一种活性焦制备系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种活性焦制备系统，该系统包括热解炉，热解炉的热解焦出口与干熄焦炉入口连接，干熄焦炉的冷却热解焦出口连接有破碎机，破碎机出口连接有干法分选机，干法分选机的热解焦出口连接有筛分机，筛分机的大颗粒物料出口与活化炉进料口连通，筛分机的小颗粒物料出口连接有成型机，成型机出料口与活化炉进料口连通；本实用新型将粉煤热解产生的热解焦破碎后经成型、活化即可制得活性焦，相比传统工艺省去了能耗大、产生污染极大的炭化过程，处理工序得到简化，降低了生产成本，解决现有活性焦制备系统及工艺处理工序复杂、耗时长、能耗大、成本高和污染严重等问题。
【专利说明】一种活性焦制备系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于及煤化工领域，具体涉及一种活性焦制备系统。
【背景技术】
[0002]活性炭是一种优良的多孔吸附材料，具有独特的孔结构和吸附性能，广泛应用于水质净化、废气处理和催化剂生产等过程，但活性炭价格昂贵、机械强度低。
[0003]与活性炭相比，活性焦克服了活性炭价格高、机械强度低、易粉碎的缺点，具有良好的吸附和催化性能，化学性能稳定，而且能够再生，可重复利用，在环境水、气污染治理领域，用活性焦代替活性炭，具有更实际的意义。传统的活性焦的制备方法以原煤为基质，原煤经配煤或碱洗等处理工序，与粘结剂煤焦油混合，经挤压成型、炭化、活化和改性等过程而成。制备过程耗时长、能耗大、成本高，同时炭化和活化过程会造成较大的污染。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于克服现有技术缺陷，提供一种活性焦制备系统，解决传统活性焦制备方法过程耗时长、能耗大、成本高及造成污染大的问题。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用如下方案:
[0006]一种活性焦制备系统，包括热解炉，热解炉的热解焦出口与干熄焦炉入口连接，干熄焦炉的冷却热解焦出口连接有破碎机，破碎机出口连接有干法分选机，干法分选机的热解焦出口连接有筛分机，筛分机的大颗粒物料出口与活化炉进料口连通，筛分机的小颗粒物料出口连接有成型机，成型机出料口与活化炉进料口连通。
[0007]所述干熄焦炉的气体出口连接有除尘器，除尘器气体出口经换热器与三通连接，三通两出口分别与干熄焦炉冷却气体入口和活化炉活化气体入口连通，换热器蒸汽出口与活化炉蒸汽入口连通，除尘器粉尘出口与干法分选机原料入口连通。
[0008]所述热解炉热解油气出口连接有气液分离器，气液分离器液体出口连接有焦油分离器。
[0009]所述气液分离器气体出口与脱硫脱硝反应器连通，活化炉的活性焦出口与脱硫脱硝反应器的催化剂入口连通。
[0010]所述活化炉气体出口连接有冷凝器。
[0011]本实用新型将粉煤热解产生的热解焦破碎后经成型、活化即可制得活性焦，相比传统工艺省去了能耗大、产生污染极大的炭化过程，处理工序得到简化，降低了生产成本，解决现有活性焦制备系统及工艺处理工序复杂、耗时长、能耗大、成本高和污染严重等问题。
[0012]本实用新型相比现有技术具有以下有益效果:
[0013](I)以煤热解后的热解焦为原料，得到合格活性焦制备原料，使高灰分的热解焦资源得到充分利用；
[0014](2)设置有筛分机，将不同粒径的热解焦分部加工处理，节省加工成本，同时可得到不同规格的活性焦产品；
[0015]进一步，还具有以下优点:
[0016](I)熄焦过程与活性焦制备过程耦合，熄焦产生的蒸汽与惰性气体混合作为活性焦制备的活化剂，不仅做到了热能回收利用，而且极大地降低了活性焦制备成本；
