一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏工艺及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏工艺及装置，属于煤加工领域，该工艺是将煤粉分别送入热载体加热炉和低温干馏炉，将热载体加热炉和低温干馏炉产生的高温煤灰和烟气分离后，分离后的煤灰返回到低温干馏炉中与预热干燥后的粉煤混合加热、快速干馏，低温干馏炉产生的半焦粉一部分作为热载体和高热值燃料返回到热载体加热炉，其余的半焦粉作为产品进行收集；将分离后的惰性烟气和干馏煤气进行转化。本发明具有加压产能大、设备紧凑、热效率高、产品煤气热值高，有效气组份含量高，并能实现多用途利用、产品焦油产率高，且焦油成份好、产品结构调整灵活、设备运行安全可靠、综合能耗和投资低、环保性能好的特点。
【专利说明】
一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏工艺及装置
技术领域
[0001]本发明属于煤加工领域，涉及一种低阶粉煤热解提质加工技术，特别是涉及一种在加压、加氢等一系列工艺条件下，对低阶粉煤进行快速低温干馏工艺和装置。
【背景技术】
[0002]低阶煤(褐煤)属于煤化程度最低的煤种，与其他煤种相比，具有低硫、高挥发、灰分和灰熔点变化大等特征;此外，由于低阶煤具有全水和内水含量高、氢氧含量高、易自燃、发热量低，直接利用效率低，不宜长途输送等特点，长期被视为劣质煤种，开发利用受到很大程度的限制，目前作为坑口电厂和坑口气化原料。
[0003]通过低温干馏可以使品质差，利用价值低的低阶煤得到用途广泛的产品。通过在隔绝空气(非氧化氛围下)条件下将低阶煤加热，使煤发生轻度热解反应，最终使煤中富氢部分产物以优质液态和气态的能源或化工原料产出。半焦产品可用作高炉喷吹料、烧结粉焦和铁合金用焦粉，也可以加工成无烟燃料或作为合成气原料，由于自身发热量也大大提高，也可以燃烧发电；干馏气可作为城市煤气、工业燃料，可用于发电，也可用作工业原料，例如转化制氢等;低温干馏煤焦油可加工为发动机燃料、酚类和芳烃，酚用于生产塑料、合成纤维、医药等产品，蜡类可用于生产表面活性剂和洗涤剂的原料，可以满足不同用户的需要。
[0004]低温干馏技术按照供热方式可分为外热式和内热式。
[0005]外热式是指供给原料煤的热量是由设备外部传入，但由于原料煤的导热系数较小，导致靠近加热设备的煤料温度较高，离加热设备较远处煤料的温度较低，不均匀的煤料温度分布导致半焦产品质量不稳定；另外，过高的温度还将导致焦油、挥发份的二次热解，降低焦油的产率。
[0006]内热式是指借助热载体把热量传递给原料煤，相比外热式干馏技术，具有以下优占.V.1.热载体直接加热原料煤，热效率高，消耗热量较低；
2.加热过程均匀，消除局部过热情况，产品质量稳定；
3.干馏设备内部相比较外热式结构简化。
[0007]鉴于以上原因，近些年，依据外热式开发低温干馏技术的应用较少，内热式低温干馏方式应用较为广泛。
[0008]内热式低温干馏技术按照热载体类型的不同，又可分为气体热载体和固体热载体两种:气体热载体式是指气体热载体直接进入干馏设备内，穿过干馏原料煤层，把热量传导到煤料层。通常气体热载体所用气体一般是燃烧后的高温烟气；固体热载体式是指热载体与干馏煤料相互混合，热载体将热量传导给煤料，将干馏煤料加热进行干馏过程，一般固体热载体选用热的半焦或者其它固体物料。
[0009]相比较固体热载体，气体热载体方式具有以下缺点:
1.由于气体热载体必须穿过干馏煤料层，要求煤料层要有足够的透气性，并要求气流分布均匀，所以要求干馏原料煤要有一定的块度，价格成本高于原煤，相对粉煤成本较高，对原料煤的适应较差；
2.气体热载体与干馏物料直接接触，导致其稀释了低温干馏过程的气态产物，使得气体体积增大，增大了处理设备的容积和输送动力消耗。
[0010]此外常规低温干馏工艺的不足之处还表现在:
1.多采用常压条件下进行，一方面生产强度较低，处理能力、规模较小难以大型化，设备、管道尺寸和容积、动力输送消耗较大;另一方面产品焦油品质较差，半焦产品质量、强度不达标，干馏煤中有效组份含量较低，热值较低；
2.产品半焦多采用水封冷却出焦方式，生产过程中产生大量的熄焦高温废水，同时向大气中发出大量有毒有害的气体，造成环境污染;半焦从水中捞出后，需要消耗大量煤气燃烧烘干半焦，再次造成资源浪费;湿法干焦致使产品半焦含水量较高；
3.粉煤干燥、输送过程中，经常发生爆炸事故，装置安全性较差；
4.工艺装置不能有效的实现本装置内部外排的尾气、副产的热量等工艺能量的综合合理回用，装置能耗较高，部分后续产品加工的原辅料不能实现自给供应，需要外购，增加了装置的运营成本；
