渣池14與所述渣收集罐15相連;所述氣化反應(yīng)室12殼體121為水冷壁結(jié)構(gòu)，循環(huán)冷卻進(jìn)水口 122設(shè)置在氣化反應(yīng)室12底部殼，循環(huán)冷卻水出口 123設(shè)置在氣化反應(yīng)室12上部;所述熱解爐2包括:熱解爐爐體21、熱解反應(yīng)室22、熱解激冷室23、分離室24，所述熱解反應(yīng)室22頂部設(shè)置一個(gè)粉煤噴嘴221，所述熱解反應(yīng)室22中上部設(shè)置一個(gè)與氣化爐I相連的合成氣噴嘴222，所述熱解反應(yīng)室22與所述熱解激冷室23相連，在所述熱解激冷室23設(shè)置兩組激冷氣進(jìn)口 231，所述熱解激冷室23與所述分離室24相連，所述分離室24底部有排焦口 241，所述分離室24上部有合成氣與熱解氣出口 242。
[0030]所述煤粉燒嘴111必須兩兩相對(duì)，并安裝在同一高度上。
[0031]所述氣化反應(yīng)室12循環(huán)冷卻水出口 123設(shè)置流量計(jì)和密度計(jì)，以檢測(cè)氣化反應(yīng)室運(yùn)行時(shí)爐溫。
[0032]所述氣化反應(yīng)室12與殼體121之間設(shè)置最少兩組測(cè)溫點(diǎn)124，以防止反應(yīng)室泄漏環(huán)隙損壞氣化爐。
[0033]所述氣化激冷室13殼體133由耐火磚砌筑完成，耐火磚為耐水材料。
[0034]所述一次激冷水131和二次激冷水132的噴頭至少有兩個(gè)，噴霧角為120°，噴嘴材質(zhì)米用inconel 625。
[0035]所述一次激冷水131單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于110微米，所述二次激冷水132單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于200微米.
[0036]所述氣化爐激冷室13合成氣出口134出口角度設(shè)置成15?75度，防止氣化后的飛灰?guī)霟峤鉅t2。
[0037]所述熱解爐2的熱解反應(yīng)器22由耐火磚砌筑完成。
[0038]所述合成氣噴嘴222的軸線與熱解反應(yīng)室22進(jìn)氣口水平線的夾角為15?45度，合成氣噴嘴222與氣化爐I相連處設(shè)置3組以上噴嘴測(cè)溫點(diǎn)135，以保證氣化爐去合成氣噴嘴溫度高于1000°C
[0039]所述激冷氣進(jìn)口231角度為45°，激冷氣由冷卻后的循環(huán)氣。
[0040]所述分離室24與熱解激冷室23相連處至少設(shè)置一組的半焦測(cè)溫點(diǎn)25，以確保高溫半焦激冷后溫度。
[0041 ] 一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器工藝，其具體步驟如下:
[0042]①原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、溫度在100?105°C的煤粉；
[0043]②粉煤由氣體輸送到氣化爐I進(jìn)行高壓高溫氣化(2.0?4.0MPa 1400?1600°C )，氣化后的高溫灰渣和合成氣經(jīng)過(guò)一次激冷水激冷，確保合成氣溫度在1000?1050°C之間，高溫渣灰繼續(xù)經(jīng)過(guò)二次激冷后進(jìn)渣池14，由渣收集罐15排出，一次激冷后的高溫合成氣由合成氣噴嘴134送入熱解爐2;
[0044]③由氣化產(chǎn)生的高溫合成氣進(jìn)入熱解爐2與磨煤送來(lái)的合格的煤粉混合后進(jìn)行熱解，熱解溫度600?1000 °C，壓力2.0?4.0MPa，熱解停留時(shí)間小于IS;
[0045]④熱解后的混合物經(jīng)過(guò)熱解激冷室23由循環(huán)冷卻氣進(jìn)行激冷，激冷后溫度為350?600°C，壓力為 2.0 ?4.0MPa;
[0046]⑤激冷后的混合物經(jīng)過(guò)分離室24分離，半焦去半焦輸送系統(tǒng)，合成氣和熱解氣去油洗冷卻分尚系統(tǒng)。
[0047]本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的變化和改型都應(yīng)為權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，由氣化爐(1)和熱解爐(2)組成，其特征在于:所述氣化爐(I)包括:氣化爐體(11)、氣化反應(yīng)室(12)、氣化激冷室(13)、渣池(14)、渣收集器(15)，在所述氣化爐體(11)上至少設(shè)置兩個(gè)煤粉噴嘴(111)，所述氣化爐體(11)上設(shè)置一組高壓氮?dú)膺M(jìn)口(112)與所述氣化反應(yīng)室(12)相連，并在與所述氣化反應(yīng)室(12)相連管上開(kāi)設(shè)平衡孔(1121)，所