专利名称：一种煤炭水平式回转干馏工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤炭水平式回转干馏工艺及设备。
背景技术：
我国煤炭资源丰富，而石油资源相对匮乏，近年来由于石油价格波动，为减小对石油的依赖，采用煤成油的技术得到了国内学者的广泛重视。采用传统的干馏方法处理原煤， 获得的焦油少，出油率低。而将煤直接液化和间接液化产油成本高，投资大，能耗高，且产品难分离。国内相关高校开发的褐煤和油页岩固体热载体快速热解干馏技术为有效的利用粉粒状原料开辟了一条新的途径。所建试验装置可以作为褐煤和油页岩粉状干馏的评价试验装置，并为进一步放大提供有关工艺参数。采用自产灰渣或碳料作为固体热载体，与粉粒状原料均勻混合，强化了传热与传质过程，从而达到了快速热解和气相产物快速导出的目的，具有工艺简单，装置的时空效率高，油质较轻等优点。但该设备的固体热载体的输送方式为垂直输送，能耗高，且产生的煤气热值低，热利用率低，固体物料输送不流畅，易出现固体物料堵塞管路，造成系统无法工作。煤炭研究部门开发的三筒干馏设备热效率低，内热式煤气热值低，外热式设备庞大，未能工业化推广。以直方炉为代表的陕北地区兰炭干馏技术，由于只能干馏块状煤，无法处理面煤， 造成煤炭资源的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种简单，节能的煤炭水平式回转干馏设备。该设备运行可靠，可用于不同粒度煤的干馏，实现了煤炭资源的合理利用。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种煤炭水平式回转干馏设备， 其特征在于，该设备包括对煤进行干燥和预热的干燥器，和与干燥器出料口相连通的用于对煤进行干馏热解的水平式回转干馏炉；所述水平式回转干馏炉包括进料段、干馏段和出料段，出料段的出料口与设置于半焦冷却器一端的进料口相连通，设置于进料段的用于排出干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气的排气口与煤气脱硫过滤器的进气口之间设置有用于对焦炉煤气和焦油气进行裂解轻质化的装有催化剂的管道，煤气脱硫过滤器的排气口与设置于半焦冷却器另一端的进气口相连通，半焦冷却器的排气口与燃气发电机的进气口之间设置有煤气压缩机，与燃气发电机的烟气出口相连通的且通过燃气发电机产生的热烟气对空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机中的空气换热器一的烟气出口与干燥器相连通。上述的一种煤炭水平式回转干馏设备，所述干馏段包括固定不动且外壁上设置有火焰入口的外筒体和设置于外筒体内的通过齿轮传动旋转的内筒体，所述外筒体的火焰入口与设置于外筒体外侧的用于对外筒体与内筒体之间形成的环形空间进行加热的热风炉的火焰出口相连通，外筒体的排烟口与利用外筒体排出的热烟气对空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入热风炉中的空气换热器二相连通，所述内筒体的尾部设置有用于对热载体进行筛分的筛板，所述内筒体的外壁上安装有用于将筛分后的热载体反向输送至内筒体内的螺旋管，螺旋管与内筒体的外壁之间有空隙，筛板的热载体出口与螺旋管的入口相连通，螺旋管的出口下方设置有固定安装于内筒体上的提料斗，内筒体上与提料斗相对应的位置设置有随着内筒体的旋转实现开合的用于将提料斗内的物料返回内筒体的翻板。上述的一种煤炭水平式回转干馏设备，所述催化剂为ZSM-5分子筛催化剂。上述的一种煤炭水平式回转干馏设备，所述半焦冷却器的外壁设置有冷却水循环管道。上述的一种煤炭水平式回转干馏设备，所述进料段的进料口和出料段的出料口均设置有双翻板阀。