5.工艺装置操作不能根据产品的市场变化灵活调整各项产品的收率调整，操作弹性较小，市场适应性较差；
6.工艺装置污染较为严重，不能实现煤炭的清洁，高效、合理利用加工。
【发明内容】
[0011]为了解决上述低温干馏工艺方法中存在的各种问题，本发明公开了一种适用于高含水、高灰含量、高灰熔点的低阶粉煤(褐煤)的低阶粉煤加氢加压快速低温干馏工艺及装置，具有加压产能大、设备紧凑、热效率高、产品煤气热值高，有效气组份含量高，并能实现多用途利用、产品焦油产率高，且焦油成份好、产品结构调整灵活、设备运行安全可靠、综合能耗和投资低、环保性能好的特点。
[0012]本发明通过热载体加热炉和低温干馏炉耦合的方式，将一部分预热干燥后的粉煤借助富氧空气/氧气的流化作用，在热载体加热炉内燃烧产生高温灰渣和高温富含0)2、他的惰性烟气；另一部分预热干燥后的粉煤进入低温干馏炉进行干馏，产生半焦粉、高温灰渣和干馏煤气，产生的燃烧热值较高的半焦粉一部分作为产品进行销售，另一部分半焦粉因燃烧热值较高进入到热载体加热炉，既可以作为循环物料、固体热载体，又可以作为炉膛燃料，强化热载体加热炉的流化、传质、传热效果，热载体加热炉和低温干馏炉内的高温灰渣作为固体热载体经回收进入低温干馏炉中与原料粉煤混合加热;热载体加热炉中产生的高温富含CO2、N2的惰性烟气不与干馏物料直接接触，而是通过多次热交换的方式回收热量，分别用于原、辅料预热、干燥、副产蒸汽、煤仓冲压、输送载气等用途，进而降低能耗;低温干馏炉中产生的干馏煤气分别通过冷却分离器，焦油捕集器分离煤气中的产品焦油;脱除焦油后的煤气通过变换，脱硫、脱碳净化后，提取氢气后，可以作为本装置的低温干馏过程中的原料氢气，还可以作为产品焦油加氢精制和加氢改质用氢，提氢后的干馏煤气可用于民用煤气，或者化工产品加工原料使用。低温干馏过程通过本发明的工艺和装置能够实现快速热解，通过降低气固返混可以解决由于二次热解而导致液体产品减少的问题，干馏过程中通入本发明工艺和装置自给的氢气，可以提高产品焦油品质。干馏产生的煤气产品提取焦油后，一部分可以作为低温干馏炉反应温度的控制手段配入低温干馏炉，另一部分煤气进一步净化后提氢后，一部分氢气可以用来满足本发明工艺和装置的氢气用量;另一部分氢气可以用做本发明中的干馏产品焦油后续加氢精制和加氢改质加工使用，生产轻质燃料油产品。另外，本发明的工艺和装置针对低温干馏过程在固固传热、干燥预热、气固冷却、固渣可控性连续密封输送等方面都进行了优化和加强。
[0013]本发明的技术方案是这样实现的:
一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏工艺，一部分预热干燥后的粉煤进入到热载体加热炉，在富氧空气/氧气的助燃、流化作用下参与燃烧，另一部分预热干燥后的粉煤直接进入低温干馏炉参与热解;热载体加热炉产生的高温煤灰和烟气经气固分离后，分离下来的高温煤灰作为循环热载体进入低温干馏炉，与预热干燥后的粉煤混合加热，在氢气的参与下实现粉煤在500-650°C、加压、加氢条件下的快速干馏;低温干馏炉产生的半焦粉一部分作为热载体和高热值燃料返回到热载体加热炉，其余的半焦粉作为产品进行收集;低温干馏炉产生的干馏煤气经气固分离后，分离下来的高温灰渣作为循环热源进入低温干馏炉参与干馏过程，分离下来的干馏煤气经处理得到产品焦油、氢气、民用煤气中的一种或多种。
[0014]作为一种优选实施方式，热载体加热炉上设有上下两个富氧空气/氧气进口，热载体加热炉中粉煤和两个富氧空气/氧气进口位于热载体加热炉的下部，且两个富氧空气/氧气进口均位于粉煤进口的下方;低温干馏炉中分离下来的高温灰渣的进口位于粉煤进口的上方，粉煤进口位于氢气进口的上方。
[0015]本发明还公开了一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏装置，包括:粉煤预热干燥器、粉煤输煤给料系统、热载体加热炉、低温干馏炉、连续排渣系统、半焦粉冷却系统、流动式密封输料装置、气固分离器组I和Π;在粉煤预热干燥器上设有粉煤进口、烟气出口和灰渣出口，粉煤预热干燥器的灰渣出口通过粉煤输煤给料系统与热载体加热炉的粉煤进口连通，热载体加热炉上还设有进气口、烟气出口、循环半焦粉进口、灰渣出口，热载体加热炉的灰渣出口与连续排渣系统连通，热载体加热炉的烟气出口与气固分离器组I的烟气进口连通，气固分离器组I的烟气出口与换热组件连通，气固分离器组I底部的灰渣出口与低温干馏炉的第一灰渣进口连通，热载体加热炉的循环半焦粉进口通过流动式密封输料装置与低温干馏炉的循环半焦粉出口连通，低温干馏炉上还设有进料口、第二灰渣进口、烟气出口、氢气进口和卸料口，低温干馏炉的进料口与粉煤输煤给料系统连通，低温干馏炉的烟气出口与气固分离器组Π的烟气进口连通，气固分离器组Π的干馏煤气出口与煤气处理单元连通，气固分离器组Π的灰渣出口与低温干馏炉的第二灰渣进口连通，低温干馏炉的卸料口与半焦粉冷却系统连通。
