专利名称：一种煤热解联合焦油催化裂解装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种裂解装置，尤其是涉及一种生成热解焦、焦油和高热值煤气等产品的煤热解联合焦油催化裂解装置。
背景技术：
热解是一种传统的生产工艺，其是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。热解的主要产品有焦油、高热值煤气和热解焦。低品位煤热解产生的焦油中水分含量大，且焦油成分非常复杂，将产生的焦油进行常压蒸馏或减压蒸馏，都不能改变所得馏分的化学复杂性，它们仍然含有许多化合物组分，这使得蒸馏加工过程极其复杂。另外，焦油的存在不仅导致产气率和热效率降低，且在低温时还会凝结为液体，同时易于与水和灰尘结合在一起腐蚀和堵塞设备，严重时导致设备无法正常工作。上述低品位煤热解过程中产生的焦油，目前通常的做法是将焦油作为废物扔掉， 这样造成资源浪费和环境污染。为了充分合理利用煤热解产生的焦油，人们开发了煤的加氢热解工艺。经研究表明，煤加氢热解可使煤中富氢部分转化为液体产品，作为优质液体燃料和重要化工原料，但是煤加氢热解需要制氢和氢气循环装置使得成本和投资费用较高， 很难与石油化工竞争，所以该工艺至今仍停留在实验水平上。因此，迄今为止如何将热解焦油进行利用和处理并未得到很好的解决。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其结构简单、设计合理且使用操作方便，能有效将煤热解过程中产生的焦油直接裂解为更易利用的气体，使煤的综合利用效率进一步得到提高，同时能准确控制煤在热解反应器中的反应时间，以及在热解和催化裂解过程中的反应温度，进而实现了资源的循环利用，减少了环境污染。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种煤热解联合焦油催化裂解装置，包括热解反应器，其特征在于还包括用于给热解反应器加料的加料系统、用于对热解反应器裂解产生的焦油及热解气体进行催化裂解的催化裂解反应器和用于对热解反应器裂解产生的热解焦进行收集的热解焦收集系统，所述加料系统为连续加料系统，所述加料系统上设置有保护气入口，所述热解反应器为连续进料螺旋热解反应器，所述加料系统与热解反应器一端相连通，所述热解反应器另一端与催化裂解反应器和热解焦收集系统均相连通，所述热解焦收集系统位于催化裂解反应器下方。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述加料系统包括一上端密封的圆形筒体一，所述保护气入口设置在所述圆形筒体一上部一侧，所述圆形筒体一下端出口处设置有定量加料转子，所述定量加料转子一侧设置有用于驱动其运转的电机
ο[0008]上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述热解反应器包括一两端密封的圆形筒体二，所述圆形筒体二左端上部与加料系统下端连通，所述圆形筒体二右端上部与催化裂解反应器下端连通，所述圆形筒体二右端下部与热解焦收集系统上端连通，所述圆形筒体二内部设置有转动轴，所述转动轴两端由所述圆形筒体二支撑并与所述圆形筒体二相密封，所述转动轴上安装有螺旋推进器，所述螺旋推进器的螺旋叶片顶端与所述圆形筒体二内壁之间为间隙配合，所述转动轴左端且位于所述圆形筒体二外侧位置处设置有用于驱动螺旋推进器旋转的电机二，所述转动轴右端设置有膨胀补偿器。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述圆形筒体二外壁设置有外加热层，所述外加热层外部设置有保温层。
