一种中低阶煤热解气化系统及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤化工领域，具体涉及一种中低阶煤热解气化的系统及其应用。
【背景技术】
[0002] 现代煤化工为实现低阶煤分级高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技 术，热解-燃烧耦合，热解-气化耦合、热解-化工产品耦合等，但真正工业化的却不多，从 中试向工业化放大的过程中遇到了各种技术难题。热解是各种技术的先导，热解过程中产 生的油气资源经旋风分离器一级除尘后进入后续处理工艺。但是旋风分离器除尘能力有 限，对ΦΙΟμπι以下的细颗粒截留除去效率低，导致热解油气中大量的细尘易造成下游管 道设备因含灰焦油冷凝堵塞，且所得焦油和热解气品质不高。旋风分离器常作为高温除尘 的一级除尘设备，然而，由于该技术对粒度小于5~10 μ m的粒子脱除效率低，远不能满足 后续对对含尘浓度的要求，故一般只能作为预除尘设备。
[0003] 低阶煤中含有大量的有机和无机硫，热解过程中约有30~40%的硫以硫化物的 形式进入热解油气中，硫化氢等酸性气体的存在对后续管道和设备的腐蚀作用也是中低阶 煤综合利用中的一大难题。
【发明内容】
[0004] 针对目前热解-气化、热解-燃烧等低阶煤多联产工艺系统中，因一级旋风除尘器 除尘效率不高，煤热解气中粉尘量大，焦油品质不高，致使后续焦油处理工艺复杂，以及后 续冷凝过程中，因焦油含尘致使管道和设备堵塞等问题，本发明的目的是提出一种中低阶 煤热解气化系统。
[0005] 本发明的另一目的是提出所述中低阶煤热解气化系统的应用。
[0006] 实现本发明目的技术方案为：
[0007] -种中低阶煤热解气化系统，包括热解反应器、第一旋风分离器、第一横穿式颗粒 移动床、气化反应器、第二旋风分离器和第二横穿式颗粒移动床；
[0008] 所述热解反应器设置有中低阶煤入口、合成气入口，热解反应器上部的气体排出 管道连接所述第一旋风分离器的进气管，所述热解反应器底部连接有第一燃烧半焦螺旋和 热态半焦出料螺旋，所述第一燃烧半焦螺旋连接所述气化反应器，所述热态半焦出料螺旋 分为两条路线，分别连接于第一横穿式颗粒移动床和第二横穿式颗粒移动床的半焦进口；
[0009] 所述气化反应器的上部的气体排出管道连接第二旋风分离器的进气管，所述第二 横穿式颗粒移动床的底部连接有第二燃烧半焦螺旋，第二旋风分离器顶部气体出口连接有 第二横穿式颗粒移动床，所述第二燃烧半焦螺旋的输送终端进入所述气化反应器的燃料进
[0010] 横穿式颗粒移动床是用于气体除尘脱硫的设备，半焦颗粒组成的床层在设备内横 向移动，被吸附的气体与颗粒床的流动方向为错流。
[0011] 其中，所述第二横穿式颗粒移动床顶部设置有净合成气出口，连接所述热解反应 器的合成气入口。
[0012] 其中，所述热解反应器底部连接有第一燃烧半焦螺旋，所述第一燃烧半焦螺旋的 输送终端连接所述气化反应器的燃料进口。
[0013] 其中，所述热解反应器底部连接有气化半焦螺旋，所述气化半焦螺旋的输送终端 连接所述气化反应器的气化物料进口。
[0014] 优选地，所述第一旋风分离器底部排灰口通过立管连接第一燃烧半焦螺旋，所述 第二旋风分离器底部排灰口连接所述第二燃烧半焦螺旋。
[0015] 其中，所述热解反应器为固定床或流化床，热解反应器器壁上设置有二个合成气 入口。两个合成气入口起到二次风作用，提高热解效率。或，所述热解反应器为移动床。可 采用蓄热式移动床，该设备可只设置一个合成气入口。
[0016] 其中，所述气化反应器为流化床气化炉或固定床气化炉。
[0017] 应用本发明提出的中低阶煤热解气化系统处理煤炭的方法，包括步骤：
[0018] 1)中低阶煤经破碎后进热解反应器，在热解反应器内热解生产半焦和热解油气， 热解油气经旋风分离和横穿式颗粒移动床除尘脱硫后，得无灰无硫的热解油气，经激冷后 得高品质轻质焦油；半焦分为三部分，第一部分被送至第一横穿式颗粒移动床和第二横穿 式颗粒移动床分别进行热解气和粗合成气的除尘脱硫；第二部分通过第一燃烧半焦螺旋送 入气化反应器作为气化的燃料，为气化提供热量，第三部分为气化反应器的原料；
[0019] 2)来自第一横穿式颗粒移动床的半焦，与第一旋风分离器分离的灰一起作为燃烧 半焦，通过第一燃烧半焦螺旋进入气化反应器燃烧，提供气化所需热量；