[0016]作为一种优选实施方式，热载体加热炉底部设有布风板，在热载体加热炉侧壁上设有上下两个进气口，两个进气口分别位于布风板的上下两侧，热载体加热炉上的粉煤进口位于两个进气口的上方;低温干馏炉上对称设有第一进料口和第二进料口，低温干馏炉自上而下由粉煤热载体混合加热段、低温干馏段和产品收集段三部分组成，第一灰渣进口、第二灰渣进口、第一进料口和第二进料口位于粉煤热载体混合加热段，且粉煤热载体混合加热段内设有用于分散、混合物料的挡板，第一灰渣进口和第二灰渣进口位于第一进料口和第二进料口的上方，氢气进口位于低温干馏段，低温干馏炉的循环半焦粉出口位于产品收集段。
[0017]作为一种优选实施方式，热载体加热炉上的循环半焦粉进口位于低温干馏炉的循环半焦粉出口的上方，流动式密封输料装置与水平面的夹角为30-60°，并在流动式密封输料装置上设有氧气分析仪表联锁紧急关闭装置。
[0018]作为一种优选实施方式，所述粉煤输煤给料系统是由依次连通的粉煤储仓、粉煤变压仓和粉煤给料仓组成的，粉煤预热干燥器的灰渣出口与粉煤储仓的灰渣进口连通，粉煤给料仓的出料口与热载体加热炉的粉煤进口连通。所述粉煤输煤给料系统中所用的冲压气和粉煤载气均回用热载体加热炉燃烧后的烟气;也可以采用本发明中配套的富氧空气/氧气发生装置(或空分装置)副产的氮气作为粉煤冲压气和/或载气。当然，具体设置视具体工艺配置规格情况而定，并不仅限于所列举选用的烟气。
[0019]作为一种优选实施方式，所述换热组件包括依次连通的烟气换热器、循环气预热器、氢气预热器和富氧空气预热器构成的，烟气换热器的烟气进口与气固分离器组I的烟气出口连通。
[0020]作为一种优选实施方式，所述煤气处理单元包括焦油分离器和焦油捕集器，气固分离器组Π的干馏煤气出口与焦油分离器的进气口连通，焦油分离器的出气口与焦油捕集器的进气口连通，焦油分离器和焦油捕集器的焦油出口与焦油产品深加工单元相连接，焦油捕集器的出气口与煤气处理单元相连接。
[0021 ]优选地，低阶粉煤加氢加压快速低温干馏装置还包括原料粉煤气固分离器组，原料粉煤气固分离器组的进料口与粉煤预热干燥器的烟气出口连通，原料粉煤气固分离器组的烟气出口与大气相通，原料粉煤气固分离器组的出料口与粉煤储仓的灰渣进口连通。
[0022]较佳地，热载体加热炉的炉壁是由从外及内依次是承压外壳、绝热材料、耐磨材料三层材质复合而成的，外部承压外壳可采用碳钢材质。当然，本装置中的其他设备也可以采用这种或类似的结构形式。
[0023]本发明中的连续排渣系统和半焦粉冷却系统可以有多种现有技术实现。作为一种优选地连续排渣系统可以包括灰渣变压仓、灰渣冷却器、灰渣分离器、灰渣惰气风机、灰渣惰气换热器，灰渣变压仓的进料口与热载体加热炉的灰渣出口连通;灰渣冷却器的进料口与灰渣变压仓的出料口连通;灰渣分离器的烟气进口与灰渣冷却器的烟气出口连通，灰渣分离器的出料口与灰渣冷却器的返料进口连通;灰渣惰气风机的进气口与惰性气体气源连通，灰渣惰气风机的出气口与灰渣冷却器的惰性气体进口连通;灰渣惰气换热器的惰性气体进口与灰渣分离器的惰性气体出口连通，灰渣惰气换热器的惰性气体出口与灰渣惰气风机的进气口连通。而半焦粉冷却系统也可以采用类似设计，包括半焦粉变压仓、半焦粉冷却器、半焦粉分离器、产品惰气风机、产品惰气换热器，半焦粉变压仓的进料口与低温干馏炉的卸料口连通;半焦粉冷却器的进料口与半焦粉变压仓的出料口连通;半焦粉分离器的烟气进口与半焦粉冷却器的烟气出口连通，半焦粉分离器的出料口与半焦粉冷却器的返料进口连通;产品惰气风机的进气口与惰性气体气源连通，产品惰气风机的出气口与半焦粉冷却器的惰性气体进口连通;产品惰气换热器的惰性气体进口与半焦粉分离器的惰性气体出口连通，产品惰气换热器的惰性气体出口与产品惰气风机的进气口连通。灰渣或半焦粉由渣口顺重力场方向沿挡板通道下落，从灰渣冷却器或半焦粉冷却器底部进入的低温惰性气体作为流化风和冷却介质沿挡板通道逆重力场而上，气固之间产生接触式换热，从而降低了灰渣或者半焦粉产品的温度，吸收了热量的惰性气体通过灰渣或半焦粉分离器脱除气相中夹带颗粒后将热量传递给脱盐水产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由灰渣惰气风机或产品惰气风机鼓入灰渣或半焦粉冷却器继续冷却灰渣或者半焦粉，继续完成冷却循环。