专利名称：一种高挥发分弱粘煤的低温干馏方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于一种低温干馏方法，具体地说涉及一种对高挥发分(挥发分大于35％)的细粒弱粘煤的低温干馏方法及装置。
背景技术：
采用干馏手段从高挥发分煤制取焦油、高热值煤气和半焦已有一百余年的历史，特别在处理带粘性的煤料时，工业上常选择不同结构的外热式干馏炉(炉体静止或廻转)来进行。在我国，针对弱粘结性块煤(粒径25mm～100mm)的炼焦制气工艺、鞍山焦化耐火材料设计研究院于80年代也进行过外热式“连续立式炭化炉”的专门设计，实现了供煤、干馏和排焦的连续化操作，取得工业化的显著成绩。但在实际采煤过程中，可供“连续立式炭化炉”进行干馏的块煤(粒径25mm～100mm)产量是很有限的，大量产生的却是细粒煤料，这些细粒煤料在上述连续立式炭化炉中会发生相互粘结，造成炉内气体沟流、炉料堵塞和停止运行。为充分利用这些高挥发分(挥发分大于35％)的细粒(粒径小于13mm)弱粘煤以实现制取半焦、高热值煤气和高价值产品焦油等重要化工产品的目的，采用热解干馏、提供合理炉型、经过有效防粘等科学手段正是本专利的主要内容，这对推动细粒煤干馏先进技术、提升煤炭资源充分利用价值、发展地方经济与控制环境污染均具有重要的示范与辐射意义。
发明内容
本发明目的是提供一种对高挥发分(挥发分大于35％)细粒(粒径1mm～13mm)弱粘煤采用低温干馏以生产半焦、煤气和焦油的方法及装置。
本发明的目的是这样实现的立管移动两侧外热干馏炉体由内、中、外三个同心套管组成，内套管内、中套管与外套管之间均通入高温热烟气，内、中两套管间环形空间置入待干馏煤料。首先，经干燥的高挥发分(挥发分大于35％)细粒(粒径1mm～13mm)弱粘煤料从顶部煤斗落入立管移动式干馏炉内、中套管之间的环形空间，这些细粒煤料在环形空间连续缓慢下移过程中将不断地为内套管内、中套管与外套管之间流过的高温烟气间接加热发生热解干馏、同时析出煤气、焦油蒸汽并转变为半焦，接着半焦颗粒从干馏炉体的中套管底部排出；干馏过程所析出的煤气及焦油蒸汽则从中套管环形外缘的适宜部位穿过外套管排出，经冷凝回收系统分离出干馏煤气与焦油；其中部分干馏煤气进行燃烧后可返回本系统内、外套管以供煤料干馏所需热量，冷凝焦油可用作原料油、燃料油或进一步深加工为多种化工产品。
本发明的方法包括如下步骤(1)原始煤料经筛选得出粒径范围为1mm～13mm的细粒煤料，其水含量应小于10％，接着被传输送入立管移动两侧外热干馏炉顶部2-4个并列煤斗，以重力流动方式连续通过煤斗进入立管移动两侧外热干馏炉中套管上端并在内、中套管间的环形空间内向下移动，煤料在炉内停留时间30分钟～70分钟，干馏温度为500℃～750℃。
(2)立管移动两侧外热干馏炉内、中套管之间的环形空间从上到下设有倒锥形挡板，而内套管在炉体外部设置的电机和齿轮带动下不停地转动，促成细粒煤料沿倒锥形挡板内侧及内套管壁转动方向呈搅动下移，直至形成半焦后从立管移动两侧外热干馏炉底连续排出；(3)煤气燃烧产生的高温烟气分别从内套管底端和外套管底侧部通入，在内套管内，中套管与外套管之间同时上流，降温后的热烟气分别从内套管顶端和外套管顶侧流出后汇合一起排入烟囱；(4)细粒煤料在内、中套管间的环形空间内向下移动过程中所产生的水蒸汽和干馏气分别从上端的水蒸气出口和下端的干馏气出口导出并穿过外套管壁进入冷凝回收系统；(5)半焦从立管移动两侧外热干馏炉底内、中套管底部环隙处向下落入排料口排出。
为了实现上述发明，设计了专用立管移动两侧外热干馏炉，它是由内套管、中套管、外套管三个同心套管组成，内套管顶端最高，接着是中套管顶端，外套管顶端最低，内套管顶端设有烟气出口，外套管上端设有烟气出口，中套管上端设有进煤口，水蒸气出口位于中套管上端并穿过外套管的壁，干馏气出口位于中套管下端并穿过外套管的壁，内套管底端为烟气进口，转盘排料器和内套管下端连接并位于外套管内，转盘排料器与内套管一起转动，横向阀片连接在不动的外套管上并位于转盘排料器的上方，外套管底端有排焦口，内套管与中套管之间设有倒锥形挡板，外套管下端设有烟气进口。