上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述圆形筒体二通过进料管与加料系统连通，所述圆形筒体二通过管道与催化裂解反应器连通，所述圆形筒体二通过热解焦出口管与热解焦收集系统连通。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述热解焦收集系统为热解焦收集罐，所述热解焦收集系统与所述热解焦出口管之间设置有密封阀门。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述管道外壁设置有保温加热带一。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述催化裂解反应器包括圆形筒体三，所述圆形筒体三内部由下至上依次设置有气流分布层、催化剂支撑架和除雾板，所述催化剂支撑架上设置有催化剂层，所述圆形筒体三上端开设有气体出口。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述圆形筒体三外壁设置有保温加热带二。上述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述热解反应器和催化裂解反应器上均设置有测温热电偶，所述测温热电偶与温度控制器相连接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、设计合理且使用操作方便，工作时，热解原料煤先通过热解反应器热解，热解后产生的热解焦直接收集，焦油及热解气体进入催化裂解反应器，通过催化裂解反应使热解油分解，生成易于利用的可燃气体。2、能有效将煤热解过程中产生的焦油直接裂解为更易利用的气体，使煤的综合利用效率进一步得到提高。3、能准确控制煤在热解反应器中的反应时间，由于热解原料煤在热解反应器中的停留时间与热解反应器的容积和进料量有关，且在热解反应器中物料的运动状态非常复杂，往往存在短路、反混和死角现象，导致物料的停留时间往往差异很大，而本实用新型可以有效避免物料在反应器中打滑和反喷现象的发生，即个体物料的停留时间就是整体物料的平均停留时间。4、能精确控制热解和催化裂解过程中的反应温度，进而实现资源的循环利用，减少环境污染，根据热解反应原理，煤的热解温度不同，析出的产物也不同，温度是热解过程中一个非常重要的因素，对热解产物分布、组分和产率有非常显著的影响；当热解温度在 5000C -650°C时，热解产物中热解焦和焦油产率较高，产气量较少；当热解温度高于700°C 时，热解产物中的热解气体产率明显提高，焦油产量降低，焦油催化裂解难度变小。[0021]5、本实用新型煤热解后产生的热解焦易于收集，催化裂解产生的热解气体存储方便，且容易利用。下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的整体结构示意图。附图标记说明1-加料系统； 2-保护气入口 ； 3-定量加料转子；4-电机一；5-电机二；6-螺旋推进器；7-保温层；8-热解反应器； 9-外加热层；10-测温热电偶；11-密封阀门； 12-热解焦收集系统；13-两端法兰； 14-1-保温加热带一 ；14-2-保温加热带二 ；15-管道；16-催化裂解反应器；17-气流分布层；18-催化剂支撑架；19-催化剂层；20-除雾板；21-气体出口 ； 22-膨胀补偿器。
具体实施方式
如图1所示的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，包括热解反应器8，还包括用于给热解反应器8加料的加料系统1、用于对热解反应器8裂解产生的焦油及热解气体进行催化裂解的催化裂解反应器16和用于对热解反应器8裂解产生的热解焦进行收集的热解焦收集系统12，所述加料系统1为连续加料系统，所述加料系统1上设置有保护气入口 2，所述热解反应器8为连续进料螺旋热解反应器，所述加料系统1与热解反应器8 一端相连通， 所述热解反应器8另一端与催化裂解反应器16和热解焦收集系统12均相连通，所述热解焦收集系统12位于催化裂解反应器16下方。所述加料系统1包括一上端密封的圆形筒体一，所述保护气入口 2设置在所述圆形筒体一上部一侧，所述圆形筒体一下端出口处设置有定量加料转子3，所述定量加料转子 3 一侧设置有用于驱动其运转的电机一 4。所述热解反应器8包括一两端密封的圆形筒体二，所述圆形筒体二左端上部与加料系统1下端连通，所述圆形筒体二右端上部与催化裂解反应器16下端连通，所述圆形筒体二右端下部与热解焦收集系统12上端连通，所述圆形筒体二内部设置有转动轴，所述转动轴两端由所述圆形筒体二支撑并与所述圆形筒体二相密封，所述转动轴上安装有螺旋推进器6，所述螺旋推进器6的螺旋叶片顶端与所述圆形筒体二内壁之间为间隙配合，所述转动轴左端且位于所述圆形筒体二外侧位置处设置有用于驱动螺旋推进器6旋转的电机二 5，所述转动轴右端设置有膨胀补偿器22。