本发明还提供了一种利用上述设备进行煤炭水平式回转干馏的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤步骤一、将燃气发电机产生的热烟气通入空气换热器一中与空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机中燃烧发电，将从空气换热器一的烟气出口排出的烟气和原料煤一同送入干燥器中，通过接触式顺流换热方式对原料煤进行干燥和预热至原料煤的温度不低于250°C ；步骤二、将步骤一中预热后的原料煤总重量的2% 10%送入热风炉中燃烧，利用燃烧产生的火焰对外筒体与内筒体之间形成的环形空间进行加热，加热形成的烟气通过排烟口通入空气换热器二中与空气进行逆流间接换热，将换热后的空气作为助燃空气送入热风炉中，将空气换热器二中的烟气净化后排入大气；步骤三、将剩余的预热后的原料煤送入水平式回转干馏炉的内筒体中进行干馏， 将预先加入螺旋管的固体载体通过内筒体的旋转反向输送至提料斗中，并通过热风炉的火焰对固体载体进行加热得到热载体，待提料斗旋转至内筒体的顶端时，翻板打开将提料斗内的热载体通入内筒体中与预热后的原料煤混合进行干馏，待干馏后的混合料输送至筛板时，粒径不大于筛分尺寸的混合料通过筛板的热载体出口返回螺旋管中并作为热载体循环利用；所述固体载体的粒径不大于筛板的筛分尺寸；所述粒径不大于筛分尺寸的混合料为预先加入螺旋管的固体载体和干馏热解产生的粒径不大于筛分尺寸的半焦；步骤四、将步骤三中干馏热解产生的粒径大于筛分尺寸的半焦送入半焦冷却器中进行冷却，干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气经过装有催化剂的管道进行裂解轻质化并送入煤气脱硫过滤器中进行冷却和脱硫，回收得到的焦油；将冷却和脱硫后产生的煤气从半焦冷却器尾部的进气口通入半焦冷却器中，通过逆流换热对送入半焦冷却器中的半焦进行冷却，得到温度不低于400°C的预热煤气和温度不高于200°C的半焦产品；步骤五、将步骤四中所述预热煤气经煤气压缩机压缩后送入燃气发电机中进行燃气发电，将发电产生的热烟气通入空气换热器一中与空气进行换热，将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机中燃烧发电，将与空气换热后的烟气通入干燥器中进行余热循环利用。
上述步骤一中所述送入干燥器的烟气的温度不小于400°C。上述步骤一中所述原料煤为粒度不大于30mm的碎煤或粒度不大于30mm的面煤， 所述预热后的原料煤的温度为250°C 300°C。上述步骤三中所述固体载体为陶瓷颗粒、石英砂、氧化铁粉或半焦，所述热载体的温度为700°C 750°C，热载体与原料煤混合的重量比为1 1 3，所述原料煤在水平式回转干馏炉的内筒体中干馏的时间为0. Ih lh。上述步骤三中所述筛分尺寸为2mm 3mm。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明利用回转式设备运行过程中的反向输送原理，实现固体热载体循环，设备简单，节能，运行可靠。2、本发明采用水平式回转干馏炉进行干馏热解，可用于不同粒度煤的干馏(不仅可用于块状煤的干馏，也可用于碎煤或面煤的干馏)，实现了资源的合理利用。3、本发明的水平式回转干馏炉采用外热式加热干馏，即采用热风炉的火焰对外筒体与内筒体之间的环形空间进行加热，加热产生的烟气不混入内筒体的煤气中，获得的煤
气质量好。4、本发明的工艺热利用率高，产生的烟气和半焦余热都得到了合理利用，并通过产生的煤气发电，实现设备电力自给。5、本发明采用冷煤气息焦，半焦余热得到利用，降低能耗同时和水息焦相比节约水资源；采用冷煤气息焦的同时，可通过半焦冷却器外壁的冷却水循环管道，加速冷却半
焦ο6、采用本发明的工艺进行煤炭的干馏热解，生产的半焦与传统方法生产的半焦相比，不含水，质量高，用途广，生产的焦油产量高，质量好；其中半焦收率达59 %以上，焦油产率达9%以上，煤气产率达19%以上，煤气热值达4766kcal/Nm3以上。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明煤炭水平式回转干馏设备的结构示意图O
图2为本发明水平式回转干馏炉的结构示意图。
图3为图2中的内筒体旋转90°的结构示意图。
附图标记说明
1-干燥器；2-水平式回转干馏炉；2-1-进料段；
2-2-出料段；3-半焦冷却器；4-煤气脱硫过滤器
5-管道；6-燃气发电机；7-煤气压缩机；
8-空气换热器一；9-外筒体；10-内筒体；
11-热风炉；12-排烟口 ；13-空气换热器二；
14-筛板；15-螺旋管；16-提料斗；
17-翻板；18-电动机；19-减速器；
20-支架。
