一种提高低阶煤热解焦油产率的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤化工技术领域，设及一种提高低阶煤热解焦油产率的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 我国煤制油（直接和间接液化）实现产业化的同时，陕西、内蒙古和新疆等地高挥 发份低变质煤的低溫热解/兰炭产业化发展迅速、方兴未艾。煤经热解可W获得焦炉煤气、 煤焦油、半焦或焦炭。初步估算，目前我国中低溫煤焦油总产能约为800万吨/年。煤焦油 是十分宝贵的有机化工原料，除了生产巧挫、哇嘟等高附加值产品外，还可W加氨制取燃料 油（陕西省愉林地区通过煤热解生产煤焦油然后加氨制燃料油被称为"愉林版煤制油"）， 目前市场需求旺盛。
[0003] 通过高挥发份煤的低溫热解/干馈副产制备煤焦油，与煤的直接液化和间接液化 过程相比，总热效率高、不仅投资、生产成本低，而且可延伸煤化工产业链，促进产品多元 化，实现产品的高附加值，丰富煤炭替代石油的途径。此外，煤的热解几乎发生在所有煤的 热转化过程中，是最先和必经的反应步骤，也是洁净煤技术的基础，开发高效的煤热解技术 对煤的有效转化利用和污染控制有着重要的应用价值和现实意义。
[0004] 中国发明专利CN104479711A中描述了一种提高低阶煤热解煤焦油产率的方法， 先后通过煤的干燥、溶胀和控制热解反应等方法可实现增加煤焦油收率。采用溶胀的溶剂 有甲醇、乙醇、乙二醇和四氨巧喃等。该发明中设及到溶胀溶剂会增加生产过程的成本，相 比煤或煤焦油而言，溶胀所用溶剂的价格要高很多。该发明不是一种经济的方法去提高焦 油产率。 阳0化]中国发明专利CN104046370A中描述了一种提高油气产率和高效回收油气的装置 及工艺。该工艺主要包括：热解炉、高溫除尘器、高效过滤器、高溫风机和油气回收系统。特 别的，该发明在热解除尘装置和油气回收装置之间设置有高溫风机。实际上该装置与陕北 地区直立内热式热解炉非常相似，在此处设置高溫风机不利于煤焦油的回收，使部分焦油 在风机中冷凝下来，同样不利于风机的正常工作。该专利描述可对热解中提供负压，实际上 该部分负压微乎其微，只是作为整个热解气动力引导的作用。同样在该种工艺过程中，热解 气在工艺过程中流动是非常缓慢，因为没有必要的气体携带。
[0006] 中国发明专利CN104498062A中描述了一种真空热解技术，该技术主要步骤包括： 破碎、真空低溫干燥和真空低溫热解。该发明整个过程真空密封，无废气/废水产生，无污 染。该发明中提到有机物热解在真空热解过程中热解出来的小分子几乎不停留。实际上该 发明属于固定床热解反应，即使在真空中热解气的运动也是非常缓慢的，它需要气流载体 在真空推动力下进行运动。该发明并未设及有机物热解挥发物的收集部分。
[0007] 综上所述，目前负压热解技术并不成熟，首先真空热解需要一定的载气来推动热 解挥发物的移动，实际上单纯真空热解过程中热解挥发物的移动速度是非常缓慢的，另外， 如要实现真空热解，特别是煤/油渣/油页岩等要考虑热解挥发物的回收问题，运是真空/ 负压热解中必须考虑的问题。
【发明内容】
[0008] 为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种提高低阶煤热解焦油产率的 装置及方法，该方法成本低，并且煤热解焦油的产率高达9. 6%，克服了现有煤热解转化过 程中焦油产率低和煤热解焦油回收不完全等技术问题。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 一种提高低阶煤热解焦油产率的装置，包括自左向右依次连接的热解炉、旋风分 离器、第一焦油冷凝塔、第二焦油冷凝塔和真空累；其中，热解炉顶部设置有煤料斗，热解炉 内设置有若干炉墙，相邻炉墙之间设置有螺旋除焦器；所述第一焦油冷凝塔底部一侧设有 热解气进口，底部正下方设有焦油收集槽，底部另一侧设有热解气出口。
[0011] 所述热解炉内顶部设置有固体分布器；所述热解炉内自上而下2/3处至热解炉底 部设置若干炉墙。
[0012] 所述热解炉的外壁设置有火道。
[0013] 所述热解炉侧壁上设置有进气口，炉墙中部设置有若干与进气口相连通的气体分 布器。
[0014] 所述第一焦油冷凝塔内设置有连通至塔顶部的竖直管，竖直管与热解气出口相连 通；所述第一焦油冷凝塔内顶部设有高溫蒸汽喷射器
[0015] 所述第一焦油冷凝塔内设置有带有翅片的蛇管式冷凝器。
[0016] 所述第一冷凝塔内设置有填料。
[0017] 所述真空累进气口处设有真空调节阀。