[0020] 3)来自第二横穿式颗粒移动床的半焦，和第二旋风分离器分离的灰一起作为燃烧 半焦，通过第二燃烧半焦螺旋送入气化反应器燃烧，提供气化所需热量；
[0021] 4)半焦经气化后生成粗合成气，经第二旋风分离器的一级除尘和第二横穿式颗粒 移动床的二级除尘脱硫后得净合成气。
[0022] 进一步地，所述步骤4)中净合成气中1% -10%的部分进入热解反应器，形成富氢 气氛，用于原料煤的加氢热解。
[0023] 优选地，所述热解反应器的热解温度控制在500_900°C。
[0024] 其中，所述气化反应器气化温度控制在900-1700°C。
[0025] 其中，所述第一和第二横穿式颗粒移动床中颗粒床移动速度为l_5m/h。
[0026] 本发明的有益效果在于：
[0027] 1、本发明提出的系统，将煤热解气进行一级旋风除尘和二级横穿式颗粒移动床除 尘，得到的热解油含尘少，有效避免了因焦油冷凝造成管道和设备堵塞；
[0028] 2、部分富氢合成气进热解反应器内提供热解气氛，原料煤富氢热解，焦油品质 尚；
[0029] 3、横穿式移动床内半焦能有效地吸附煤热解气和合成气中的硫等酸性气体，有效 地避免了煤气中的硫等酸性气体对后续管道和设备的腐蚀；
[0030] 4、由旋风分离器分离的高温半焦、飞灰和横穿式颗粒移动床15排出的热态半焦 经燃烧半焦螺旋混合后进气化反应器燃烧，不会降低气化反应器温度，对其温度场无影 响；
[0031] 5、粗合成气经一级旋风除尘和二级颗粒移动床除尘和脱硫后，得净合成气，可减 轻后续除尘负担，同时可避免后续管道设备腐蚀；
[0032] 6、采用横穿式颗粒移动床，较传统的并流式移动床、逆流式移动床，其阻力小，单 位时间内处理能力大，气固实现不同向错流移动，可有效抑制二次扬尘，达到深度除尘效 果。
【附图说明】
[0033] 图1 :中低阶煤热解气化系统图。
[0034] 图中：1、原煤仓；2、斗提；3、破碎机；4、进料螺旋；5、热解反应器；6、合成气入口； 7、热态半焦出料螺旋；8、第一旋风分离器；9、立管；10、第一横穿式颗粒移动床；11、气化半 焦螺旋；12、第一燃烧半焦螺旋；13、气化反应器；14、第二旋风分离器；15、第二横穿式颗粒 移动床；16、第二燃烧半焦螺旋；17、气化剂入口；18、氧化剂入口，19、净合成气出口，20、热 解气出口，21、第一半焦入口，22、第二半焦入口。
【具体实施方式】
[0035] 现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0036] 实施例中，如无特殊说明，所采用的手段均为本领域常规的技术手段。
[0037] 实施例1 :
[0038] 见图1，中低阶煤热解气化系统，包括热解反应器5、第一旋风分离器8、第一横穿 式颗粒移动床10、气化反应器13、第二旋风分离器14和第二横穿式颗粒移动床15 ;从原煤 仓1用斗提2提出，经破碎机3破碎，通过进料螺旋4输送到热解反应器5。
[0039] 热解反应器5设置有中低阶煤入口、合成气入口 6,热解反应器5上部的气体排出 管道连接第一旋风分离器8的进气管，第一旋风分离器8顶部气体出口连接于第一横穿式 颗粒移动床10,煤热解气经第一旋风分离器一级除尘和第一横穿式颗粒移动床除尘脱硫后 得净热解气，得到的净热解气由热解气出口 20排出；所述热解反应器5底部连接有第一燃 烧半焦螺旋12和热态半焦出料螺旋7,第一燃烧半焦螺旋12的输送终端连接气化反应器 13的燃料进口。所述热态半焦出料螺旋分为两条路线，分别连接于第一横穿式颗粒移动床 10的第一半焦入口 21和第二横穿式颗粒移动床15的第二半焦入口 22 ;热解反应器5底部 还连接有气化半焦螺旋11，所述气化半焦螺旋11的输送终端连接所述气化反应器13的气 化物料进口。
[0040] 气化反应器13的上部的气体排出管道连接第二旋风分离器14的进气管，第二横 穿式颗粒移动床15的底部连接有第二燃烧半焦螺旋16,第二旋风分离器14顶部气体出口 连接于第二横穿式颗粒移动床15,合成气经第二旋风分离器一级除尘和第二横穿式颗粒移 动床除尘脱硫后得净合成气，得到的净合成气由净合成气出口 19排出，所述第二燃烧半焦 螺旋16的输送终端进入所述气化反应器13的燃料进口；气化反应器13上设置有气化剂入 口 17和氧化剂入口 18。
[0041] 第二横穿式颗粒移动床15顶部气体出口连接所述热解反应器5的合成气入口 6。