[0017](2)热解焦成型过程加入CaO和Fe2O3等添加剂，在活性焦活化时副产氢气，制得的活性焦作为热解气脱硫脱硝的催化剂，所得活性焦具有脱除h2s、NH3的活性，脱除热解气中的H2S、NH3得到净化热解气。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为活性焦制备工艺流程示意图；
[0019]图2为改进后的活性焦制备工艺流程示意图；
[0020]图中:1_热解炉2-干熄焦炉3-除尘器4-破碎机5-干法分选机6_筛分机7-成型机8-换热器9-活化炉10-三通11-气液分离器12-焦油分离器13-脱硫脱硝反应器14-冷凝器20-粉煤21-油气产物22-高温的热解焦23-补充惰性气体24-混合惰性气体25-熄焦气体26-冷却热解焦27-除尘熄焦气体28-热解焦粉尘29-破碎热解焦30-混合热解焦31-循环水32-冷却熄焦气体33-循环惰性气体34-活化惰性气体35-水蒸气36-灰渣37-低灰分热解焦38-大粒径热解焦(2-13mm) 39-热解焦末(<2mm)40-成型热解焦41-混合热解焦颗粒42-气体混合物43-活性焦44-热解气45-粗焦油46-水47-煤焦油48-出售活性焦49-部分活性焦50-净化热解气51-气体产物(富含H2、C0等)52-冷凝水A-热解系统B-熄焦系统C-分选系统D-活性焦制备系统E-气体净化系统F-气体分离系统。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细描述:
[0022]如图1所示，本实用新型的活性焦制备系统包括4个系统，A为热解系统，B为熄焦系统，C为分选系统，D为活性焦制备系统。热解系统A包括热解炉1、气液分离器11、焦油分离器12 ;熄焦系统B包括干熄焦炉2、除尘器3、换热器8和三通10 ;分选系统C包括破碎机4、干法分选机5和筛分机6 ;活性焦制备系统D包括成型机7和活化炉9。
[0023]热解系统A中，热解炉I有两个出口，其中油气产物21出口与气液分离器11入口相连接，另一出口为高温的热解焦22出口 ；气液分离器11有两个出口，其中一个为热解气44出口，另一个粗焦油45出口与焦油分离器12入口相连接，焦油分离器12顶部出口为热解废水46出口，底部出口为煤焦油47出口。熄焦系统B中，干熄焦炉2有两个出口，其中顶部熄焦气体25出口与除尘器3入口相连接，底部冷却热解焦26出口与破碎机4入口连接；除尘器3有两个出口，顶部除尘熄焦气体27出口与换热器8入口相连接，底部为热解焦粉尘28出口与干法分选机5入口相连接；换热器8有两个出口，其中冷却熄焦气体32出口与三通10入口相连接，另一出口为水蒸气35出口与活化炉9蒸汽入口连接；三通10的循环惰性气体33出口与补充惰性气体23混合后进入干熄焦炉2中，另一出口为活化惰性气体34出口。分选系统C中，破碎机4出口与干法分选机5入口相连接；干法分选机5有两个出口，其中一部分灰渣36直接外排，另一低灰分热解焦37出口与筛分机6入口相连接。活性焦制备系统D中，成型机7出口与活化炉9入口相连接，活化炉9有两个出口，分别产生气体混合物42和活性焦43。
[0024]热解系统A中热解炉底部高温的热解焦22出口与熄焦系统B中的干熄焦炉2热解焦入口相连接；熄焦系统B的冷却热解焦26出口与分选系统C的破碎机4入口相连接，熄焦系统B的除尘器3的热解焦粉尘28出口与分选系统C的破碎机4出口破碎热解焦29混合后与干法分选机5入口相连接；分选系统C筛分机6出口的大粒径热解焦38和活性焦制备系统D的成型热解焦40混合为混合热解焦颗粒41，活性焦制备系统D中有三个入口，其中一个入口与熄焦系统B换热器8的活化惰性气体34出口相连接，另一入口分别与筛分机6大颗粒热解焦出口和成型机7出口相连接。
[0025]基于以上系统的活性焦制备方法，其工艺流程如下:
