专利名称：一种急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备。
煤是世界上最丰富的固体矿物燃料，分布在世界各国，人们一直以固体原煤形式用作燃料，很少进行加工处理后使用，不像石油和天然气在使用之前进行加工处理成各种液体油品及气体产品被广泛使用。过去炼制焦炭时，通常用耐火材料砌成栅格式炼焦炉，煤在炼焦炉中进行高温炼制，得到焦炭及少量焦油及焦炉煤气。近年来开发的快速氢裂解炼制煤的过程中，采用流化床反应器进行氢裂解炼制煤，操作控制复杂，流化质量不高，并易于结炭、结块等诸问题。
本实用新型的目的是针对上述现有技术中存在问题提供一种结构简单独特，操作方便灵活，高效，不用外来氢的急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备。
本实用新型提供的急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于包括反应器设备管体1，精细煤粉给煤喷嘴装置2，设置在反应器设备管体顶端中心垂直截面轴线处，其周围设有冷却夹套11；热的CO和H2混合气给气喷嘴装置3，设置在反应器设备管体顶部精细煤粉给煤喷嘴装置的两侧，其喷嘴给气缝扁口位于精细煤粉给煤喷嘴给煤缝扁口的下方，与精细煤粉给煤喷嘴装置中心垂直轴线成50-70°正交角；骤冷给料喷嘴装置4，分别设置在反应器设备管体高度35-50％,60-70％,70-85％处；反应器设备管体内部的顶壁和直壁成110-140°夹角，底端为锥形出料口。
按照本实用新型提供的急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备中，所述反应器设备管体由三层组成，内层和外层为不锈钢板层5，中间层为绝热陶瓷层6，由此三层构成一个绝热隔离层，使反应器设备成为绝热式反应器设备，有利于能量充分利用，促进氢裂解反应温度的提高。不锈钢内层内表面不易结焦，提高开工率周期。所述精细煤粉给煤喷嘴装置为具有楔形长方形过渡段7的楔形长方形扁口8喷嘴装置，楔形长方形过渡段的夹角为20-30°，设置在单管绝热式反应器设备管体顶端中心垂直截面轴线处，喷嘴口为长方形扁口缝，扁口缝尺寸取决于待加工煤的体积(能力)及所采用煤的种类。所述热的CO和H2混合气给气喷嘴装置为具有楔形长方形过渡段9的楔形长方形扁口10喷嘴装置，其楔形长方形过渡段夹角为20-30°，设置在反应器设备管体顶部精细煤粉给煤喷嘴的两侧，其喷嘴扁口缝位于给煤喷嘴扁口缝的下方，与精细煤粉给煤喷嘴装置中心垂直轴线成50-70°正交角。所述骤冷给料喷嘴装置设置多层，优选为三层-初级骤冷、中级骤冷及最终骤冷，分别设置在反应器设备管体高度35-50％,60-70％,70-85％处，每层设置三对一六对给料喷嘴，均匀分布在反应器设备管体环形横截面圆周上，喷嘴设置角度没有严格限制，优选呈一定斜角，如25-40℃斜角，以利于循环油馏份喷雾均匀与氢裂解反应产物充分接触。各层的喷嘴数目可以相同或不同，喷嘴形状可以为扁口形、椭圆形或圆形。初级骤冷给料喷嘴用氢裂解产物的循环重油馏份作为骤冷介质，温度65.6-260℃(150-500°F)，经过初级骤冷使氢裂解反应(产物)温度迅速降至593-815.6℃(1100-1500°F)，优选为704℃(1300°F)，并且有效控制氢裂解反应停留时间于最佳停留时间30-40毫秒；二级和最终骤冷喷嘴用氢裂解产物的轻油馏份或含水轻油馏份作骤冷介质最终使反应(产物)温度降至371℃700°F以下，终止反应。
按照本实用新型提供的急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备的尺寸主要取决于所用炼制煤的体积(能力)及所选用煤的品种，每天炼制2000-2200吨原煤的工业规模设计的单管绝热式氢裂解反应器设备管体长(或高)大约8.8-9.3米，反应器设备管体外径为1.3-1.6米，管体内径为0.85-1.1米，精细煤粉给煤喷嘴装置的给煤扁口缝为0.85-1.10米×7-12毫米。骤冷给料三层喷嘴优选分别设置在反应器设备管体高度7、6、4米。
按照本实用新型提供的急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备设置这种独特结构，能使通过给煤喷嘴装置的给煤扁口缝的精细煤粉与通过给气喷嘴的给气扁口缝的热的CO和氢混合气在两缝口交汇处(反应器设备顶部空间)立刻形成煤气雾带区，充分接触，均匀混合，并以104-105°F/S加热速率进行热交换，迅速达到氢裂解反应温度649-1083℃(1200-1900°F)，优选为760-871℃(1400-1600°F)，有效进行氢裂解反应；与此同时，通过骤冷给料喷嘴位置设置及采用氢裂解产物重油馏份作骤冷介质等控制氢裂解反应的最佳停留时间30-40毫秒和反应温度760-871℃(1400-1600°F)，朝有利于氢裂解反应方向进行。