具体实施例方式本发明的煤炭水平式回转干馏设备通过实施例1进行描述实施例1如图1所示的一种煤炭水平式回转干馏设备，该设备包括对煤进行干燥和预热的干燥器1，和与干燥器1出料口相连通的用于对煤进行干馏热解的水平式回转干馏炉2 ；所述水平式回转干馏炉2包括进料段2-1、干馏段和出料段2-2，出料段2-2的出料口与设置于半焦冷却器3 —端的进料口相连通，设置于进料段2-1的用于排出干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气的排气口与煤气脱硫过滤器4的进气口之间设置有用于对焦炉煤气和焦油气进行裂解轻质化的装有催化剂的管道5，煤气脱硫过滤器4的排气口与设置于半焦冷却器3另一端的进气口相连通，半焦冷却器3的排气口与燃气发电机6的进气口之间设置有煤气压缩机7，与燃气发电机6的烟气出口相连通的且通过燃气发电机6产生的热烟气对空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机6中的空气换热器一 8的烟气出口与干燥器1相连通。如图2和图3所示，本实施例中，所述干馏段包括固定不动且外壁上设置有火焰入口的外筒体9和设置于外筒体9内的通过齿轮传动旋转的内筒体10，所述外筒体9的火焰入口与设置于外筒体9外侧的用于对外筒体9与内筒体10之间形成的环形空间进行加热的热风炉11的火焰出口相连通，外筒体9的排烟口 12与利用外筒体9排出的热烟气对空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入热风炉11中的空气换热器二 13 相连通，所述内筒体10的尾部设置有用于对热载体进行筛分的筛板14，所述内筒体10的外壁上安装有用于将筛分后的热载体反向输送至内筒体10内的螺旋管15，螺旋管15与内筒体10的外壁之间有空隙，螺旋管15通过安装于内筒体10的外壁上的支架20架空安装于内筒体10的外壁上并随内筒体10 —同旋转，筛板14的热载体出口与螺旋管15的入口相连通，螺旋管15的出口下方设置有固定安装于内筒体10上的提料斗16，内筒体10上与提料斗16相对应的位置设置有随着内筒体10的旋转实现开合的用于将提料斗16内的物料返回内筒体10的翻板17。本实施例中，所述催化剂为ZSM-5分子筛催化剂。本实施例中，所述半焦冷却器3的外壁设置有冷却水循环管道，用于加速半焦冷却器3中半焦的冷却。本实施例中，所述进料段2-1的进料口和出料段2-2的出料口均设置有双翻板阀； 设置于进料段2-1进料口处的双翻板阀用于间歇进料，防止干馏产生的焦炉煤气和焦油气从进料段2-1进料口处泄漏；设置于出料段2-2出料口处的双翻板阀用于间歇排除半焦，防止干馏产生的焦炉煤气和焦油气与半焦混合排入半焦冷却器3中。本发明的煤炭水平式回转干馏工艺通过实施例2至实施例8进行描述实施例2采用实施例1的设备对煤炭进行水平式回转干馏步骤一、将燃气发电机6产生的热烟气通入空气换热器一 8中与空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机6中燃烧发电，将从空气换热器一 8的烟气出口排出的温度不小于400°C的烟气和原料煤(粒度不大于30mm的神木碎煤)一同送入干燥器1中，通过接触式顺流换热方式对原料煤进行干燥和预热至原料煤的温度不低于250 0C ；步骤二、将步骤一中预热后的原料煤总重量的10%送入热风炉11中燃烧，利用燃烧产生的火焰对外筒体9与内筒体10之间形成的环形空间进行加热，加热形成的烟气通过排烟口 12通入空气换热器二 13中与空气进行逆流间接换热，将换热后的空气作为助燃空气送入热风炉11中，将空气换热器二 13中的烟气净化后排入大气；步骤三、将剩余的预热后的原料煤送入水平式回转干馏炉2的内筒体10中干馏热解lh，将预先加入螺旋管15的固体载体(陶瓷颗粒)通过内筒体10的旋转反向输送至提料斗16中，并通过热风炉11的火焰对固体载体进行加热得到温度为700°C 750°C的热载体，待提料斗16旋转至内筒体10的顶端时，翻板17打开将提料斗16内的热载体通入内筒体10中与预热后的原料煤混合进行干馏，待干馏后的混合料输送至筛板14时，粒径不大于筛分尺寸的混合料通过筛板14的热载体出口返回螺旋管15中并作为热载体循环利用；所述固体载体的粒径不大于筛板14的筛分尺寸；所述粒径不大于筛分尺寸的混合料为预先加入螺旋管15的固体载体和干馏热解产生的粒径不大于筛分尺寸的半焦；所述热载体与原料煤混合的重量比为1 3 ；所述筛分尺寸为2mm ；步骤四、将步骤三中干馏热解产生的粒径大于筛分尺寸的半焦送入半焦冷却器3 中进行冷却，干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气经过装有催化剂(ZSM-5分子筛催化剂)的管道5中进行裂解轻质化并送入煤气脱硫过滤器4中进行冷却和脱硫，回收得到的焦油；将冷却和脱硫后产生的煤气从半焦冷却器3尾部的进气口通入半焦冷却器3中，通过逆流换热对送入半焦冷却器3中的半焦进行冷却，得到温度不低于400°C的预热煤气和温度不高于200°C的半焦产品；步骤五、将步骤四中所述预热煤气经煤气压缩机7压缩后送入燃气发电机6中进行燃气发电，将发电产生的热烟气通入空气换热器一 8中与空气进行换热，将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机6中燃烧发电，将与空气换热后的烟气通入干燥器1中进行余热利用。本实施例采用水平式回转干馏炉对粒度不大于30mm的神木碎煤(煤的工业分析数据见表1)进行干馏热解，工艺过程中对产生的烟气和半焦余热进行了合理利用，热利用率高，并通过产生的煤气发电，实现设备电力自给；同时采用冷煤气息焦，半焦余热得到利用，生产的半焦与传统方法生产的半焦相比，不含水，质量高，用途广，生产的焦油产量高， 质量好，具体结果见表3。表1神木煤的工业分析数据
权利要求
1.一种煤炭水平式回转干馏设备，其特征在于，该设备包括对煤进行干燥和预热的干燥器(1)，和与干燥器(1)出料口相连通的用于对煤进行干馏热解的水平式回转干馏炉 (2)；所述水平式回转干馏炉( 包括进料段0-1)、干馏段和出料段0-2)，出料段(2-2) 的出料口与设置于半焦冷却器(3) —端的进料口相连通，设置于进料段的用于排出干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气的排气口与煤气脱硫过滤器的进气口之间设置有用于对焦炉煤气和焦油气进行裂解轻质化的装有催化剂的管道(5)，煤气脱硫过滤器(4) 的排气口与设置于半焦冷却器C3)另一端的进气口相连通，半焦冷却器(3)的排气口与燃气发电机(6)的进气口之间设置有煤气压缩机(7)，与燃气发电机(6)的烟气出口相连通的且通过燃气发电机(6)产生的热烟气对空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机(6)中的空气换热器一(8)的烟气出口与干燥器(1)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种煤炭水平式回转干馏设备，其特征在于，所述干馏段包括固定不动且外壁上设置有火焰入口的外筒体(9)和设置于外筒体(9)内的通过齿轮传动旋转的内筒体(10)，所述外筒体(9)的火焰入口与设置于外筒体(9)外侧的用于对外筒体 (9)与内筒体(10)之间形成的环形空间进行加热的热风炉(11)的火焰出口相连通，外筒体(9)的排烟口(1 与利用外筒体(9)排出的热烟气对空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入热风炉(11)中的空气换热器二(13)相连通，所述内筒体(10) 的尾部设置有用于对热载体进行筛分的筛板(14)，所述内筒体(10)的外壁上安装有用于将筛分后的热载体反向输送至内筒体(10)内的螺旋管(15)，螺旋管(15)与内筒体(10)的外壁之间有空隙，筛板(14)的热载体出口与螺旋管(15)的入口相连通，螺旋管(15)的出口下方设置有固定安装于内筒体(10)上的提料斗(16)，内筒体(10)上与提料斗(16)相对应的位置设置有随着内筒体(10)的旋转实现开合的用于将提料斗(16)内的物料返回内筒体(10)的翻板(17)。
3.根据权利要求1所述的一种煤炭水平式回转干馏设备，其特征在于，所述催化剂为 ZSM-5分子筛催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种煤炭水平式回转干馏设备，其特征在于，所述半焦冷却器(3)的外壁设置有冷却水循环管道。
5.根据权利要求2所述的一种煤炭水平式回转干馏设备，其特征在于，所述进料段 (2-1)的进料口和出料段0-2)的出料口均设置有双翻板阀。