1)烟气传热煤气在外置分体式燃烧炉中燃烧转化为高温烟气，分别从内套管底端和外套管底侧烟气入口进入内套管中心和外套管与中套管之间，使其中经上端干燥脱水下移的细粒煤料发生热解干馏；而后高温烟气继续上升过程不断降低温度，此时仅可使干馏炉顶端进入的煤料在发生干燥脱水，最后低温废热烟气分别从内套管顶端和外套管上端流出后汇合一起排入烟囱。
2)煤料干馏经干燥的高挥发分(挥发分大于35％)细粒(粒径1mm～13mm)弱粘煤料从干馏炉中套管中套管上端设有进煤口流入中套管与内套管之间的环形空间，在重力作用下这些细粒煤料在薄层环形空间内沿多层倒锥形挡板及内套管壁转动方向呈不断搅动下移，同时被两侧高温烟气间接加热析出干燥脱水和干馏挥发产物，生成半焦从干馏炉体底部落入转盘式排料器，最后从排焦口排出。
本发明具有如下优点(1)细粒煤料受热均匀。置于干馏炉内、中套管间环形空间的薄层细粒煤料将同时受到两侧高温烟气的传热，又在内套管不停转动作用下形成细粒煤料的位移和搅动，从而保证了薄层细粒煤料的受热均匀。
(2)防止细粒煤料炉内粘结。干馏炉中套管内设置的多层倒锥形挡板造成弱粘性细粒煤料的多室隔离，而内套管的不停转动使细粒煤料搅动下移过程中煤粒表面不断更新，于是防止了细粒煤料炉内粘结。
(3)传热效率高。采用薄层环形空间两面加热、中套管内设置多层倒锥形挡板增加导热、内套管内下部设置中心辐射管一系列强化传热手段使干馏炉传热速度和传热强度得以明显提高。
(4)准确控制干馏温度。分体式燃烧炉的外置可使分别进入内套管和外套管的高温烟气具有相同温度，高温烟气在同时上流及向中套管环形空间的薄层细粒煤料相向传热中就保证了干馏所需温度的准确控制。
(5)焦油产率高。干馏炉中套管内设置的多层倒锥形挡板在形成多室隔离时可使每一层隔离室中所产生的干馏气即时从煤粒逸出，并很快地沿中套管测汇集于出口导出，不会在炉内发生冷凝和再分解，故焦油产率高。
(6)冷凝回收系统简化。干燥气体与干馏挥发产物从干馏炉上段水蒸气和下段干馏气的出口分别导出后进入各自冷凝回收系统，极大地减少了含酚焦油中的含水量及其处理过程，从而使冷凝回收系统得以简化。
(7)操作灵活调节方便。干馏炉底端采用转盘式排料方式，通过改变内套管转速可灵活调节干馏炉的煤处理量、炉内停留时间和半焦排出速率。内、中和外套管间的水封式连接保证了内套管自由转动、内套管中烟气密封、中套管内煤料的隔绝空气干馏和外套管中的烟气密封。
(8)结构紧凑组合合理。干馏炉体由内、中、外三个同心套管组成，垂直高度发展空间很大，但占地面积很小；对单炉进行并列组合可以扩大生产能力，合用供煤及排焦设备、煤气燃烧室、冷凝回收系统，故能大力减少投资总额。
具体实施例方式
图1是本发明的立管移动两侧外热干馏炉。
如图所示，立管移动两侧外热干馏炉主要由内套管1、中套管2、外套管3三个同心套管组成，内套管1顶端最高，接着是中套管2顶端，外套管3顶端最低，内套管1顶端设有烟气出口4，外套管3上端设有烟气出口5，中套管2上端设有进煤口6，水蒸气出口7位于中套管2上端并穿过外套管3的壁，干馏气出口8位于中套管2下端并穿过外套管3的壁，内套管1底端为烟气进口9，转盘排料器10和内套管1下端连接并位于外套管3内，转盘排料器10与内套管1一起转动，横向阀片11连接在不动的外套管3上并位于转盘排料器10的上方，外套管3底端有排焦口12，内套管1与中套管2之间设有倒锥形挡板13，外套管3下端设有烟气进口14。
1)烟气传热煤气在外置分体式燃烧炉中燃烧转化为高温烟气，分别从内套管1底端的烟气进口8和外套管3下端的烟气进口14进入内套管1中心和外套管3与中套管2之间，使其经上端干燥脱水下移的细粒煤料发生热解干馏；而后高温烟气继续上升过程不断降低温度，此时仅可使中套管2上端从进煤口6进入中套管2的煤料发生干燥脱水，最后低温废热烟气分别从内套管1顶端和外套管上端流出后汇合一起排入烟囱。
2)煤料干馏经干燥的高挥发分(挥发分大于35％)细粒(粒径1mm～13mm)弱粘煤料从中套管2上端的进煤口6流入中套管2与内套管1之间的环形空间，在重力作用下这些细粒煤料在薄层环形空间内沿多层倒锥形挡板13及内套管1壁转动方向呈不断搅动下移，同时被两侧高温烟气间接加热析出干燥脱水和干馏挥发产物，生成半焦。脱出的水从水蒸气出口7排出，干馏挥发产物从干馏气出口8排出，半焦落入转盘式排料器10，最后从排焦口12排出。