图1为单管绝热式氢裂解反应器设备结构剖面示意图，图2为单管绝热式氢裂解反应器设备的横截面图。
图3为单管绝热式氢裂解反应器设备的结构俯视图。
本实用新型结合附图用工业实施例来进一步说明。
实施例反应器设备类型 单管绝热式氢裂解反应器设备反应器设备炼制煤的能力 2000吨/日反应器设备尺寸反应器设备管体外径(米) 1.3-1.6反应器设备管体内径(米) 0.85-1.1反应器设备管体高度(米) 8.8-9.3给煤喷嘴扁口缝尺寸0.85-1.1米×7-12毫米给气喷嘴扁口缝尺寸0.85-1.1米×7-12毫米骤冷给料喷嘴三层设置高度初级骤冷喷嘴装置(米) 7二级骤冷喷嘴装置(米) 6最终级骤冷喷嘴装置(米)4加工原煤品种PRB/Wyodak Ky9#热值(Btu/IB) 8300 12900水份含量(％) 31.0 3.8硫(％)0.5 4.0挥发物(％)31.4 40.0固定碳(％)32.8 47.3灰份(％) 4.8 9.1氢裂解反应温度(°F)760-871℃(1400-1600°F) 760-871℃(1400-1600°F)停留时间(ms) 30-40 30-40产物油馏份(t) 350472半焦(净，t) 766838方法加热用半焦(t) 192104湿甲醇(t) 172135油半焦浆燃料(1+2+4)t 1288 1445氨(t) 11 11硫(t) 13 33甲醇(t) 78 105石脑油(t) 46 28BTX(t)76 90附加值因子(石油=1.44) 1.931.65热效率(％)88 82有机硫除去率(％) 92 86有机氮除去率(％) 60 60本实用新型提供的急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备的特点为1、设备结构简单、独特，操作简便灵活，高效，适应性强，反应器设备投资低。
2、不用外来氢，氢裂解产率高，碳转化率高，半焦、油馏份可直接用作燃料或化工原料或油半焦浆燃料可用管道输送或船装，用户使用方便，成本低热值高。
3、煤中氮除去率达60％，煤中硫除去率达90％，是经济与环境兼优的双重特征。
4、产物的附加值因子高达1.9(褐煤)，石油为1.44，经济效益高。
权利要求1.一种急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于包括反应器设备管体(1)；精细煤粉给煤喷嘴装置(2)，设置在反应器设备管体顶端中心垂直截面轴线处周围设有冷却夹套(11)；热的CO和H2混合气给气喷嘴装置(3)，设置在反应器设备管体顶部精细煤粉给煤喷嘴装置的两侧，其喷嘴给气缝扁口位于精细煤粉给煤喷嘴给煤缝扁口下方，与精细煤粉给煤喷嘴装置中心垂直轴线成50-70°正交角；骤冷给料喷嘴装置(4)，分别设置在反应器设备管体高度35-50％,60-70％,70-85％处；反应器设备管体内部的顶壁和直壁成110-140°夹角底端为锥形出料口。
2.根据权利要求1急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于所述反应器设备管体由三层组成，内层和外层为不锈钢板层(5)，中间层为绝热陶瓷层(6)。
3.根据权利要求1急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于所述精细煤粉给煤喷嘴装置为具有楔形长方形过渡段(7)的楔形长方形扁口(8)的喷嘴装置，楔形长方形夹角为20-30°。
4.根据权利要求1急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于所述热的CO和H2混合气给气喷嘴装置为具有楔形长方形过渡段(9)的楔形长方形扁口(10)喷嘴装置，其楔形长方形过渡段夹角为20-30°。
5.根据权利要求1急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于所述骤冷喷嘴每层设置3-6对给料喷嘴，均匀分布在反应器设备管体横截面圆周上，呈25-40°有斜角。
6.根据权利要求5急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征在于所述骤冷喷嘴为扁口形、椭圆形或圆形。
专利摘要本实用新型涉及一种急速氢裂解炼制煤的单管绝热式氢裂解反应器设备，其特征包括反应器设备管体1、给煤喷嘴装置2、给气喷嘴装置3及骤冷给料喷嘴4，分别设置在反应器设备管体顶部及中低部。本实用新型反应器设备结构简单独特，操作简单灵活，高效，经济与环境兼优的低成本的新型反应器设备。
文档编号C10G1/00GK2451588SQ0025378
公开日2001年10月3日 申请日期2000年10月9日 优先权日2000年10月9日
发明者王逢旦, 吉·麦耶 申请人:王逢旦