褐煤低溫干餾(熱解)加工的生產(chǎn)工藝介紹

1、褐煤低溫干餾（熱解）加工的生產(chǎn)工藝介紹3.1低溫 煤干餾（熱解）加工的主要工藝煤熱解工藝按照不同的工藝特征有多種分類方法。按氣氛分為惰性氣氛熱解 （不加催化劑 ） ，加氫熱解和催化加氫熱解。按熱解溫度分為低溫?zé)峤饧礈睾蜔峤猓?00650 C ）、中溫?zé)峤猓?50800 C）、高溫?zé)峤猓?00一 1000 C ）和超高溫?zé)峤猓?200 C ）。按加熱速度分為慢速（35 C/ min）、中速（5100 C/ s）、快速（500105 C/ s）熱解和閃裂僻（106 C/ s）。按加熱方式分為外熱式、內(nèi)熱式和內(nèi)外并熱式熱解。 根據(jù)熱載體的類型分為固體熱載體、氣體熱載體和固一氣熱載體熱解。 根據(jù)煤料在

2、反應(yīng)器內(nèi)的密集程度分為密相床和稀相床兩類。 依固體物料的運(yùn)行狀態(tài)分為固定床、流化床、氣流床，滾動(dòng)床。 依反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)分為常壓和加壓兩類。而且煤熱解工藝的選擇取決于對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的要求， 并綜合考慮煤質(zhì)特點(diǎn)、 設(shè)備制造、 工藝控 制技術(shù)水平以及最終的經(jīng)濟(jì)效益。 慢速熱解如煤的煉焦過(guò)程， 其熱解目的是獲得最大產(chǎn)率的 固體產(chǎn)品一一焦炭；而中速、快速和閃速熱解包括加氫熱解的主要目的是獲得最大產(chǎn)率的揮 發(fā)產(chǎn)品一一焦油或煤氣等化工原料，從而達(dá)到通過(guò)煤的熱解將煤定向轉(zhuǎn)化的目的。表 31 目標(biāo)產(chǎn)品與相應(yīng)的工藝條件上表列出了目標(biāo)產(chǎn)品與一般所相應(yīng)采用的熱解溫度、 加熱速度、 加熱方式和揮發(fā)物的導(dǎo)出及 冷卻速率等工藝條

3、件。到目前為止， 國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)出了多種各具特色的煤熱解工藝方法， 有的處于試驗(yàn)室研究階 段，有的進(jìn)入中試實(shí)驗(yàn)階段，也有的達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)階段如魯奇魯爾煤氣公司法、COED法、 Toscoal 法等。下面將其中的典型熱解方法加以介紹。3.1.1 國(guó)外低溫煤干餾的加工工藝（一）魯奇魯爾煤氣公司法 （Lurgi Ruhrgas）1工藝簡(jiǎn)介該法是由 LurgiGmbH 公司（聯(lián)邦德國(guó) ）和 Ruhrgas AG 公司（美國(guó) ）開(kāi)發(fā)研究的。其工藝流程為粒度小于 5mm 的煤粉與焦炭熱載體混合之后， 在重力移動(dòng)床直立反應(yīng)器中進(jìn) 行干餾。產(chǎn)生的煤氣和焦油蒸氣引至氣體凈化和焦油回收系統(tǒng)， 循環(huán)的焦炭部分離開(kāi)

4、直立爐用風(fēng)動(dòng)輸 送機(jī)提升加熱， 并與廢氣分離后作為熱載體再返回到直立爐。 在常壓下進(jìn)行熱解得到熱值為 26 32MJm3 的煤氣、半焦以及煤基原油，后者是焦油產(chǎn)品經(jīng)過(guò)加氫制得。2開(kāi)發(fā)應(yīng)用狀況此工藝過(guò)程在日處理能力 12t 煤的裝置上已經(jīng)掌握，并建立了日處理 250t 煤的試驗(yàn)裝置以 及日處理 800t 煤的工業(yè)裝置。（二）COED 法1工藝簡(jiǎn)介 該工藝由美國(guó) FMC 和 OCR 聯(lián)合開(kāi)發(fā)，采用低壓、多段、流化床煤干餾工藝流程。平均粒度為 0.2mm 的原料，順序通過(guò)四個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器，其中第一級(jí)反應(yīng)器起煤的干燥和 預(yù)熱的作用， 在最后一級(jí)反應(yīng)器中， 用水蒸氣和氧的混合物對(duì)中間反應(yīng)器中產(chǎn)生的半焦進(jìn)

