一种耦合式粉煤气化热解反应器及工艺的制作方法
【专利摘要】一种耦合式粉煤气化热解反应器及工艺，本发明涉及煤气化和热解技术，解决现有煤制油设备的提油率不高、设备造价高，热能浪费严重、工艺变换困难的技术问题。本发明由气化炉和热解炉组成，气化炉包括：气化炉体、气化反应室、气化激冷室、渣池、渣收集器，所述热解炉包括：热解炉炉体、热解反应室、热解激冷室、分离室。本发明用于煤制油和煤制气技术领域，具有设备结构简单、工艺先进，节能环保、能耗低、热能回收利用率高，煤提油率高，并能根据市场实际情况确定工艺路线的优点。
【专利说明】
一种耦合式粉煤气化热解反应器及工艺
技术领域
[0001]本发明属于煤气化和热解技术领域，具体涉及一种耦合式粉煤气化热解反应器及工艺。
【背景技术】
[0002]国内煤制油技术主要以直接液化或间接液化。直接液化反应条件相对较苛刻，德国老工艺液化压力甚至高达70MPa，现代工艺也在17?30MPa，液化温度420?470°C。煤种适用范围窄，直接液化主要适用于褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤、弱粘煤等年轻煤。出液化反应器的产物组成复杂，液、固两相混合物由于粘度较高，分离相对较困难。直接液化吨煤耗水大于10吨，氢耗量大，一般在6?10%，工艺过程中不仅要补充大量新氢，还需要循环油作供氢溶剂，使装置的生产能力降低。间接液化吨煤耗水大于8吨，油收率低，反应物均为气相，设备体积庞大，投资高，运行费用高；目标产品的选择性较低，合成副产物较多。目前大多数煤制油设备的提油率不高，设备造价费用高，热能回收利用率低，原材料利用率低，热能浪费严重，工艺变换困难，经济效益不明显。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种耦合式粉煤气化热解反应器及工艺，解决现有煤制油设备的提油率不高、设备造价高，热能浪费严重、工艺变换困难的技术问题。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005]—种耦合式粉煤气化热解反应器，由气化炉和热解炉组成，其特征在于:所述气化炉包括:气化炉体、气化反应室、气化激冷室、渣池、渣收集器，在所述气化炉体上至少设置两个煤粉喷嘴，所述气化炉体上设置一组高压氮气进口与所述气化反应室相连，并在与所述气化反应室相连管上开设平衡孔，所述气化反应室与所述气化激冷室相连，所述气化激冷室上设置一次激冷水和二次激冷水，所述气化激冷室与所述渣池相连，所述渣池与所述渣收集罐相连;所述气化反应室壳体为水冷壁结构，循环冷却进水口设置在气化反应室底部壳，循环冷却水出口设置在气化反应室上部;所述热解炉包括:热解炉炉体、热解反应室、热解激冷室、分离室，所述热解反应室顶部设置一个粉煤喷嘴，所述热解反应室中上部设置一个与气化炉相连的合成气喷嘴，所述热解反应室与所述热解激冷室相连，在所述热解激冷室设置两组激冷气进口，所述热解激冷室23与所述分离室相连，所述分离室24底部有排焦口，所述分离室上部有合成气与热解气出口。
[0006]进一步，所述煤粉烧嘴必须两两相对，并安装在同一高度上。
[0007]进一步，所述气化反应室循环冷却水出口设置流量计和密度计。
[0008]进一步，所述气化反应室与壳体之间设置最少两组气化测温点。
[0009]进一步，所述气化激冷室壳体由耐火砖砌筑完成，耐火砖为耐水材料。
[0010]进一步，所述一次激冷水和二次激冷水的喷头至少有两个，喷雾角为120°，喷嘴材质米用inconel 625。
[0011]进一步，所述一次激冷水单喷嘴最大喷雾喷雾粒径不大于110微米，所述二次激冷水单喷嘴最大喷雾喷雾粒径不大于200微米。
[0012]进一步，所述气化炉激冷室合成气出口角度设置成15?75度。
[0013]进一步，所述热解炉的热解反应器由耐火砖砌筑完成。