[0026]粉煤20送入热解炉I中经500-800°C的中低温热解后，油气产物21由底部出口送入气液分离器11，经气液分离得到热解气44和粗焦油45，粗焦油进入焦油分离器12后分离得到水46和产品煤焦油47 ;热解后的固体产物高温的热解焦22送入干熄焦炉2，经惰性气体冷却后，从干熄焦炉2顶部排出的熄焦气体25进入除尘器3，经除尘后的熄焦气体2送入换热器8，与循环水31进行充分换热后，气体冷却后经三通10，一部分送入活性焦制备系统D的活化炉，另一部分返回与补充惰性气体23混合送入干熄焦炉2循环利用，循环水经换热升温后转化为水蒸气35进入活性焦制备系统D的活化炉；干熄焦炉2底部出口的冷却热解焦26经破碎机4破碎后的热解焦与除尘器3底部的热解焦粉尘28混合进入干法分选机5，经分选除去高灰分的部分，低灰分热解焦37经筛分机6筛分，其中〈2_的热解焦末39经成型机7成型后与2-13mm的大粒径热解焦38进入活化炉9，在活化炉中通过水蒸气35和惰性气体的活化30-90min后，得到合格的产品活性焦43和部分气体混合物42。
[0027]以上活性焦制备系统及工艺方法可实现以粉煤热解产物热解焦为原料制备活性焦，但是仍存在物料及能量利用不高等问题，针对这些问题在下述系统及工艺中提出改进措施:①在活性焦制备过程中，加入Fe2O3和CaO后，可使活性焦在活化的同时副产氢气，且所得活性焦具有脱除H2S和NH3的功能利用部分产品热解焦作为热解系统热解气脱硫脱硝的吸附剂，降低热解气净化成本；③从活化炉排出的气体产物经冷凝分离水得到富氢气体产物，可作为下游产品加工利用，提高副产品的利用价值。
[0028]如图2所示，改进后的系统在热解系统A后加气体净化系统E，在活性焦制备系统后D加气体分离系统F。热解系统A中的气液分离器11顶部出口的热解气44与气体净化系统E的脱硫脱硝反应器13入口相连接，活性焦制备系统D中活化炉9底部出口的产品活性焦43出口与气体净化系统E的脱硫脱硝反应器13相连接，活化炉9顶部出口的气体混合物42出口与冷凝器14入口相连接，经冷却冷凝器14顶部出口为富氢气体产物51，底部为冷凝水52。
[0029]改进后的工艺流程如下:
[0030]粉煤20送入热解炉I中经500-800°C的中低温热解后，油气产物21由底部出口送入气液分离器11，经气液分离得到热解气44和粗焦油45，粗焦油进入焦油分离器12后分离得到水46和产品煤焦油47 ;热解后的固体产物高温的热解焦22送入干熄焦炉2，经惰性气体冷却后，从干熄焦炉2顶部排出的熄焦气体25进入除尘器3，经除尘后的熄焦气体2送入换热器8，与循环水31进行充分换热后，气体冷却后经三通10，一部分送入活性焦制备系统D的活化炉，另一部分返回与补充惰性气体23混合送入干熄焦炉2循环使用，循环水经换热升温后转化为水蒸气35进入活性焦制备系统D的活化炉；干熄焦炉2底部出口的冷却热解焦26经破碎机4破碎后的热解焦与除尘器3底部的热解焦粉尘28混合进入干法分选机5，经分选除去高灰分的部分，低灰分热解焦37经筛分机6筛分，其中〈2_的热解焦末39加入质量比为1-10%的CaO和Fe2O3等添加剂后经成型机7成型后，与2_13mm的大粒径热解焦38分批或一起进入活化炉9，在活化炉中通过水蒸气35和惰性气体活化30-90min后，得到合格的产品活性焦43和部分气体混合物42 ;大部分活性焦作为商品出售，部分活性焦可作为本实用新型中的热解系统A中热解气体净化的催化剂，在脱硫脱硝反应器13中脱除H2S、NH3等气体得到净化热解气，活化炉出口的气体混合物中富集体积比50-80%的氢气，被送入冷凝器14中经冷凝除去水得到较纯净的富氢气体，可与净化热解气混合用于下游产品加工，或单独进行下游产品加工。
[0031]以下通过具体实施例说明本实用新型方法:
[0032]实施例1:粒径〈100mm粉煤在热解炉内，经500-800°C的温度热解后，油气产物送入气液分离器分离得到热解气和粗焦油，粗焦油进入焦油分离器分离得到水和产品煤焦油；热解后热解焦送入干熄焦炉，经惰性气体冷却至150-350°C，干熄焦炉顶部的熄焦气体进入除尘器，经除尘后送入换热器，与循环水进行充分换热后，气体冷却后经三通，一部分送入活化炉，另一部分返回与补充惰性气体混合送入干熄焦炉循环利用，循环水经换热升温后转化为300-450°C的水蒸气进入活化炉；干熄焦炉底部出口的冷却热解焦经破碎机破碎后的热解焦与除尘后的热解焦粉尘混合经分选除去高灰分的部分，得到灰分〈10% (质量t匕)的热解焦经筛分，其中<2mm的热解焦末成型后与2-13_的大粒径热解焦进入活化炉，在活化炉中通过水蒸气和惰性气体活化30-90min后，得到平均粒径分别为9mm、6mm，比表面积为400-600Π11的产品活性焦。
[0033]实施例2:粒径〈100mm粉煤在热解炉内，经500-800°C的温度热解后，油气产物送入气液分离器分离得到热解气和粗焦油，粗焦油进入焦油分离器分离得到水和产品煤焦油；热解后热解焦送入干熄焦炉，经惰性气体冷却至150-350°C，干熄焦炉顶部的熄焦气体进入除尘器，经除尘后送入换热器，与循环水进行充分换热后，气体冷却后经三通，一部分送入活化炉，另一部分返回与补充惰性气体混合送入干熄焦炉循环利用，循环水经换热升温后转化为300-450°C的水蒸气进入活化炉；干熄焦炉底部出口的冷却热解焦经破碎机破碎后与除尘后的热解焦粉尘混合经分选除去高灰分的部分，得到灰分〈10% (质量比)的热解焦经筛分，其中2-13_的大粒径热解焦进入活化炉，在活化炉中通过水蒸气和惰性气体活化，活化温度700-900°C、活化时间30-90min，得到平均粒径分别为9mm、6mm，比表面积为400-600Π1的产品活性焦。<2mm的热解焦末加入质量比为1_10%的CaO和Fe2O3后成型，送入活化炉后经上述反应后，得到平均粒径6mm、3mm,比表面积为500-700Π1的产品活性焦，选择部分活性焦作为热解系统热解气的净化催化剂，在300-600°C条件下，热解气中的H2S的脱除率> 80%，NH3脱除率> 60%。在制备小粒径的活性焦时，在活化炉中同时副产富集氢气的气体产物经冷凝器除水可得到氢气体积比占50-80%的气体产物，与净化热解气混合作为下游加工原料气。
【权利要求】
1.一种活性焦制备系统，其特征在于:包括热解炉(I)，热解炉(I)的热解焦出口与干熄焦炉(2 )入口连接，干熄焦炉(2 )的冷却热解焦出口连接有破碎机(4)，破碎机(4)出口连接有干法分选机(5)，干法分选机(5)的热解焦出口连接有筛分机(6)，筛分机(6)的大颗粒物料出口与活化炉(9)进料口连通，筛分机(6)的小颗粒物料出口连接有成型机(7)，成型机(7)出料口与活化炉(9)进料口连通。
2.根据权利要求1所述的活性焦制备系统，其特征在于:所述干熄焦炉(2)的气体出口连接有除尘器(3 )，除尘器(3 )气体出口经换热器(8 )与三通(10 )连接，三通(10 )两出口分别与干熄焦炉(2)冷却气体入口和活化炉(9)活化气体入口连通，换热器(8)蒸汽出口与活化炉(9 )蒸汽入口连通，除尘器(3 )粉尘出口与干法分选机(5 )原料入口连通。
3.根据权利要求1或2所述的活性焦制备系统，其特征在于:所述热解炉(I)热解油气出口连接有气液分离器(11)，气液分离器(11)液体出口连接有焦油分离器(12)。
4.根据权利要求3所述的活性焦制备系统，其特征在于:所述气液分离器(11)气体出口与脱硫脱硝反应器(13)连通，活化炉(9)的活性焦出口与脱硫脱硝反应器(13)的催化剂入口连通。
5.根据权利要求3所述的活性焦制备系统，其特征在于:所述活化炉(9)气体出口连接有冷凝器(14)。
【文档编号】C01B31/10GK203653258SQ201320825347
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】杨小彦, 郑化安, 张生军, 赵奕程, 徐婕, 张栋博, 李鑫, 侯文杰, 谭晓婷 申请人:陕西煤业化工技术研究院有限责任公司