5、行 部分氣化。 氣化產(chǎn)生的煤氣作為熱解反應(yīng)器和干燥器的熱載體和流化介質(zhì)。借助于固相和氣相逆流流動(dòng)， 使反應(yīng)區(qū)根據(jù)煤脫氣程度的要求提高溫度， 有力地控制熱解過(guò)程的進(jìn)行。 熱解 在壓力3570kPa下進(jìn)行。最終產(chǎn)品為半焦、中熱值 （15 18MJ/ m3）煤氣以及煤基原油， 后者是用熱解液體產(chǎn)品在壓力17 21MPa下催化（Ni-Mo）加氫制得的。2開(kāi)發(fā)應(yīng)用狀況 該工藝已有日處理能力 36t 煤的中間裝置，并附有油加工設(shè)備。（三）CSIRO工藝1工藝簡(jiǎn)介澳大利亞的 CSIRO 于 20 世紀(jì) 70 年代中期開(kāi)始研究用快速熱解煤的方法以獲取液體燃料， 先后建立了 lgh，100gh，20kgh 三種

6、不同規(guī)模的試驗(yàn)裝置，對(duì)多種煙煤、次煙煤、 褐煤進(jìn)行了熱解試驗(yàn)。 該工藝采用氮?dú)饬骰纳匙哟矠榉磻?yīng)器， 將細(xì)粉碎的煤粒 （ <0.2mm ） 用氮?dú)鈬娙敕磻?yīng)器的沙子床中，加熱速度約為104C/s,熱解反應(yīng)的主要過(guò)程約在ls內(nèi)完成。另外對(duì)熱解焦油也進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析， 并用幾種不同類型的反應(yīng)器進(jìn)行了焦油加氫處理的 研究。2開(kāi)發(fā)應(yīng)用狀況近期在試驗(yàn)室開(kāi)發(fā)具有最大液體產(chǎn)率的工藝方法,并建成23kg / h 處理煤、用空氣或本工藝的循環(huán)氣作為流化介質(zhì)進(jìn)行干餾的中試廠。（四）Garrentt 法（西方研究公司熱解法）1 、工藝簡(jiǎn)介Garrett 法是美國(guó)西方研究公司研究開(kāi)發(fā)的。 粉碎至 0.1mm 的煤粉

7、, 在常壓氣流床反應(yīng)器中 進(jìn)行熱解。該工藝是為生產(chǎn)液體和氣體燃料以及適于作動(dòng)力鍋爐的燃料設(shè)計(jì)的,其依據(jù)是短停留時(shí)間快速干餾能獲得較高的焦油產(chǎn)率。熱載體是用經(jīng)空氣加熱的自產(chǎn)循環(huán)半焦。熱解在幾分之一秒內(nèi)發(fā)生，停留時(shí)間小于2s，因而揮發(fā)物二次裂解最小，液體產(chǎn)率高。在577 C,焦油產(chǎn)率高達(dá) 35% （質(zhì)量）。在氣流床反應(yīng)器中, 流化介質(zhì)是利用炭化后的煤氣, 經(jīng)分離出熱解半焦和液體產(chǎn)品之后返回到循環(huán)系 統(tǒng)中。液體產(chǎn)品加氫制成煤基原油。此外還得到半焦和發(fā)熱量2224MJ/m3的中熱值煤氣。2、開(kāi)發(fā)應(yīng)用狀況此工藝已建成日處理 3.6t 煤的中間裝置并在寬范圍條件下進(jìn)行條件實(shí)驗(yàn)。（五）Toscoal 法1

8、、工藝介紹Toscoal 方法是美國(guó)油頁(yè)巖公司（ Oil shale corp ）和 Rocky Flasts 研究中心開(kāi)發(fā)的。預(yù)先制 備并預(yù)熱的煤送入回轉(zhuǎn)爐中,在此與赤熱的瓷球熱載體接觸而發(fā)生熱解。熱解產(chǎn)品引至氣體凈化和碳?xì)浠衔锘厥障到y(tǒng)。 瓷球與半焦在機(jī)械分離器中分離后, 用一部 分自產(chǎn)干餾煤氣燃燒的熱量直接加熱, 然后作為循環(huán)固體熱載體再回到回轉(zhuǎn)爐中。 加熱瓷球 之后的廢氣用于煤的預(yù)熱。工藝的產(chǎn)品為半焦、油和熱值為22MJ/m3 的煤氣。2、開(kāi)發(fā)應(yīng)用情況此工藝已在 1976 年建成的日處理 25t 煤的中間裝置上實(shí)驗(yàn)成功, 1982 年興建日處理能力6.6 萬(wàn)噸煤的工業(yè)裝置。（六）日本的

