一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽催化调质的反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤、油页岩及生物质等能源燃料的热解和高附加值深加工利用的化工领域，具体涉及用于热解炉外针对高温热解蒸汽的同步催化调质。
【背景技术】
[0002]我国低阶煤资源储量丰富，低阶煤具有挥发分组分高和氢碳比高等特点，利用煤热解技术可将低阶煤中富氢组分以液体和气体的形式在相对温和的条件下提取出来。同时，煤热解技术与传统的直接液化、气化技术相比，具有工艺简单、条件温和、投资少、成本低等特点。但是，当前的煤热解工艺中，存在焦油中重质组分含量高的问题，需要进一步进行焦油加氢轻质化处理过程才能实现高值利用。
[0003]通过对热解产生的高温热解蒸汽进行同步催化，有望实现对热解油气产品的调质。即在无外加氢源的条件下，充分利用高温热解蒸汽中的氢自由基，在自由基尚未稳定时，通过催化剂的重整，进一步促进大分子片段分解并抑制小分子片段聚合，实现轻质焦油的高收率。专利技术CN104629775A和CN104212469A公布的热解装置，均为热解、催化的一体化装置，催化反应器置于热解炉内，与当前普遍开展的热解技术匹配较难。本实用新型提供了一种采用外加热的颗粒床气-固反应装置，运用于热解炉外，以固体颗粒催化剂为调质介质可实现对高温热解蒸汽的同步催化调质处理。特别是目前开发的焦油调质催化剂均为多相反应使用的颗粒催化剂，为热解炉外用的颗粒床的应用提供了基础。另外，在当前的煤热解技术中，普遍存在高温热解蒸汽灰尘夹带的问题，夹带的灰尘在高温蒸汽管道中因温降会随着焦油的析出而凝聚在管道和设备的内壁，导致管道和设备堵塞。同时夹带的颗粒灰尘对后续焦油的品质会造成影响，增加后期深加工难度。目前采用的有高温电除尘和高温多级旋风除尘技术。专利技术CN104001622 A公布的一种高温静电除尘系统，该系统主要包括除尘器壳体，除尘器壳体内由阳极板、阴极杆和高铝陶瓷等组成，利用静电吸引微细尘粒使气体净化达到除尘目的，高温静电除尘系统在600°C时可达到97%的除尘效率。专利技术CN101259453A公布的一种高温旋风除尘器，该除尘器的主体设置旋流室内附带水冷系统可对1000°C的含尘煤气进行处理，并达到90%的除尘效率。但是，高温电除尘设备复杂，且占地面积较大，同时高温旋风除尘的除尘温度波动大，气速不稳定，导致焦油的内部析出等问题。本实用新型提供的颗粒床反应器通过与滤料的混合使用，可在催化调质的同时，对高温热解蒸汽进行过滤实现除尘目的。
[0004]总之，本实用新型提供了一种适用于热解炉外针对高温热解蒸汽的同步催化调质的反应装置，可以完成高温热解蒸汽夹带灰尘脱除，同时进行催化调质，得到高附加值的油品。本实用新型可运用于煤、油页岩、生物质热解蒸汽的同步催化调质与除尘。
【实用新型内容】
[0005]为实现热解蒸汽中的焦油重质组分向轻质组分高效转化，提高焦油品质的目的，本实用新型提出一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置，该套装置有效地解决了热解蒸汽中重质焦油组分过高，颗粒粉尘含量较高等问题。
[0006]本实用新型技术方案包括:
[0007]—种用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置，该装置包括颗粒床催化反应器I，外加热炉2。所述催化反应器在炉内的管路设计有气流分布板3，气流分布板上端接进料口 4，下端接有卸料口 5和料斗6。
[0008]上述颗粒床反应器I中，进料口4在气流分布板3的上方，卸料口 5在气流分布板的下方。
[0009]上述颗粒床反应器I中，高温热解蒸汽进气管7与催化调质后热解蒸汽出气管8分别位于气流分布板3的上、下两侧，即当高温热解蒸汽从分布板的下部导入时，调质后的高温热解蒸汽则从分布板的上部排出。反之亦可。
