专利名称：一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法
技术领域：
本发明属于煤炭热解技术领域，涉及一种煤直接液化残渣热解的方法，具体涉及一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法。
背景技术：
我国能源结构的特点是“多煤、少油、缺气”，随着经济的飞速发展和人民生活水平的提高，对能源的需求特别是石油的需求已进入高速增长期。由于大量的进口石油，不仅增加了对国外能源的依赖程度，而且国际石油市场的波动和变化会直接影响我国的经济和能源供应的安全。我国拥有丰富的煤炭资源，充分利用我国丰富的煤炭资源，大力开发直接液化技术是解决石油短缺的有效途径之一，具有重要的战略和经济意义。煤直接液化过程中，不管采用哪种液化工艺和固液分离技术，都会产生约占30% 左右的液化残渣。液化残渣是一种高硫、高灰和高碳的物质，液化原煤中未转化的煤有机物质、矿物质以及催化剂，构成煤液化残渣的主体。液化残渣的含量和组成随着不同的液化工艺以及煤的有机结构组成和无机矿物质组成的不同而不同，液化残渣中，一般含有C、H、0、 N、S等元素，C元素的含量高达70% -85%。减压蒸馏残渣的典型组成为重质油30%、浙青烯20%、前浙青烯5%和四氢呋喃不溶物(未反应的煤和矿物质)45%，其中未反应的煤约占30%左右。因此，从改善煤直接液化工艺经济性以及资源综合利用和环境保护的角度出发，实现煤直接液化残渣的快速、高效利用十分必要。目前，液化残渣的利用途径之一是将煤液化残渣用于气化制氢，既为煤液化过程提供部分氢源，又可以消耗到全部的液化残渣，实现残渣综合利用与煤液化生产的有机耦合。虽然采用液化残渣气化制氢工艺是解决残渣综合利用的一种有效途径，但人们对液化残渣的认识还处于起步阶段，液化残渣的生成条件、催化剂的富集及无机矿物质含量对气化过程的影响等仍有待于进一步的研究探索。在我国，神华集团煤液化公司虽然完成了残渣气化制氢的前期调研工作，并选择了 Texaco和Shell气化工艺分别进行液化残渣气化尝试，但至今尚未找到一条完全可行的工业化生产路线。另外，液化残渣中一般含有约30%的重质油和25%左右的浙青烯和前浙青烯，因此，首先通过热解综合回收油类产品就成为另一种经济、合理的利用途径。液化残渣的热解是指将残渣在隔绝空气或惰性气氛的条件下加热，在不同的温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程。残渣的热解与煤的热解一样，是液化、气化等转化利用过程中最先和必经的反应步骤，它几乎发生在所有的液化残渣转化利用过程中，对残渣的后续转换利用过程有很大的影响。液化残渣的热解可使残渣中的浙青烯最大限度地转化为重质油和可蒸馏油，增加了煤液化工艺的液体产品收率。当液化残渣与煤进行混合热解时，液化残渣会产生供氢作用，同时会发生显著地相互作用，这对产物的分布有着很大的影响。微波加热是一种新型加热技术，具有加热速度快、加热均勻、节能高效的特点。为了防止微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达等造成干扰，国际上一般规定915MHz和 2450MHz为民用微波频段。传统的加热方式是先加热物体表面，然后热量由物体表面向内部传递，而微波加热是直接对物体整体进行加热，可加大改善传热效果，减少热解过程的传热损失。目前，微波加热已经广泛应用于食品加工、医药生产、化工合成、农副产品干燥、矿物加工、消毒杀菌及煤与生物质等的干燥、脱硫、热解等领域。本技术将微波加热应用于液化残渣的热解中，对于提高热解效率及油类产品收率具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，该方法主要应用于煤直接液化残渣的综合回收与利用，在快速高效分离油类产品的同时获得富氢煤气，具有热解速度快、生产效率高，液体油收率高，煤气中氢含量高的特点。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，利用微波作为加热热源，将煤直接液化残渣加热到500°C 900°C。具体包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm以下；第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥 30士IOmin ；第三步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源加热到 500°C 900°C，停留时间10士5min，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温后收集，热解气经两级冷却系统分离出液体油和煤气后分别收集。所述两级冷却系统指第一级的空气冷却系统和第二级的液相冷凝系统。所述加热用微波的频率为国家规定的915MHz和M50MHz的民用微波频段。与现有技术相比，本发明的方法是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合产生热量进行加热，液化残渣的升温不是通过热传输而是通过外场与物体相互作用完成，它具有加热速率度快，选择性好、物料受热均勻、可快速启动与停止、操作方便，能源利用率和加热效率高等特点。另外，残渣中的挥发分可得到充分的热解，油类产品收率高； 同时可获得质量优良的固体焦和富氢煤气，有利于资源的综合利用。
附图是本发明的工艺流程图；
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。实施例一如图1所示，利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm ；
第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥20min ；第三步，将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源，设定加热用微波频率为M50MHz，加热到900°C，停留时间15min，得到固体焦和热解气体；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温后收集，热解气经一级空气冷却系统和二级液相冷凝系统，分离出液体油和煤气后分别收集。实施例二如图1所示，利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径IOmm ；第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥30min ；第三步，将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源，设定加热用微波频率为M50MHz，加热到800°C，停留时间lOmin，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温后收集，热解气经一级空气冷却系统和二级液相冷凝系统，分理出液体油和煤气后分别收集。实施例三如图1所示，利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径5mm ；第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥40min ；第三步，将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源，设定加热用微波频率为915MHz，加热到500°C，停留时间5min，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温后收集，热解气经一级空气冷却系统和二级液相冷凝系统，分理出液体油和煤气后分别收集。实施例四本实施例中，煤直接液化残渣成分分析如表1所示。
权利要求
1.一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，利用微波作为加热热源，将煤直接液化残渣加热到500°C 900°C。
2.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm以下； 第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥30士 IOmin ； 第三步，将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源加热到500°C 900°C，停留时间10士5min，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温，热解气经两级冷却系统后分离出液体油和煤气后分别收集。
3.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm ； 第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥20min ； 第三步，将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源加热到900°C， 停留时间15min，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温，热解气经两级冷却系统后分离出液体油和煤气后分别收集。
4.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径IOmm ； 第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥30min ； 第三步，将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源加热到800°C， 停留时间lOmin，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温，热解气经两级冷却系统后分离出液体油和煤气后分别收集。
5.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径5mm ； 第二步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100°C条件下干燥40min ； 第三步，将粉碎后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中，开启电源加热到500°C， 停留时间5min，得到固体焦和热解气；第四步，固体焦经水冷系统冷却至常温，热解气经两级冷却系统后分离出液体油和煤气后分别收集。
6.根据权利要求2至5任一权利要求所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，所述两级冷却系统指第一级的空气冷却系统和第二级的液相冷凝系统。
7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，其特征在于，所述加热用微波的频率为国家规定的915MHz和M50MHz的民用微波频段。
全文摘要
本发明为一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法，利用微波作为加热热源，将煤直接液化残渣加热到500℃～900℃，首先，将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm以下，然后置于干燥设备中干燥，接着将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中加热到500℃～900℃，得到固体焦和热解气，经冷却后分离液体油和煤气；该方法主要应用于煤直接液化残渣的综合回收与利用，在快速高效分离液体油的同时获得富氢煤气，具有热解速度快、生产效率高、液体油收率高、煤气中氢含量高的特点。
文档编号C10B57/10GK102199434SQ20111009272
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者付建平, 兰新哲, 周军, 宋永辉, 张秋利, 赵西成 申请人:西安建筑科技大学