还可以在灰渣冷却器和半焦粉冷却器内分别设有挡板，该挡板可以是直板、圆弧板或折弯板等形状;这种设计不仅增加了气固的停留时间，而且挡板通道内气流扰动得到强化，传热系数较大，进而提高了固体颗粒的冷却效果，另外这种惰性气体冷却灰渣或半焦粉的方式，克服了长期以来出炉的灰渣或半焦直接用水冷却所带来的半焦产品含水量高，增加运输成本的同时还需要另外干燥;耗水量大;冷渣水或冷焦水环境污染问题没法根本解决等问题。另外，采用惰性气体冷却半焦粉的技术，可提高产品半焦的品质，预期可节能(10-15)%，理论水耗可减少30%以上，半焦含水可减少到(3-5)%以下，半焦收率将提高(3-4)%左右。如果综合考虑带水运输费用，节能效益、环境效益和经济效益将十分显著。灰渣或者半焦粉冷却器的惰性冷却介质可以是本发明工艺中配套的富氧空气(或氧气)发生装置(或空分)副产的冷氮气，也可以回用本发明工艺中冷却后的烟气。
[0024]在本发明中，通过提高工艺、装置的压力，可以提高气固间、固固间传热系数;减小设备尺寸、装置规模，钢材消耗和后序气体压缩输送功耗。装置内部无移动部件，内附设绝热、耐磨两层衬里，外部承压外壳可采用碳钢材质。50-100循环倍率，混合均匀，近乎恒温操作。
[0025]在本发明中，由于采用气体热载体和固体热载体相结合的原理进行设计，并且气体热载体的热量利用方式不是采取常规低温干馏技术直接接触式的加热方式，而是通过将高温烟气载气(包括循环干馏煤气、原料氢气、富氧空气/氧气及原料粉煤等低温干馏的原、辅料)间接预热，既实现了高温烟气的能量综合回收利用，降低了发明的能耗，同时避免了常规气体热载体低温干馏技术热载体烟气对于干馏煤气的稀释过程，干馏煤气热值较低等诸多问题的发生，所以本发明的热载体加热炉既可用选用空气，又可以选用纯氧气进行配置，富氧空气/氧气作为热载体加热炉的助燃剂和流化气体，从热载体加热炉的中下部(燃烧段)和底部通入。
[0026]在本发明中，粉煤预热干燥器采用的是流化床直接加热方式，其中来自热载体加热炉燃烧产生的富含(》2、犯的惰性烟气既是加热干燥气体，又是流化气体;该烟气通过多次换热降温，将粉煤预热干燥器中原料粉煤的温度控制在100-200°C之间，具体温度数值依据不同低阶煤的特性确定，这样可以保证干燥是一个物理过程，既脱除了水分，又避免了粉煤中的挥发份和焦油析出和生成。粉煤预热干燥器正压操作，避免空气漏入;将粉煤预热干燥器中的含氧量控制在较低水平;加之来自热载体加热炉的燃烧后的烟气属于惰性气体，以上诸多因素决定本发明中的预热干燥器不具备粉煤爆炸条件，相比较其它设备具有较高的安全性。粉煤预热干燥器排放的气体主要是含有一定量水蒸汽的惰性热烟气，并无煤裂解或者热解分解的有机物或者其它有害气体污染物，对环境友好。预热干燥器出口烟气可根据工艺要求增设多级气固分离装置。
[0027]在本发明中，烟气预热后的富氧空气/氧气一部分作为助燃剂从热载体加热炉中下部通入;另一部分作为流化气体从热载体加热炉底部风室通入，通过布风板(可以采用风帽型布气、密孔板型布气等形式)流化热载体加热炉内物料。为保证热载体加热炉内部建立良好的气固流化状态，防止固渣炉内累积，在其底部设有灰渣出口，连续外排大颗粒灰渣。
[0028]在本发明中，热载体加热炉中的原料包括原料粉煤，和通过流动式密封输料装置从低温干馏炉循环回来的半焦粉，由于半焦粉相比较原料粉煤热值较高，增加循环返回的半焦粉量可以减少热载体加热炉的原料粉煤的消耗，从而可以提高低温干馏焦油、干馏煤气产品量，降低半焦粉产品量;相应地，也可以通过减少循环半焦粉返回量，以增加半焦粉产品量，减少煤焦油、干馏煤气产量。产品结构灵活调整优势明显，可以适应波动的市场环境下对产品的需求变化。
[0029]在本发明中，低温干馏炉自上而下由粉煤热载体混合加热段、低温干馏段和产品收集段三部分组成。来自热载体加热炉的高温灰渣与原料粉煤的强烈均匀混合加热过程，是通过在粉煤热载体混合加热段设置多组挡板实现的，粉煤、高温灰渣在重力场的作用下高速下落，通过挡板的作用发生多次的分散、混合过程后，强化了气固、固固传热效果，固体热载体高温灰渣同原料粉煤之间快速、有效的预混换热，使得粉煤可以快速被加热，进入低温干馏阶段，并在低温干馏阶段通入氢气(氢气可以由本发明后序工段提供)。其优势特点为:一方面，由于粉煤在重力场作用下快速下落，停留时间较短，气固返混较弱，仅以数秒钟就可以完成快速干馏，同时反应温度较低，就可以避免干馏产品焦油发生二次热解反应，从而避免影响焦油产品的收率;另一方面，粉煤在氢气氛围下快速干馏，可以最大程度的从粉煤中获取苯、甲苯、二甲苯和酚类等液态轻质芳烃和轻质油，同时可以得到富甲烷的高热值煤气，与传统低温干馏技术相比，由于氢气的参与，本发明的低温干馏炉段的液态产率高达16-26%，其中轻质组份又占很大比例，品质较高，可以实现气相、液相和固相产品产率、品质的优化。低温干馏段反应生成的半焦粉掉落至半焦粉收集段，一部分半焦粉可以加热热载体，循环返回热载体加热炉为燃烧提供热量;另一部分的半焦粉作为产品排出后，经冷却系统冷却处理后外运。