所述圆形筒体二外壁设置有外加热层9，所述外加热层9外部设置有保温层7。所述圆形筒体二通过进料管与加料系统1连通，所述圆形筒体二通过管道15与催化裂解反应器16连通，所述圆形筒体二通过热解焦出口管与热解焦收集系统12连通，且圆形筒体二与管道15之间以及管道15与催化裂解反应器16之间均通过两端法兰13相连接。所述热解焦收集系统12为热解焦收集罐，所述热解焦收集系统12与所述热解焦出口管之间设置有密封阀门11。 所述管道15外壁设置有保温加热带一 14-1。所述催化裂解反应器16包括圆形筒体三，所述圆形筒体三内部由下至上依次设置有气流分布层17、催化剂支撑架18和除雾板20，所述催化剂支撑架18上设置有催化剂层19，所述圆形筒体三上端开设有气体出口 21。该气流分布层17由气流分布板构成，气流分布板的数量至少为一块，除雾板20的数量至少为一块。所述圆形筒体三外壁设置有保温加热带二 14-2。所述热解反应器8和催化裂解反应器16上均设置有测温热电偶10，所述测温热电偶10与温度控制器相连接。本实用新型中，热解反应器8、催化裂解反应器16和管道15均采用外加热保温系统， 且外加热保温系统为分离可调控的加热板或加热带，加热板和加热带上均设置有测温热电偶； 电机一 4和电机二 5均采用变频电机，这样提高了催化裂解装置的自动化程度和生产效率。本实用新型的工作原理为首先启动外加热系统，使热解反应器8的反应温度和催化裂解反应器16的催化裂解温度稳定，再打开电机一 4和电机二 5，使电机一 4驱动定量加料转子3旋转加料，以及电机二 5驱动螺旋推进器6旋转加料(在该过程中，可以根据煤在热解反应器8中的反应时间t，确定电机一 4和电机二 5的转速η)，将热解原料煤输送至热解反应器8中进行热解，打开密封阀门11则热解生成的热解焦落入收集系统12中；与此同时，热解产生的焦油及热解气体在催化裂解反应器16中进行催化裂解反应，生成气体可燃产物，并从气体出口 21中排出使用。焦油及热解气体的催化裂解过程中，焦油及热解气体通过管道15进入催化裂解反应器16，由下向上流动，依次经过气流分布层17、催化剂层19和除雾板20后从气体出口 21排出；其中，气流分布层17对油气起均勻分布的作用， 除雾板20用于脱除气体中的粉尘颗粒，催化剂层19对油气起催化分解的作用，且催化剂层 19由在热解焦收集系统12中得到热解焦或焦油裂解催化剂制成，如采用热解焦收集系统 12中得到热解焦，可大大提高煤的综合利用率；同时由于产生的焦油经催化热解为可利用的气体，因此，不仅有效解决了现有技术中通常将焦油作为废物扔掉，造成资源浪费和环境污染的问题，且提高了资源利用率。上述过程中，所述的热解原料煤是被粉碎的煤，煤的粒径范围为20-200目，且热解原料煤存储在加料系统1中，通过在保护气入口 2中充入氮气，使整个热解及催化裂解反应在惰性气氛下进行，以防止煤在氧气环境下燃烧，热解原料煤的定量输送是通过调节定量加料转子3和螺旋推进器6的转速来实现，由于定量加料转子3通过电机一 4进行驱动， 螺旋推进器6通过电机二 5进行驱动，因此降低人工操作强度。热解和催化裂解的温度均通过测温热电偶10测得，并通过温度控制器进行控制，且热解反应器8和催化裂解反应器 16中的反应时间，可分别通过控制电机一 4和电机二 5的转速来实现。由此可见，本实用新型的热解反应器8、催化裂解反应器16和加料系统1等形成一个连续工艺系统，利用热解反应产生的高温含油气体，通过催化方式裂解热解油，进而能很好的利用热解焦和热解气体，以提高资源综合利用率。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种煤热解联合焦油催化裂解装置，包括热解反应器(8)，其特征在于还包括用于给热解反应器(8)加料的加料系统(1)、用于对热解反应器(8)裂解产生的焦油及热解气体进行催化裂解的催化裂解反应器(16)和用于对热解反应器(8)裂解产生的热解焦进行收集的热解焦收集系统(12)，所述加料系统(1)为连续加料系统，所述加料系统(1)上设置有保护气入口(2)，所述热解反应器(8)为连续进料螺旋热解反应器，所述加料系统(1)与热解反应器(8) —端相连通，所述热解反应器(8)另一端与催化裂解反应器(16)和热解焦收集系统(12)均相连通，所述热解焦收集系统(12)位于催化裂解反应器(16)下方。