[0018] 一种提高低阶煤热解焦油产率的方法，将煤加入到热解炉中，通过对火道进行加 热，或者通过进气口通入溫度大于600°C的甲烧、氨气、氮气、一氧化碳、氧气、氮气、高溫水 蒸汽中的一种或几种，作为加热源对煤进行热解，待热解完成后炉墙之间设置的多个螺旋 除焦器对炉内热解完毕的煤进行除焦；煤热解气在真空累的作用下，自热解炉顶部进入旋 风分离器中W除去煤热解气中的固体颗粒，除去固体颗粒的热解气，由第一焦油冷凝塔底 部的热解气进口进入，热解气自底部向上运动，通过带有翅片且内部通入有冷却水、液氨或 甲醇的蛇管式冷凝器和填料，W及与若干溶剂喷淋器喷出的极性溶剂接触，进行传热与吸 收焦油，被吸收或冷凝的焦油在第一焦油冷凝塔中自上而下运动，然后进入第二焦油冷凝 塔进行冷凝，最后进入焦油收集槽。
[0019] 所述极性溶剂为甲醇、丙酬、乙酸乙醋中的一种或几种；定期打开高溫蒸汽喷射器 对冷凝塔内焦油进行清除；热解气出口与真空调节阀连接且通过真空调节阀控制压力范围 为 1000-101325Pa。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0021] 本发明设置真空累，在负压条件下，有利于煤热解产物的逸出，可显著提高低变质 煤热解过程中煤焦油的产率，降低煤热解溫度，能够有效减少热解析出煤焦油发生二次反 应的可能性，从而提高了煤焦油的产率；由于本发明在负压下进行，所W能够加快热解气的 流动，本发明中第一冷凝塔吸收重油，第二冷凝塔吸收轻油，焦油收集槽中收集的煤焦油的 纯度较高。本发明装置简单，价格低。本发明中热解炉不管是内热式还是外热式，由于没有 引入空气，可W使得最终从第二冷凝塔顶部排出的煤气的热值高。另外，本发明在得到高产 率煤焦油的同时，从第二冷凝塔顶部出来的煤气纯度高。
[0022] 本发明由于是在负压下进行，煤热解气自热解炉顶部进入旋风分离器中W除去煤 热解气中的固体颗粒，除去固体颗粒的热解气，由第一焦油冷凝塔底部的热解气进口进入， 热解气自底部向上运动，通过带有翅片且内部通入有冷却水、液氨或甲醇的蛇管式冷凝器 和填料，W及与若干溶剂喷淋器喷出的极性溶剂接触，进行传热与吸收焦油，被吸收或冷凝 的焦油在第一焦油冷凝塔中自上而下运动，然后进入第二焦油冷凝塔进行冷凝，最后进入 焦油收集槽，得到产率较高的煤焦油。本发明的方法特别适用于提高不粘煤或弱粘结性烟 煤热解焦油产率。随着热解过程中压力的降低及有吹扫气存在的热解条件下，热解焦油产 率逐渐增加，在20kPa条件下，焦油产率为9. 6 %，相比常压6. 3 %的焦油收率提高较多。在 负压并有吹扫气热解条件下，相比较常压热解可使煤焦油组成和分布发生变化。负压条件 下，随着热解过程中压力的降低，煤焦油组分中酸性化合物（主要为酪类化合物）逐渐增 多。
[0023] 进一步的，采用带有翅片且内部通入有冷却水、液氨或甲醇的蛇管式冷凝器，能够 充分的将热解气进行冷却，通过在第一焦油冷凝塔内部设置的溶剂喷淋器喷出的极性溶剂 吸收焦油，进一步使煤焦油回收率提高。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的结构示意图； 阳0巧]图2为热解炉结构示意图；
[00%] 图3为第一冷凝塔结构示意图；
[0027] 图4为蛇管式冷凝器示意图；
[0028] 图5为半焦、焦油、热解水和热解气产率随热解压力的变化；
[0029] 图6为焦油的GC-MS总离子色谱图（其中，（a)常压；化)SOkPa;(C)60kPa; (d) 40kPa； (e) 20kPa.)；
[0030] 图7为煤焦油中化合物的组成分布；
[0031] 图中，1、热解炉；2、旋风分离器；3、第一焦油冷凝塔；4、第二焦油冷凝塔；5、真空 累；6、煤料斗；7、固体分布器；8、炉墙；9、螺旋除焦器；10、气体进气分布器；11、进气口； 12、高溫蒸汽喷射器；13、热解气进口；14、焦油收集槽；15、热解气出口；16、真空调节阀； 17、火道；18、蛇管式冷凝器；19、填料；20、溶剂喷淋器；21、翅片。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0033]参见图1，本发明的提高低阶煤热解煤焦油产率装置，包括自左向右依次连接有热 解炉1、旋风分离器2、第一焦油冷凝塔3、第二焦油冷凝塔4和真空累5 ;参见图2,热解炉1 侧壁上设置有进气口 11 ;热解炉1顶部设置有用于加入煤样的煤料斗6,煤样进入热解炉1 后通过在热解炉1顶部设置的固体分布器7进行铺平；热解炉1内自上而下2/3处至热解 炉底部设置有若干炉墙8 ;炉墙8之间设置有多个螺旋除焦器9 ;每个炉墙8中部设置有若 干气体分布器10,气体分布器10与进气口 11相连通。本发明中炉墙起到分布的目的，使煤 热解的更充分。
[0034] 参见图3,所述第一焦油冷凝塔2内顶部设有高溫蒸汽喷射器12,第一焦油冷凝塔 2底部一侧设有热解气进口 13,底部正下方设有焦油收集槽14,底部另一侧设有热解气出 口 15 ;高