[0030]在本发明中，低温干馏炉原料粉煤的加料采用对置式进料，保证干馏粉煤与高温热渣均匀给料混合加热。
[0031]在本发明中，低温干馏炉的温度控制，分别通过调整富氧空气/纯氧量以调整加热热载体热源(高温灰渣和高温富含C02、N2的惰性烟气)温度的间接调整方式和/或采用回用循环低温干馏炉中的高温灰渣和干馏煤气直接温度调节的方式，实现本发明干馏过程对温度操作的灵活性，保证产品的质量。
[0032]在本发明中，热载体加热炉燃烧产生的高温富含C02、N2的惰性烟气，在本发明中该烟气与低温干馏物料换热方式属于间接换热，不属于直接接触式换热，相比较传统气体热载体式低温干馏过程，具有干馏煤气成分好，甲烷、氢气、CO及其它烃类等有效成分含量高，气体热值及利用价值较高;处理设备紧凑;输送设备动力消耗较低等优点。
[0033]在本发明中，热载体加热炉燃烧产生的高温富含C02、N2的惰性烟气，经过加压后用于粉煤变压仓等需要变压设备的充压气，还用作原料粉煤密相输送的载气，实现带压输送固体，具有安全性和可靠性。
[0034]在本发明中，流动式密封输料装置采用的是非机械式方式，在流动式密封输料装置上设有氧气分析仪表联锁紧急关闭装置，流动式密封输料装置与水平面的夹角为30-60°，并热载体加热炉上的循环半焦粉进口位于低温干馏炉的循环半焦粉出口的上方。本装置内无任何机械转动部件，机构简单、坚固耐用无需备件、能够根据循环回路压力变化自动平衡固体颗粒循环量大小、运行可靠的特点，相比较机械式输料装置更适用于高温、高压条件下，阀内流经又是固体颗粒的操作条件。其在本发明中的作用为:一是循环物料从装置一侧连续稳定的返回另一侧装置;二是循环物料可以防止装置内高压烟气、氧气反串进入另一侧造成烟气短路，破坏装置内部正常气固两相流动，以及炉内正常的燃烧和传热;三是在流动式密封输料装置上设有氧气分析仪表联锁紧急关闭装置，可以防止非正常工况时(包括流动式密封输料装置意外失效时)氧气逆向窜入非燃烧区域时，紧急切断工艺物料，避免发生爆炸的可能性，为本发明装置提供多重保护，提高了发明装置的安全性；四是具有灵活的调节和控制循环物料量的能力，保证本发明装置的运行效率和安全性。
[0035]本发明中的气固分离设备，可以根据具体生产要求串联多级气固分离器。综合考虑工艺压力、温度等因素，气固分离器种类或方式可有多种选择，例如热载体加热炉出口烟气和灰渣的分离可以选择耐高温、高压的陶瓷过滤器或金属合金过滤器，不必拘泥于本发明。
[0036]本发明中，分离过焦油产品的干馏煤气，通过后序工段，包括变换、冷却、净化，提氢工段后，氢气用于本装置使用和焦油后续产品的深加工;提氢后的工艺气作为本装置的加热燃料，例如加压后返回热载体加热炉作为燃料气使用，或者作为民用煤气，也可以作为化工产品合成的原料气。
[0037]富氢气氛围下低温干馏所用原料氢气、焦油加氢精制和加氢改质用氢皆为本发明工艺和装置下提取煤种富氢组份原料干馏后分离自给。在本发明中，通过回用干馏产生的半焦粉和高热值煤气作为洁净燃料，既可以减少直接燃烧原料粉煤造成的环境污染和能源浪费，又增加了产品产量，从而实现了煤炭资源的洁净、高效、合理综合加工应用。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本发明实施例的工艺和装置示意图。
[0040]图2为图1热载体加热炉的M-M截面剖视图。
[0041 ]图中:1.原料粉煤气固分离器组;2.粉煤预热干燥器;3.粉煤储仓;4.粉煤变压仓；
5.粉煤给料仓;6.灰渣变压仓;7.半焦粉变压仓;8.富氧空气(氧气)预热器;9.焦油分离器；10.循环气预热器;11.循环气增压机;12.氢气预热器;13.半焦粉分离器;14.低温干馏炉布风板；15.布风板；16.焦油捕集器；17.产品惰气换热器；18.产品惰气风机；19.灰渣惰气换热器;20.灰渣分离器;21.灰渣惰气风机;22.气固分离器组I; 23.烟气换热器;24.气固分离器组Π ; 25.载气增压机;26.半焦粉冷却器;27.灰渣冷却器;28.热载体加热炉；29.低温干馏炉;30.循环干馏煤气增压机;V12.氧气分析仪表联锁紧急关闭装置;281.承压外壳;282.绝热材料;283.耐磨材料;284.流体通道。
【具体实施方式】