2.按照权利要求1所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述加料系统(1)包括一上端密封的圆形筒体一，所述保护气入口(2)设置在所述圆形筒体一上部一侧，所述圆形筒体一下端出口处设置有定量加料转子(3)，所述定量加料转子(3) —侧设置有用于驱动其运转的电机一(4)。
3.按照权利要求1所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述热解反应器(8)包括一两端密封的圆形筒体二，所述圆形筒体二左端上部与加料系统(1)下端连通，所述圆形筒体二右端上部与催化裂解反应器(16)下端连通，所述圆形筒体二右端下部与热解焦收集系统(12)上端连通，所述圆形筒体二内部设置有转动轴，所述转动轴两端由所述圆形筒体二支撑并与所述圆形筒体二相密封，所述转动轴上安装有螺旋推进器(6)， 所述螺旋推进器(6)的螺旋叶片顶端与所述圆形筒体二内壁之间为间隙配合，所述转动轴左端且位于所述圆形筒体二外侧位置处设置有用于驱动螺旋推进器(6)旋转的电机二 (5)，所述转动轴右端设置有膨胀补偿器(22)。
4.按照权利要求3所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述圆形筒体二外壁设置有外加热层(9)，所述外加热层(9)外部设置有保温层(7)。
5.按照权利要求3所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述圆形筒体二通过进料管与加料系统(1)连通，所述圆形筒体二通过管道(15)与催化裂解反应器(16)连通，所述圆形筒体二通过热解焦出口管与热解焦收集系统(12)连通。
6.按照权利要求5所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述热解焦收集系统(12)为热解焦收集罐，所述热解焦收集系统(12)与所述热解焦出口管之间设置有密封阀门(11)。
7.按照权利要求5所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述管道 (15)外壁设置有保温加热带一(14-1)。
8.按照权利要求1所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述催化裂解反应器(16)包括圆形筒体三，所述圆形筒体三内部由下至上依次设置有气流分布层(17)、催化剂支撑架(18)和除雾板(20)，所述催化剂支撑架(18)上设置有催化剂层(19)， 所述圆形筒体三上端开设有气体出口(21)。
9.按照权利要求8所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述圆形筒体三外壁设置有保温加热带(14-2)。
10.按照权利要求1所述的一种煤热解联合焦油催化裂解装置，其特征在于所述热解反应器(8)和催化裂解反应器(16)上均设置有测温热电偶(10)，所述测温热电偶(10)与温度控制器相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种煤热解联合焦油催化裂解装置，包括热解反应器，还包括用于给热解反应器加料的加料系统、用于对热解反应器裂解产生的焦油及热解气体进行催化裂解的催化裂解反应器和用于对热解反应器裂解产生的热解焦进行收集的热解焦收集系统，加料系统为连续加料系统，加料系统上设置有保护气入口，热解反应器为连续进料螺旋热解反应器，加料系统与热解反应器一端相连通，热解反应器另一端与催化裂解反应器和热解焦收集系统均相连通，热解焦收集系统位于催化裂解反应器下方。本实用新型能有效将煤热解过程中产生的焦油直接裂解为更易利用的气体，使煤的综合利用效率进一步得到提高，进而实现了资源的循环利用，减少了环境污染。
文档编号C10B53/04GK201942645SQ201120008670
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者张磊, 张蕾, 舒新前 申请人:西安科技大学