9、煤炭快速熱解法1 工藝簡(jiǎn)介 該方法是將煤的氣化和熱解結(jié)合在一起的獨(dú)具特色的熱解技術(shù)。它可以從高揮發(fā)分原料煤中最大限度地獲得氣態(tài) （煤氣）和液態(tài) （焦油和苯類 ）產(chǎn)品。原料煤經(jīng)干燥，并被磨細(xì)到有 80 小于 0.074mm ，用氮?dú)饣驘峤猱a(chǎn)生的氣體密相輸送，經(jīng) 加料器噴入反應(yīng)器的熱解段。然后被來(lái)自下段半焦化產(chǎn)生的高溫氣體快速加熱，在600950 C和0.3MPa下，于幾秒內(nèi)快速熱解，產(chǎn)生氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物以及固體半焦。在熱解段內(nèi)， 氣態(tài)與固態(tài)產(chǎn)物同時(shí)向上流動(dòng)。 固體半焦經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器從氣體中分離出來(lái)后， 一部分返 回反應(yīng)器的氣化段與氧氣和水蒸氣在15001650 C和0.3 MPa下發(fā)生氣化反應(yīng)，

10、而為上段的熱解反應(yīng)提供熱源； 其余半焦經(jīng)換熱器回收余熱后， 作為固體半焦產(chǎn)品。 從高溫旋風(fēng)分離 器出來(lái)的高溫氣體中含有氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物， 經(jīng)過(guò)一個(gè)間接式換熱器回收余熱， 然后再經(jīng)過(guò)脫 苯、脫硫、脫氨以及其它凈化處理后，作為氣態(tài)產(chǎn)品。間接式換熱器采用油作為換熱介質(zhì)， 從煤氣中回收的余熱用來(lái)產(chǎn)生蒸汽。 煤氣冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的焦油和凈化過(guò)程中產(chǎn)生的苯類作 為主要液態(tài)產(chǎn)品。2、開(kāi)發(fā)應(yīng)用情況先建了 7t/d 的工藝開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置，后于 1996 年設(shè)計(jì)了原料煤處理能力為 100t/d 的中試裝 置， 1999 年 2000 年建成并投入試運(yùn)轉(zhuǎn)和實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。3.1.2 國(guó)內(nèi)低溫煤干餾的加工工藝（一）大連理工大學(xué)固

11、體熱載體干餾新技術(shù)1 工藝簡(jiǎn)介 大連理工大學(xué)郭樹(shù)才等人開(kāi)發(fā)的固體熱載體干餾新技術(shù)主要實(shí)驗(yàn)裝置有混合器、反應(yīng)槽、 流化燃燒提升管、集合槽和焦油冷凝回收系統(tǒng)等。原料煤粉碎干燥后加入原料槽。 干餾產(chǎn)生的半焦為熱載體， 存于集合槽， 煤和半焦按一定的 焦煤比分別經(jīng)給料器進(jìn)入混合器。 由于混合迅速而均勻， 物料粒度小， 高溫的半焦將熱量傳 給原料粒子，加熱速度很快，煤即發(fā)生快速熱分解。由于煤粒熱解產(chǎn)生的揮發(fā)物引出很快， 二次熱解作用較輕， 故新法干餾煤焦油產(chǎn)率較高。 經(jīng)混合器混勻的物料進(jìn)入反應(yīng)槽， 在此完 成干餾過(guò)程，析出干餾氣態(tài)產(chǎn)物，即揮發(fā)產(chǎn)物。反應(yīng)槽固態(tài)產(chǎn)物半焦經(jīng)給料器進(jìn)入燃燒器。 半焦或加入的燃料

12、與預(yù)熱的空氣進(jìn)行燃燒， 使半焦達(dá)到熱載體規(guī)定的溫度， 在提升管中被提 升到一級(jí)旋風(fēng)分離器， 半焦與煙氣分離。 熱半焦自一級(jí)旋風(fēng)分離器人集合槽， 作為熱載體循 環(huán)。多余的半焦經(jīng)排料槽作為干餾產(chǎn)物外送。 煙氣在二級(jí)旋風(fēng)分離器除塵后外排。 干餾氣態(tài) 產(chǎn)物自反應(yīng)槽導(dǎo)出后，經(jīng)過(guò)除塵器、空冷器和水冷器析出焦油和水。煤氣經(jīng)干燥脫去水分， 在-30 C左右條件下進(jìn)行冷凍，回收煤氣中的汽油。凈煤氣經(jīng)抽氣機(jī)及計(jì)量后送出。 2開(kāi)發(fā)應(yīng)用狀況已完成多種油頁(yè)巖、南寧褐煤、平莊褐煤和神府煤的10kg / h的試驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，在內(nèi)蒙古平莊煤礦進(jìn)行了能力為150t /d的褐煤固體熱載體熱解的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)并建成5.5萬(wàn)t/ a的工業(yè)示