[0042]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
[0043]如图1所示的低阶粉煤加氢加压快速低温干馏装置，包括:粉煤预热干燥器2、粉煤输煤给料系统、热载体加热炉28、低温干馏炉29、连续排渣系统、半焦粉冷却系统、流动式密封输料装置、气固分离器组122和气固分离器组Π 24;其中:在粉煤预热干燥器2上设有粉煤进口、烟气出口和灰渣出口，粉煤预热干燥器2的灰渣出口通过粉煤输煤给料系统与热载体加热炉28的粉煤进口连通，其中，所述粉煤输煤给料系统是由依次连通的粉煤储仓3、粉煤变压仓4和粉煤给料仓5组成的，粉煤预热干燥器2的灰渣出口与粉煤储仓3的灰渣进口连通，粉煤给料仓5的出料口与热载体加热炉28的粉煤进口连通，热载体加热炉28底部设有布风板15，在热载体加热炉28侧壁上设有上下两个进气口，两个进气口分别位于布风板15的上下两侧，热载体加热炉28上的粉煤进口位于两个进气口的上方;热载体加热炉28上还设有烟气出口、循环半焦粉进口、灰渣出口，热载体加热炉28的灰渣出口与连续排渣系统连通，热载体加热炉28的烟气出口与气固分离器组122的烟气进口连通，气固分离器组122的烟气出口与换热组件连通，其中，所述换热组件包括依次连通的烟气换热器23、循环气预热器10、氢气预热器12和富氧空气(氧气)预热器8，烟气换热器23的烟气进口与气固分离器组122的烟气出口连通，气固分离器组122底部的灰渣出口与低温干馏炉29的第一灰渣进口连通，低温干馏炉29自上而下由粉煤热载体混合加热段、低温干馏段和产品收集段三部分组成，烟气出口、第一灰渣进口、第二灰渣进口、第一进料口和第二进料口位于粉煤热载体混合加热段，且粉煤热载体混合加热段内设有用于分散、混合物料的挡板，第一灰渣进口和第二灰渣进口位于第一进料口和第二进料口的上方，且第一灰渣进口和第二灰渣进口对称布置，第一进料口和第二进料口对称布置，第一进料口和第二进料口分别与粉煤输煤给料系统连通，氢气进口位于低温干馏段，低温干馏炉29的循环半焦粉出口和卸料口位于产品收集段;热载体加热炉28的循环半焦粉进口通过流动式密封输料装置与低温干馏炉29的循环半焦粉出口连通，且热载体加热炉28上的循环半焦粉进口高于低温干馏炉29的循环半焦粉出口，流动式密封输料装置与水平面的夹角为30°，并在流动式密封输料装置上设有氧气分析仪表联锁紧急关闭装置，低温干馏炉29的卸料口与半焦粉冷却系统连通，低温干馏炉29的烟气出口与气固分离器组Π 24的烟气进口连通，气固分离器组Π 24的灰渣出口与低温干馏炉29的第二灰渣进口连通，气固分离器组Π 24的干馏煤气出口与煤气处理单元连通，所述煤气处理单元包括焦油分离器9和焦油捕集器16，气固分离器组Π 24的干馏煤气出口与焦油分离器9的进气口连通，焦油分离器9的出气口与焦油捕集器16的进气口连通，焦油分离器9和焦油捕集器16的焦油出口排出的焦油通过焦油产品深加工转成焦油深加工产品，焦油捕集器16出气口输出的干馏煤气经过变换、冷却、净化、PSA提氢得到原料氢气，将氢气再处理又有不同的用途。
[0044]其中，热载体加热炉28是由从外及内依次是承压外壳281、绝热材料282、耐磨材料283三层材质复合而成的炉壁，炉壁所围形成的空腔为流体通道284。
[0045]连续排渣系统包括灰渣变压仓6、内设挡板的灰渣冷却器27、灰渣分离器20、灰渣惰气风机21、灰渣惰气换热器19，灰渣变压仓6的进料口与热载体加热炉28的灰渣出口连通;灰渣冷却器27的进料口与灰渣变压仓6的出料口连通;灰渣分离器20的烟气进口与灰渣冷却器27的烟气出口连通，灰渣分离器20的出料口与灰渣冷却器27的返料进口连通;灰渣惰气风机21的进气口与惰性气体气源连通，灰渣惰气风机21的出气口与灰渣冷却器27的惰性气体进口连通;灰渣惰气换热器19的惰性气体进口与灰渣分离器20的惰性气体出口连通，灰渣惰气换热器19的惰性气体出口与灰渣惰气风机21的进气口连通.半焦粉冷却系统包括半焦粉变压仓7、内设挡板的半焦粉冷却器26、半焦粉分离器13、产品惰气风机18、产品惰气换热器17，半焦粉变压仓7的进料口与低温干馏炉29的卸料口连通;半焦粉冷却器26的进料口与半焦粉变压仓7的出料口连通;半焦粉分离器13的烟气进口与半焦粉冷却器26的烟气出口连通，半焦粉分离器13的出料口与半焦粉冷却器26的返料进口连通;产品惰气风机18的进气口与惰性气体气源连通，产品惰气风机18的出气口与半焦粉冷却器26的惰性气体进口连通;产品惰气换热器17的惰性气体进口与半焦粉分离器13的惰性气体出口连通，产品惰气换热器17的惰性气体出口与产品惰气风机18的进气口连通。