[0010]上述颗粒床反应器I内气路中，气流分布板3呈正置的帽状结构，气流分布板3由一个或若干个呈正置结构的帽型结构构成，气路也可同时装有若干个平行的气流分布板。
[0011]上述催化反应器气路中装有压力传感器9，可对反应器内压力进行实时监控。
[0012]上述高温热解蒸汽的催化调质反应装置中所有的管线外均有加热带和外保温层包裹，防止热解蒸汽中的焦油组分由于温度降低冷凝堵塞管路。
[0013]作为本实用新型的一个优选方案，上述颗粒床反应器I外可接预热炉11，预热炉产生的热气体，在升温过程中提供热气流协助其升温，缩短其升温过程。
[0014]作为本实用新型的一个优选方案，上述进料口4与催化剂料仓相连，通过控制进料口向催化反应器进行催化剂填料的添加。催化反应器下接卸料口 5和料斗6，可快速进行失活催化剂的卸料操作，方便更换催化剂，使催化裂解反应连续进行。
[0015]本实用新型装置通过颗粒床反应器I内装填的焦油催化裂解催化剂对热解蒸汽中的重质焦油组分进行催化裂解反应，热解蒸汽进入催化反应器后通过催化剂颗粒床层进行催化裂解反应，催化反应器内管路中气流分布板3的设计会增加热解蒸汽中重质焦油组分与催化剂的接触时间，使其充分发生催化裂解反应，实现热解蒸汽中的重质焦油组分轻质化的目的，同时热解蒸汽中的颗粒粉尘通过催化反应器内的催化剂颗粒床床层或混合的滤料时，可以过滤热解蒸汽中的颗粒粉尘，降低焦油中的灰含量。
[0016]本实用新型装置也可运用于其他气-固反应体系和催化体系。
【附图说明】
[0017]图1为一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置结构示意图:
[0018]图中，1、颗粒床反应器，2、外加热炉，3、气流分布板，4、进料口，5、卸料口，6、料斗，
7、进气管，8、出气管，9、压力传感器，10、高温热解气进气管(与热解炉的煤气管道相连接)，
11、预热炉，12、预热炉进气管。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型提出了一种用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置，为了使本实用新型的优点、技术方案更加清楚明确，下面结合具体实施例对本实用新型做进一步清楚、完整的说明。
[0020]如图1所示，本实用新型为用于热解炉外针对高温热解蒸汽的催化调质的反应装置，催化调质过程主要由颗粒床反应器实现，催化剂的填料置于颗粒床反应器I当中，借助反应器外包裹的加热炉2对颗粒床催化反应器进行加热。富含焦油的热解蒸汽进入颗粒床反应器I，热解气经过颗粒床反应器内的催化剂颗粒床层除灰可将热解气中的灰分含量降低至0.1%以下。在颗粒床反应器内热解气由气流分布板3改变热解气走向，增加热解气与催化剂填料的接触时间，使热解气充分与催化剂发生催化裂解反应，使焦油中的重质组分催化裂解为小分子组分，达到热解蒸汽调质的目的。反应装置管路外装有加热带，防止热解气中部分焦油冷凝堵塞装置管路，催化反应器管路上安装有压力传感器9，实时监测管路压力变化。
[0021]下面通过实施例对本实用新型做进一步说明。下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。
[0022]实施例1
[0023]—种1t/天移动床低阶煤热解炉，采用鄂尔多斯褐煤作为热解煤样，产生富含焦油的热解蒸汽，热解蒸汽进入催化调质的催化反应装置。催化反应器I内填装发明人已公布的发明专利(CN 103877980 A)中所述Al-Mg-N1-O催化剂，催化剂经外加热炉2加热，预热炉11辅助加热，预热炉产生的热气体，在升温过程中提供热气流协助其升温，缩短其升温过程。迅速升温至400-500°C的催化反应温度。热解蒸汽中混有大量热解固体产物颗粒粉尘，热解蒸汽经由进气管7进入颗粒床催化器I中，经气流分布板3改变气体流向，热解蒸汽经分布板的重新分布后，与催化剂颗粒相接触，实现催化调质。增加热解气与催化剂填料的接触时间，使热解气充分与催化