13、范廠。（二）陜西神木縣三江煤化工有限責(zé)任公司SJ 低溫干餾方爐1 、工藝簡(jiǎn)介原料煤由上煤斗連續(xù)加入焦?fàn)t，經(jīng)預(yù)熱段進(jìn)入干餾段，干餾段干餾溫度為750 °C ±20C,干餾所用熱量主要由回爐煤氣與空氣在火道內(nèi)混合均勻后，經(jīng)火口進(jìn)入干餾段燃燒， 干餾段下部焦炭落入水封槽冷卻，然后排出?；拿簹庠诟绅s室內(nèi)沿料層上升， 通過(guò)煤氣收集罩、 上升管、橋管先后經(jīng)文氏管塔、 旋流板塔 洗滌，煤氣在風(fēng)機(jī)的作用下回爐加熱，剩余部分放散。焦油進(jìn)入沉淀池脫水，然后集中在1500M3 焦油池進(jìn)行靜置恒溫加熱和二次脫水，脫水后的焦油即為成品油。SJ 低溫干餾方爐是神木縣三江煤化工有限責(zé)任公司在魯奇三段爐的

14、基礎(chǔ)上，總結(jié)了當(dāng)?shù)貎?nèi) 熱式直立方爐和 SJ 復(fù)熱式直立炭化爐的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 吸收了國(guó)內(nèi)外有關(guān)爐型 的長(zhǎng)處，并根據(jù)榆、神、府、東勝煤田和大同礦區(qū)揮發(fā)份高、灰熔點(diǎn)低、含油率高的煤質(zhì)特 點(diǎn)而研制開(kāi)發(fā)出的一種新型爐型。該爐型具有物料下降均勻、 布料均勻、布?xì)饩鶆颉⒓訜峋?勻等特點(diǎn)， 真正實(shí)現(xiàn)了煤的低溫干餾，同時(shí)， 增大了焦?fàn)t的有效容積， 提高了焦?fàn)t單位容積 和單位截面的處理能力，干基原煤的焦油產(chǎn)率可達(dá)7% 以上，增加了焦油的輕組份，提高了焦油的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。SJ 低溫干餾方爐分為干燥段、干餾段和冷卻段三個(gè)部分。其主要工藝為：塊煤通過(guò)煤倉(cāng)布 料器進(jìn)入干餾室， 實(shí)行了布料均勻； 冷卻后的煤炭進(jìn)入爐

15、底水封槽， 采用拉焦盤(pán)和刮板機(jī)水 封出焦，實(shí)現(xiàn)了物料下降均勻、 出焦均勻；煤氣和空氣在文氏管內(nèi)混合均勻噴入花墻內(nèi)，經(jīng) 花墻孔噴出進(jìn)入爐內(nèi)燃燒， 與循環(huán)冷卻煤氣及水封產(chǎn)生的水蒸汽混合成干餾用的熱載體將煤 塊加熱干餾。煤氣由爐頂集氣降傘引出進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了加熱均勻和煤的低溫干餾。SJ 低溫干餾方爐在設(shè)備選型上采用煤氣離心增壓鼓風(fēng)機(jī)，克服了普通離心風(fēng)機(jī)密閉性能差、煤氣和焦油泄露的問(wèn)題。 焦化廢水在生產(chǎn)中消耗， 實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的零排放。 出焦系統(tǒng)采用 投資少、 勞動(dòng)條件好的水撈焦方案， 避免了由于煤氣泄露造成的環(huán)境污染， 大大改善了操作 環(huán)境。刮板機(jī)出焦口設(shè)有烘干機(jī)，確保焦炭的水份控制在12% 以

16、下，提高了焦炭的加工性能，滿足了用戶的使用要求。在工藝流程上保持了 SJ 復(fù)熱式直立炭化爐簡(jiǎn)單、緊湊、便于 操作維護(hù)、利于防凍的優(yōu)點(diǎn)。2、開(kāi)發(fā)應(yīng)用情況三江煤化工研究所是公司下設(shè)的科研單位，專門(mén)負(fù)責(zé)榆、神、府、東勝礦區(qū)煤轉(zhuǎn)化的研究 與成果推廣工作，先后承擔(dān)陜西省科委和榆林市科委的煤轉(zhuǎn)化科研攻關(guān)項(xiàng)目，成功研制開(kāi) 發(fā)出 SJ 復(fù)熱式直立炭化爐、 SJ 低溫干餾方爐和優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)焰煤生產(chǎn)煤基木炭三種系列爐型， 一套標(biāo)準(zhǔn)裝置可形成年產(chǎn)焦炭 6 萬(wàn)噸、 10 萬(wàn)噸、 20 萬(wàn)噸的生產(chǎn)規(guī)模。在生產(chǎn)上達(dá)到集約 化、規(guī)模化。近年來(lái)，僅在榆、神、府、東勝礦區(qū)采用本公司技術(shù)建成的 3 萬(wàn)噸、 6 萬(wàn)噸、 10 萬(wàn)噸 SJ 低溫干餾方爐達(dá) 210 座，年生產(chǎn)焦炭約 800 多