[0046]粉煤首先在粉煤预热干燥器2中进行预热干燥(100-200)°C，干燥后的粉煤连同经过原料粉煤气固分离器I分离下来的烟气中夹带的原料粉煤送入加压输煤系统；加压输煤系统由粉煤储仓3、粉煤变压仓4和粉煤给料仓5组成，通过煤粉变压仓4升、降压操作，实现煤粉从低压到高压的连续输送;原料粉煤采用经过载气增压机25加压的来自热载体加热炉28燃烧后的惰性烟气(开工时采用氮气)进行冲压和密相输送进入热载体加热炉28和低温干馏炉29，对应的给煤管线上可以开设多个通道，各个通道的进煤量可以通过流量测量及调节阀实现流量的单独控制，上述加压输煤系统通过可编程控制系统(PLC)按照热载体加热炉28及低温干馏炉29的操作程序要求控制。
[0047]粉煤和经过惰性烟气预热后的富氧空气/氧气通过不同管道进入热载体加热炉28，其中，一部分富氧空气/氧气作为流化气体，从热载体加热炉28底部布风板15的下方的进气口进入到热载体加热炉28，流化炉内物料；另一部分富氧空气/氧气作为助燃剂，从热载体加热炉28底部布风板15的上方的进气口进入到热载体加热炉28参与燃烧;燃烧产生的大颗粒灰渣由热载体加热炉28底部的灰渣出口排入相连的连续排渣系统;热载体加热炉28燃烧后的高温烟气和灰渣经过气固分离器组122分离，分离下来的高温烟气经过烟气换热器23、循环气预热器10、氢气预热器12和富氧空气(氧气)预热器8的分段、分级热量回收利用后，作为原料粉煤的预热干燥、输送载气和冲压气体使用;分离下来的高温灰渣作为低温干馏热载体送入低温干馏炉29;
高温热载体灰渣和原料粉煤由低温干馏炉29上部粉煤热载体混合加热段对置进料，通过内设的挡板实现固固快速强烈混合加热，在重力场的作用下快速下落，通过在低温干馏炉29上设置氢气管道实现粉煤在氢气氛围中快速低温干馏过程，以提高液态产品的产率，成倍的增加轻质芳香族化合物的比例，提高焦油产品的品质，其中该氢气来自后序PSA提氢装置，经过加压、氢气预热器12预热后参与干馏过程;低温干馏炉29低温干馏段设置有多组干馏过程温度控制调节管线，使用冷循环干馏煤气通过温度调节阀实现低温干馏过程温度(500-650)°C的均匀、直接控制；低温干馏炉29产品收集段的循环半焦粉出口通过流动式密封输料装置与热载体加热炉28的循环半焦粉进口相连接，将半焦粉和加热载体循环输送回热载体加热炉28;流动式密封输料装置上设有氧气分析仪表联锁紧急关闭装置V12，当氧含量超标、系统故障、流动式密封输料装置不能正常运行等非正常工艺条件情况下，紧急切断工艺介质，防止含氧气体窜入非氧区域引发不安全事故的发生;低温干馏炉29产品收集段的卸料口与半焦粉冷却系统连通，用于连续外排产品半焦粉;低温干馏过程中产生的干馏气相产品通过与低温干馏炉29相连的气固分离器组Π 24进行气固相分离，分离下来的高温灰渣作为热载体返送回低温干馏炉29;分离出的气相首先经过焦油分离器9通过与脱盐水间接换热分离气相中的焦油产品，同时副产蒸汽，分离的干馏煤气继续经过焦油捕集器16进行焦油二次精分离，分离下的焦油连同焦油分离器9分离下的焦油汇总进入焦油产品深加工工序；回收了焦油产品的干馏煤气分两部分使用:
一部分作为冷循环煤气经过循环气增压机11加压后分两部分使用，一部分作为低温干馏过程的温度控制气体，另一部分经过循环气预热器10加热后作为气固分离器组122向低温干馏炉29输送灰渣时的气使用；
另一部分干馏煤气经过变换、冷却、净化、PSA提氢等工序处理后得到原料氢气，所得原料氢气经过加压后分两部分使用，一部分通过氢气预热器12加热后参与低温干馏炉29的加氢快速低温干馏过程;另一部分送往焦油产品深加工工序参与焦油加氢精制和加氢改质过程;分离氢气后的富含甲烷等组份的煤气一部分经过循环干馏煤气增压机30加压后作为高热值燃料气为热载体加压炉28提供热量，可减少燃烧粉煤和半焦粉的消耗，增加产品产量；另一部分加工原料送往化工产品加工工序。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏工艺，其特征在于:一部分预热干燥后的粉煤进入到热载体加热炉，在富氧空气/氧气的助燃、流化作用下参与燃烧，另一部分预热干燥后的粉煤直接进入低温干馏炉参与热解;热载体加热炉产生的高温煤灰和烟气经气固分离后，分离下来的高温煤灰作为循环热载体进入低温干馏炉，与预热干燥后的粉煤混合加热，在氢气的参与下实现粉煤在500-650°C、加压、加氢条件下的快速干馏;低温干馏炉产生的半焦粉一部分作为热载体和高热值燃料返回到热载体加热炉，其余的半焦粉作为产品进行收集;低温干馏炉产生的干馏煤气经气固分离后，分离下来的高温灰渣作为循环热源进入低温干馏炉参与干馏过程，分离下来的干馏煤气经处理得到产品焦油、氢气、民用煤气中的一种或多种。2.