6.一种利用如权利要求2所述设备实现煤炭水平式回转干馏的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤步骤一、将燃气发电机(6)产生的热烟气通入空气换热器一(8)中与空气进行逆流间接换热并将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机(6)中燃烧发电，将从空气换热器一 (8)的烟气出口排出的烟气和原料煤一同送入干燥器(1)中，通过接触式顺流换热方式对原料煤进行干燥和预热至原料煤的温度不低于250°C ；步骤二、将步骤一中预热后的原料煤总重量的2% 10%送入热风炉(11)中燃烧，利用燃烧产生的火焰对外筒体(9)与内筒体(10)之间形成的环形空间进行加热，加热形成的烟气通过排烟口(1 通入空气换热器二(1 中与空气进行逆流间接换热，将换热后的空气作为助燃空气送入热风炉(11)中，将空气换热器二(13)中的烟气净化后排入大气；步骤三、将剩余的预热后的原料煤送入水平式回转干馏炉O)的内筒体(10)中进行干馏，将预先加入螺旋管(1 的固体载体通过内筒体(10)的旋转反向输送至提料斗(16) 中，并通过热风炉(11)的火焰对固体载体进行加热得到热载体，待提料斗(16)旋转至内筒体(10)的顶端时，翻板(17)打开将提料斗(16)内的热载体通入内筒体(10)中与预热后的原料煤混合进行干馏，待干馏后的混合料输送至筛板(14)时，粒径不大于筛分尺寸的混合料通过筛板(14)的热载体出口返回螺旋管(1 中并作为热载体循环利用；所述固体载体的粒径不大于筛板(14)的筛分尺寸；所述粒径不大于筛分尺寸的混合料为预先加入螺旋管(1 的固体载体和干馏热解产生的粒径不大于筛分尺寸的半焦；步骤四、将步骤三中干馏热解产生的粒径大于筛分尺寸的半焦送入半焦冷却器(3)中进行冷却，干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气经过装有催化剂的管道( 进行裂解轻质化并送入煤气脱硫过滤器中进行冷却和脱硫，回收得到的焦油；将冷却和脱硫后产生的煤气从半焦冷却器C3)尾部的进气口通入半焦冷却器(3)中，通过逆流换热对送入半焦冷却器C3)中的半焦进行冷却，得到温度不低于400°C的预热煤气和温度不高于200°C的半焦女口广 PFt ；步骤五、将步骤四中所述预热煤气经煤气压缩机(7)压缩后送入燃气发电机(6)中进行燃气发电，将发电产生的热烟气通入空气换热器一(8)中与空气进行换热，将换热后的空气作为助燃空气送入燃气发电机(6)中燃烧发电，将与空气换热后的烟气通入干燥器 (1)中进行余热循环利用。
7.根据权利要求6所述的一种煤炭水平式回转干馏工艺，其特征在于，步骤一中所述送入干燥器(1)的烟气的温度不小于400°C。
8.根据权利要求6所述的一种煤炭水平式回转干馏工艺，其特征在于，步骤一中所述原料煤为粒度不大于30mm的碎煤或粒度不大于30mm的面煤，所述预热后的原料煤的温度为 250°C 300"C。
9 根据权利要求6所述的一种煤炭水平式回转干馏工艺，其特征在于，步骤三中所述固体载体为陶瓷颗粒、石英砂、氧化铁粉或半焦，所述热载体的温度为700°C 750°C，热载体与原料煤混合的重量比为1 1 3，所述原料煤在水平式回转干馏炉⑵的内筒体(10) 中干馏的时间为0. Ih lh。
10.根据权利要求6所述的一种煤炭水平式回转干馏工艺，其特征在于，步骤三中所述蹄分尺寸为2mm 3mmο
全文摘要
本发明公开了一种煤炭水平式回转干馏设备，包括对煤进行干燥和预热的干燥器，和与干燥器出料口相连通的用于对煤进行干馏热解的水平式回转干馏炉；所述水平式回转干馏炉包括进料段、干馏段和出料段，出料段的出料口与设置于半焦冷却器一端的进料口相连通，设置于进料段的用于排出干馏热解产生的焦炉煤气和焦油气的排气口与煤气脱硫过滤器的进气口之间设置有用于对焦炉煤气和焦油气进行裂解轻质化的装有催化剂的管道。另外，本发明还提供了利用该设备进行煤炭水平式回转干馏的工艺。该工艺对产生的烟气和半焦余热进行了合理利用，热利用率高，生产的半焦与传统方法生产的半焦相比，不含水，质量高，用途广，生产的焦油产量高，质量好。
文档编号C10K1/00GK102504848SQ201110327870
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者赵鹏 申请人:长安大学