实施例1将直径1mm～13mm的干燥原始煤料(府谷煤样水含量Mad＝5.5％、挥发分Vad＝35.05％)输入立管移动两侧外热干馏炉顶部2个并列煤斗，以重力流动方式连续通过煤斗从中套管2上端的进煤口6流入中套管2与内套管1之间的环形空间内向下移动，煤料在炉内停留时间30分钟分钟；接着在下移过程中煤料为多层倒锥形挡板13造成相互隔离，又因内套管1转动引起煤料的搅动、位移及表面更新，同时又遭受两侧高温烟气间接加热析出水分和挥发产物，最后生成半焦从干馏炉体底部连续排出。当干馏温度(干馏炉体底部温度)500℃时，干馏后半焦Vad＝20％(相当于已脱除挥发分占总挥发分的43％)。
实施例2煤料在干馏炉内停留时间70min范围，当干馏温度(干馏炉体底部温度)540℃时，干馏后半焦Vad＝18.3％(相当于已脱除挥发分占总挥发分的48％)。
实施例3煤料在干馏炉内停留时间50min范围，当干馏温度(干馏炉体底部温度)658℃时，干馏后半焦Vad＝12.9％(相当于已脱除挥发分占总挥发分的63％)。
实施例4煤料在干馏炉内停留时间60min，当干馏温度(干馏炉体底部温度)693℃时，干馏后半焦Vad＝10.6％(相当于已脱除挥发分占总挥发分的70％)。
权利要求
1.一种高挥发分弱粘煤的低温干馏方法，其特征在于包括如下步骤(1)原始煤料经筛选得出粒径范围为1mm～13mm的细粒煤料，其水含量应小于10％，接着被传输送入立管移动两侧外热干馏炉顶部2-4个并列煤斗，以重力流动方式连续通过煤斗进入立管移动两侧外热干馏炉中套管上端并在内、中套管间的环形空间内向下移动，煤料在炉内停留时间30分钟～70分钟，干馏温度为500℃～750℃。(2)立管移动两侧外热干馏炉内、中套管之间的环形空间从上到下设有倒锥形挡板，而内套管在炉体外部设置的电机和齿轮带动下不停地转动，促成细粒煤料沿倒锥形挡板内侧及内套管壁转动方向呈搅动下移，直至形成半焦后从立管移动两侧外热干馏炉底连续排出；(3)煤气燃烧产生的高温烟气分别从内套管底端和外套管底侧部通入，在内套管内，中套管与外套管之间同时上流，降温后的热烟气分别从内套管顶端和外套管顶侧流出后汇合一起排入烟囱；(4)细粒煤料在内、中套管间的环形空间内向下移动过程中所产生的水蒸汽和干馏气分别从上端的水蒸气出口和下端的干馏气出口导出并穿过外套管壁进入冷凝回收系统；(5)半焦从立管移动两侧外热干馏炉底内、中套管底部环隙处向下落入排料口排出。
2.如权利要求1所述的一种高挥发分弱粘煤的低温干馏方法的装置，其特征在于它是由内套管(1)、中套管(2)、外套管(3)三个同心套管组成，内套管(1)顶端最高，接着是中套管(2)顶端，外套管(3)顶端最低，内套管(1)顶端设有烟气出口(4)，外套管(3)上端设有烟气出口(5)，中套管(2)上端设有进煤口(6)，水蒸气出口(7)位于中套管(2)上端并穿过外套管(3)的壁，干馏气出口(8)位于中套管(2)下端并穿过外套管(3)的壁，内套管(1)底端为烟气进口(9)，转盘排料器(10)和内套管(1)下端连接并位于外套管(3)内，转盘排料器(10)与内套管(1)一起转动，横向阀片(11)连接在不动的外套管(3)上并位于转盘排料器(10)的上方，外套管(3)底端有排焦口(12)，内套管(1)与中套管(2)之间设有倒锥形挡板(13)，外套管(3)下端设有烟气进口(14)。
全文摘要
一种高挥发分细粒弱粘煤的低温干馏方法是采用内、中、外三同心套管组成的立管移动两侧外热干馏炉生产半焦、煤气和焦油的方法。干馏所需热量由外置分体式燃烧炉产生的高温烟气分别进入内、外套管同时上流过程向中套管环形空间内薄层细粒煤料相向传热来提供；细粒煤料沿中套管环形空间搅动下移过程依次经历干燥与干馏两个阶段，水蒸气与干馏挥发产物分别从干馏炉上段水蒸气和下段干馏气出口导出，半焦落入干馏炉体底转盘式排料器后从排焦口连续排出。本发明具有传热效率高、焦油产率高、温度均匀、调节简便、结构紧凑合理、操作连续稳定的优点。
文档编号C10G1/00GK1865398SQ200610012400
公开日2006年11月22日 申请日期2006年2月8日 优先权日2006年2月8日
发明者张济宇 申请人:福州大学