述氣化反應(yīng)室(12)與所述氣化激冷室(I3)相連，所述氣化激冷室(13)上設(shè)置一次激冷水(131)和二次激冷水(132)，所述氣化激冷室(13)與所述渣池(14)相連，所述渣池(14)與所述渣收集罐(15)相連;所述氣化反應(yīng)室(12)殼體(121)為水冷壁結(jié)構(gòu)，循環(huán)冷卻進(jìn)水口(122)設(shè)置在氣化反應(yīng)室(12)底部殼，循環(huán)冷卻水出口(123)設(shè)置在氣化反應(yīng)室(I2)上部;所述熱解爐(2)包括:熱解爐爐體(21)、熱解反應(yīng)室(22)、熱解激冷室(23)、分離室(24)，所述熱解反應(yīng)室(22)頂部設(shè)置一個(gè)粉煤噴嘴(221)，所述熱解反應(yīng)室(22)中上部設(shè)置一個(gè)與氣化爐(I)相連的合成氣噴嘴(222)，所述熱解反應(yīng)室(22)與所述熱解激冷室(23)相連，在所述熱解激冷室(23)設(shè)置兩組激冷氣進(jìn)口( 231)，所述熱解激冷室(23)與所述分離室(24)相連，所述分離室(24)底部有排焦口(241)，所述分離室(24)上部有合成氣與熱解氣出口(242)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述煤粉燒嘴(111)必須兩兩相對(duì)，并安裝在同一高度上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述氣化反應(yīng)室(12)與殼體(121)之間設(shè)置至少兩組氣化測(cè)溫點(diǎn)(124)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述氣化激冷室(13)殼體(133)由耐火磚砌成，耐火磚為耐水材料;所述熱解反應(yīng)器(22)由耐火磚砌成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述一次激冷水(131)和二次激冷水(132)的噴嘴至少有兩個(gè)，噴霧角為120°，噴嘴材質(zhì)采用inconel 625;所述一次激冷水(131)單噴嘴最大噴霧粒徑不大于110微米，所述二次激冷水(132)單噴嘴最大噴霧粒徑不大于200微米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述氣化爐激冷室(13)合成氣出口(134)角度設(shè)置成15?75度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述合成氣噴嘴(222)的軸線與熱解反應(yīng)室(22)進(jìn)氣口水平線的夾角為15?45度，合成氣噴嘴(222)與氣化爐(I)相連處設(shè)置3組以上噴嘴測(cè)溫點(diǎn)(135)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述激冷氣進(jìn)口(231)的角度為45°。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述分離室(24)與熱解激冷室(23)相連處至少設(shè)置一組半焦測(cè)溫點(diǎn)(25)。10.—種使用權(quán)利要求1?9所述的耦合式粉煤氣化熱解反應(yīng)器的工藝，其具體步驟如下: ①原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、溫度在100?105°C的煤粉； ②粉煤由氣體輸送到氣化爐進(jìn)行高壓高溫氣化(2.0?4.0MPa1400?1600°C)，氣化后的高溫灰渣和合成氣經(jīng)過(guò)一次激冷水激冷，確保合成氣溫度在1000?1050°C之間，高溫渣灰繼續(xù)經(jīng)過(guò)二次激冷后進(jìn)渣池，由渣收集罐排出，一次激冷后的高溫合成氣由合成氣噴嘴送入熱解爐； ③由氣化產(chǎn)生的高溫合成氣進(jìn)入熱解爐與磨煤送來(lái)的合格的煤粉混合后進(jìn)行熱解，熱解溫度600?1000 °C，壓力2.0?4.0MPa，熱解停留時(shí)間小于IS; ④熱解后的混合物經(jīng)過(guò)熱解激冷室由循環(huán)冷卻氣進(jìn)行激冷，激冷后溫度為350?600°C，壓力為2.0 ?4.0MPa; ⑤激冷后的混合物經(jīng)過(guò)分離室分離，半焦去半焦輸送系統(tǒng)，合成氣和熱解氣去油洗冷卻分尚系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】C10B53/04GK105861065SQ201610260502
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】安英保, 鄭琪, 扶振, 吳壯
【申請(qǐng)人】中美新能源技術(shù)研發(fā)（山西）有限公司