[0014]进一步，所述合成气喷嘴的轴线与热解反应室进气口水平线的夹角为15?45度，合成气喷嘴与气化炉相连处设置3组以上喷嘴测温点。
[0015]进一步，所述激冷气进口角度为45°。
[0016]进一步，所述分离室与热解激冷室相连处至少设置一组半焦测温点。
[0017]—种耦合式粉煤气化热解反应器工艺，其具体步骤如下:
[0018]①原煤送入研磨和干燥系统，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、温度在100?105°C的煤粉；
[0019]②粉煤由气体输送到气化炉进行高压高温气化(2.0?4.0MPa1400?1600°C )，气化后的高温灰渣和合成气经过一次激冷水激冷，确保合成气温度在1000?1050°C之间，高温渣灰继续经过二次激冷后进渣池，由渣收集罐排出，一次激冷后的高温合成气由合成气喷嘴送入热解炉；
[0020]③由气化产生的高温合成气进入热解炉与磨煤送来的合格的煤粉混合后进行热解，热解温度600?1000 °C，压力2.0?4.0MPa，热解停留时间小于IS;
[0021]④热解后的混合物经过热解激冷室由循环冷却气进行激冷，激冷后温度为350?600°C，压力为 2.0 ?4.0MPa;
[0022]⑤激冷后的混合物经过分离室分离，半焦去半焦输送系统，合成气和热解气去油洗冷却分尚系统。
[0023]本发明用于煤制油和煤制气技术领域，具有设备结构简单、工艺先进，节能环保、能耗低、热能回收利用率高，煤提油率高，并能根据市场实际情况确定工艺路线的优点。
【附图说明】
[0024]图1是一种耦合式粉煤气化热解反应器结构示意图；
[0025]图2是煤粉烧嘴结构示意图；
[0026]图3是高压氮气进口结构示意图；
[0027]图4是一、二次激冷水结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护范围。
[0029]如图1所示，一种耦合式粉煤气化热解反应器，由气化炉I和热解炉2组成，所述气化炉I包括:气化炉体11、气化反应室12、气化激冷室13、渣池14、渣收集器15，在所述气化炉体11上至少设置两个煤粉喷嘴111，所述气化炉体11上设置一组高压氮气进口 112与所述气化反应室12相连，并在与所述气化反应室12相连管上开设平衡孔1121，所述气化反应室12与所述气化激冷室13相连，所述气化激冷室13上设置一次激冷水131和二次激冷水132，对气化后的渣气混合物冷却，所述气化激冷室13与所述渣池14相连，所述渣池14与所述渣收集罐15相连;所述气化反应室12壳体121为水冷壁结构，循环冷却进水口 122设置在气化反应室12底部壳，循环冷却水出口 123设置在气化反应室12上部;所述热解炉2包括:热解炉炉体21、热解反应室22、热解激冷室23、分离室24，所述热解反应室22顶部设置一个粉煤喷嘴221，所述热解反应室22中上部设置一个与气化炉I相连的合成气喷嘴222，所述热解反应室22与所述热解激冷室23相连，在所述热解激冷室23设置两组激冷气进口 231，所述热解激冷室23与所述分离室24相连，所述分离室24底部有排焦口 241，所述分离室24上部有合成气与热解气出口 242。
[0030]所述煤粉烧嘴111必须两两相对，并安装在同一高度上。
[0031]所述气化反应室12循环冷却水出口 123设置流量计和密度计，以检测气化反应室运行时炉温。
[0032]所述气化反应室12与壳体121之间设置最少两组测温点124，以防止反应室泄漏环隙损坏气化炉。
[0033]所述气化激冷室13壳体133由耐火砖砌筑完成，耐火砖为耐水材料。
[0034]所述一次激冷水131和二次激冷水132的喷头至少有两个，喷雾角为120°，喷嘴材质米用inconel 625。
[0035]所述一次激冷水131单喷嘴最大喷雾喷雾粒径不大于110微米，所述二次激冷水132单喷嘴最大喷雾喷雾粒径不大于200微米.