如权利要求1所述的加氢加压快速低温干馏工艺，其特征在于:热载体加热炉上设有上下两个富氧空气/氧气进口，热载体加热炉中粉煤和两个富氧空气/氧气进口位于热载体加热炉的下部，且两个富氧空气/氧气进口均位于粉煤进口的下方;低温干馏炉中分离下来的高温灰渣的进口位于粉煤进口的上方，粉煤进口位于氢气进口的上方。3.一种低阶粉煤加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于，包括:粉煤预热干燥器、粉煤输煤给料系统、热载体加热炉、低温干馏炉、连续排渣系统、半焦粉冷却系统、流动式密封输料装置、气固分离器组I和Π ;在粉煤预热干燥器上设有粉煤进口、烟气出口和灰渣出口，粉煤预热干燥器的灰渣出口通过粉煤输煤给料系统与热载体加热炉的粉煤进口连通，热载体加热炉上还设有进气口、烟气出口、循环半焦粉进口、灰渣出口，热载体加热炉的灰渣出口与连续排渣系统连通，热载体加热炉的烟气出口与气固分离器组I的烟气进口连通，气固分离器组I的烟气出口与换热组件连通，气固分离器组I底部的灰渣出口与低温干馏炉的第一灰渣进口连通，热载体加热炉的循环半焦粉进口通过流动式密封输料装置与低温干馏炉的循环半焦粉出口连通，低温干馏炉上还设有进料口、第二灰渣进口、烟气出口、氢气进口和卸料口，低温干馏炉的进料口与粉煤输煤给料系统连通，低温干馏炉的烟气出口与气固分离器组Π的烟气进口连通，气固分离器组Π的干馏煤气出口与煤气处理单元连通，气固分离器组π的灰渣出口与低温干馏炉的第二灰渣进口连通，低温干馏炉的卸料口与半焦粉冷却系统连通。4.如权利要求3所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:热载体加热炉底部设有布风板，在热载体加热炉侧壁上设有上下两个进气口，两个进气口分别位于布风板的上下两侧，热载体加热炉上的粉煤进口位于两个进气口的上方;低温干馏炉上对称设有第一进料口和第二进料口，低温干馏炉自上而下由粉煤热载体混合加热段、低温干馏段和产品收集段三部分组成，第一灰渣进口、第二灰渣进口、第一进料口和第二进料口位于粉煤热载体混合加热段，且粉煤热载体混合加热段内设有用于分散、混合物料的挡板，第一灰渣进口和第二灰渣进口位于第一进料口和第二进料口的上方，氢气进口位于低温干馏段，低温干馏炉的循环半焦粉出口位于产品收集段。5.如权利要求3所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:热载体加热炉上的循环半焦粉进口位于低温干馏炉的循环半焦粉出口的上方，流动式密封输料装置与水平面的夹角为30-60°，并在流动式密封输料装置上设有氧气分析仪表联锁紧急关闭装置。6.如权利要求3所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:所述粉煤输煤给料系统是由依次连通的粉煤储仓、粉煤变压仓和粉煤给料仓组成的，粉煤预热干燥器的灰渣出口与粉煤储仓的灰渣进口连通，粉煤给料仓的出料口与热载体加热炉的粉煤进口连通。7.如权利要求3所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:所述换热组件包括依次连通的烟气换热器、循环气预热器、氢气预热器和富氧空气预热器构成的，烟气换热器的烟气进口与气固分离器组I的烟气出口连通。8.如权利要求3所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:所述煤气处理单元包括焦油分离器和焦油捕集器，气固分离器组Π的干馏煤气出口与焦油分离器的进气口连通，焦油分离器的出气口与焦油捕集器的进气口连通，焦油分离器和焦油捕集器的焦油出口与焦油产品深加工单元相连接，焦油捕集器的出气口与煤气处理单元相连接。9.如权利要求6所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:还包括原料粉煤气固分离器组，原料粉煤气固分离器组的进料口与粉煤预热干燥器的烟气出口连通，原料粉煤气固分离器组的烟气出口与大气相通，原料粉煤气固分离器组的出料口与粉煤储仓的灰渣进口连通。10.如权利要求3所述的加氢加压快速低温干馏装置，其特征在于:热载体加热炉的炉壁是由从外及内依次是承压外壳、绝热材料、耐磨材料三层材质复合而成的。
【文档编号】C10B53/04GK106010610SQ201610550937
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】王建冬, 刘畅, 荆宏健, 丁明公, 刘金亮, 王轶君, 牛国明, 王涛
【申请人】天脊煤化工集团股份有限公司