[0036]所述气化炉激冷室13合成气出口134出口角度设置成15?75度，防止气化后的飞灰带入热解炉2。
[0037]所述热解炉2的热解反应器22由耐火砖砌筑完成。
[0038]所述合成气喷嘴222的轴线与热解反应室22进气口水平线的夹角为15?45度，合成气喷嘴222与气化炉I相连处设置3组以上喷嘴测温点135，以保证气化炉去合成气喷嘴温度高于1000°C
[0039]所述激冷气进口231角度为45°，激冷气由冷却后的循环气。
[0040]所述分离室24与热解激冷室23相连处至少设置一组的半焦测温点25，以确保高温半焦激冷后温度。
[0041 ] 一种耦合式粉煤气化热解反应器工艺，其具体步骤如下:
[0042]①原煤送入研磨和干燥系统，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、温度在100?105°C的煤粉；
[0043]②粉煤由气体输送到气化炉I进行高压高温气化(2.0?4.0MPa 1400?1600°C )，气化后的高温灰渣和合成气经过一次激冷水激冷，确保合成气温度在1000?1050°C之间，高温渣灰继续经过二次激冷后进渣池14，由渣收集罐15排出，一次激冷后的高温合成气由合成气喷嘴134送入热解炉2;
[0044]③由气化产生的高温合成气进入热解炉2与磨煤送来的合格的煤粉混合后进行热解，热解温度600?1000 °C，压力2.0?4.0MPa，热解停留时间小于IS;
[0045]④热解后的混合物经过热解激冷室23由循环冷却气进行激冷，激冷后温度为350?600°C，压力为 2.0 ?4.0MPa;
[0046]⑤激冷后的混合物经过分离室24分离，半焦去半焦输送系统，合成气和热解气去油洗冷却分尚系统。
[0047]本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种耦合式粉煤气化热解反应器，由气化炉(1)和热解炉(2)组成，其特征在于:所述气化炉(I)包括:气化炉体(11)、气化反应室(12)、气化激冷室(13)、渣池(14)、渣收集器(15)，在所述气化炉体(11)上至少设置两个煤粉喷嘴(111)，所述气化炉体(11)上设置一组高压氮气进口(112)与所述气化反应室(12)相连，并在与所述气化反应室(12)相连管上开设平衡孔(1121)，所述气化反应室(12)与所述气化激冷室(I3)相连，所述气化激冷室(13)上设置一次激冷水(131)和二次激冷水(132)，所述气化激冷室(13)与所述渣池(14)相连，所述渣池(14)与所述渣收集罐(15)相连;所述气化反应室(12)壳体(121)为水冷壁结构，循环冷却进水口(122)设置在气化反应室(12)底部壳，循环冷却水出口(123)设置在气化反应室(I2)上部;所述热解炉(2)包括:热解炉炉体(21)、热解反应室(22)、热解激冷室(23)、分离室(24)，所述热解反应室(22)顶部设置一个粉煤喷嘴(221)，所述热解反应室(22)中上部设置一个与气化炉(I)相连的合成气喷嘴(222)，所述热解反应室(22)与所述热解激冷室(23)相连，在所述热解激冷室(23)设置两组激冷气进口( 231)，所述热解激冷室(23)与所述分离室(24)相连，所述分离室(24)底部有排焦口(241)，所述分离室(24)上部有合成气与热解气出口(242)。2.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述煤粉烧嘴(111)必须两两相对，并安装在同一高度上。3.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述气化反应室(12)与壳体(121)之间设置至少两组气化测温点(124)。4.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述气化激冷室(13)壳体(133)由耐火砖砌成，耐火砖为耐水材料;所述热解反应器(22)由耐火砖砌成。5.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述一次激冷水(131)和二次激冷水(132)的喷嘴至少有两个，喷雾角为120°，喷嘴材质采用inconel 625;所述一次激冷水(131)单喷嘴最大喷雾粒径不大于110微米，所述二次激冷水(132)单喷嘴最大喷雾粒径不大于200微米。6.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述气化炉激冷室(13)合成气出口(134)角度设置成15?75度。7.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述合成气喷嘴(222)的轴线与热解反应室(22)进气口水平线的夹角为15?45度，合成气喷嘴(222)与气化炉(I)相连处设置3组以上喷嘴测温点(135)。8.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述激冷气进口(231)的角度为45°。9.根据权利要求1所述的耦合式粉煤气化热解反应器，其特征在于:所述分离室(24)与热解激冷室(23)相连处至少设置一组半焦测温点(25)。10.—种使用权利要求1?9所述的耦合式粉煤气化热解反应器的工艺，其具体步骤如下: ①原煤送入研磨和干燥系统，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、温度在100?105°C的煤粉； ②粉煤由气体输送到气化炉进行高压高温气化(2.0?4.0MPa1400?1600°C)，气化后的高温灰渣和合成气经过一次激冷水激冷，确保合成气温度在1000?1050°C之间，高温渣灰继续经过二次激冷后进渣池，由渣收集罐排出，一次激冷后的高温合成气由合成气喷嘴送入热解炉； ③由气化产生的高温合成气进入热解炉与磨煤送来的合格的煤粉混合后进行热解，热解温度600?1000 °C，压力2.0?4.0MPa，热解停留时间小于IS; ④热解后的混合物经过热解激冷室由循环冷却气进行激冷，激冷后温度为350?600°C，压力为2.0 ?4.0MPa; ⑤激冷后的混合物经过分离室分离，半焦去半焦输送系统，合成气和热解气去油洗冷却分尚系统。
【文档编号】C10B53/04GK105861065SQ201610260502
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】安英保, 郑琪, 扶振, 吴壮
【申请人】中美新能源技术研发（山西）有限公司