一种由低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用低煤化度粉煤生产高品质焦油、半焦及合成燃料气的方法，该方法包括低煤化度粉煤预干燥、干燥粉煤分离、低煤化度粉煤转化、轻质气态产物除尘、轻质气态产物分离与收集和热解产物半焦回收等步骤。本发明的方法为解决所述粉煤高效利用提供了一种安全可靠的途径。本发明方法处理量大，换热效率高，原料颗粒自动筛分，减少了备煤系统负荷，提高轻质产品产率。与现有技术相比，本发明方法有效降低合成燃料气中惰性组分含量和焦油含尘量，有效提高传热效率和转化反应速率，提高焦油和合成燃料气产品产率，焦油中含尘量低于0.1mg/kg，能耗低，环境污染小，因此，本发明的方法具有非常重大的经济意义和社会意义，应用前景极好。
【专利说明】一种由低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法【【技术领域】】[0001]本发明属于粉煤热转化利用【技术领域】。更具体地，本发明涉及一种利用低煤化度粉煤生产高品质焦油、半焦及合成燃料气的方法。【【背景技术】】[0002]在我国的能源结构比例中，煤炭资源储量和消费量占到一次能源总量的70%以上，随着石油、天然气等资源的进一步短缺，煤炭将在很长一段时间内成为我国能源结构的主体。在我国的煤炭资源总量中，低煤化度煤(如褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤)探明储量占到30%以上，主要分布在内蒙、陕西、云南等地，在开采和运输过程中会产生大量的粉煤，这种粉煤资源存在着粒度小、易氧化自燃、含水量高、热利用效率低、不粘结或粘结性差等缺陷。如何高效清洁地利用这类资源对提高我国煤炭资源利用效率、推动当地经济发展、实现可持续发展具有非常重要的意义。[0003]众所周知，煤的热加工是目前加工处理年轻煤资源的有效途径，通过热加工获取焦油、半焦及合成燃料气的过程能量转化率高达80%以上，远高于气化、煤直接液化等煤加工转化方式。同时，煤的热加工过程极大程度上保持了煤炭中的有机大分子结构，是获取化工基本原料尤其是长链杂环类化合物的主要途径，其中有些单体有机物目前尚无法通过其它化工合成方法获得。另外，煤炭通过热加工处理获得的焦油、半焦及合成燃料气产品亦可进一步作为原料进行深加工处理，因此，开发出更加先进、高效的煤热加工工艺技术是实现煤炭资源绿色梯级利用，发展现代洁净煤技术的重要技术基础。[0004]本发明是根据我国的能源结构比例状况，针对低煤化度粉煤高效利用难度大，传统处理方法综合热效率低，合成燃料气和焦油产率和品质低，且环境污染严重的现状下提出的。通过本发明所采用的工艺方法来达到高效利用低煤化度粉煤、提高合成燃料气和焦油的产率和性质、提高热效率和降低环境污染的目的。【
【发明内容】
】[0005][要解决的技术问题][0006]本发明的目的是提供一种由低煤化度 粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法。[0007][技术方案][0008]本发明是通过下述技术方案实现的。[0009]本发明涉及一种由低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法。[0010]该生产方法的步骤如下:[0011]A、低煤化度粉煤的预干燥:[0012]把所述的低煤化度粉煤送到气流干燥器I中，用高温烟气干燥，得到干燥粉煤与废烟气的混合物；所述干燥粉煤的水含量是以干燥粉煤总重量计8.0%以下；[0013]所述的高温烟气或者是由间壁式反应器3排出并经返回气再热器7换热后的废热烟气与由气固分离器2排出的一部分废烟气即循环烟气所组成的混合物，或者是由所述间壁式反应器3排出并经返回气再热器7换热后的废热烟气、由湿法/干法熄焦装置6产生的高温惰性熄焦气和由气固分离器2排出的一部分废烟气(即循环烟气)组成的混合物；
[0014]B、干燥粉煤的分离:
[0015]来自步骤A的干燥粉煤与废烟气的混合物在气固分离器2中进行气固分离，得到干燥粉煤与废烟气；所述的干燥粉煤由气固分离器2底部的出料口排出，然后送到间壁式反应器3中；所述的废烟气由气固分离器2侧面排出口排出，其中一部分废烟气(即循环烟气)返回到气流干燥器1，剩余部分送至返回气预热器8进行余热回收，而已回收余热的废烟气外排；
[0016]C、低煤化度粉煤的转化:
[0017]来自步骤B的干燥粉煤在间壁式反应器3中在温度300°C -700°C的条件进行转化反应，得到一种含有合成燃料气、水蒸汽和焦油的轻质气态产物与一种高温半焦；所述高温半焦由间壁式反应器3出料端排出送至湿法/干法熄焦装置6 ；
[0018]所述转化反应需要的热量是由所述合成燃料气与空气通过燃烧提供的；在如开车、检修等非正常状态运行时，所述合成燃料气由其它燃料代替。
[0019]D、轻质气态产物的除尘:
[0020]来自步骤C的轻质气态产物由管道送到气体除尘器4，以除去其中的微粉尘；得到的净化轻质气态产物再由管道送到洗涤-电捕装置5进行处理；由气体除尘器4排出的微粉尘送至湿法/干法熄焦装置6进行冷却回收；
[0021]E、轻质气态产物的分离与收集:
[0022]来自步骤D气体除尘器4的净化轻质气态产物在洗涤-电捕装置5中，在水洗降温与电离捕集作用下，所述净化轻质气态产物中的焦油组分被脱除，再经沉降分离回收得到一种焦油产品，同时还得到一种含有CO、CH4, H2与CO2四种主要组分的合成燃料气，这种合成燃料气还含有水、酸性气体与微量焦油；所述的合成燃料气一部分为返回合成燃料气，余下部分的合成燃料气送到合成燃料气贮罐储存；所述的返回合成燃料气经返回气预热器8换热后一部分直接返回到间壁式反应器3中由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所，余下部分经返回气再热器7返回到间壁式反应器3中由内筒13、进料端端盖9与出料端端盖10形成的原料转化场所；或者所述的返回合成燃料气经返回气预热器8换热后全部进入到间壁式反应器3中由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所，仅作为加热燃料使用。
[0023]F、热解产物半焦的回收:
[0024]将步骤C得到的高温半焦与步骤D得到的微粉尘一起送到湿法/干法熄焦装置6中，在低温水激冷或低温惰性气体换热作用下，所述半焦温度被降低至着火点以下，于是得到所述的固体半焦。
[0025]根据本发明的一种优选实施方式，所述的低煤化度粉煤是其挥发性组分含量为以所述粉煤总重量计30%以上的褐煤或长焰煤，所述低煤化度粉煤的平均颗粒直径是1~1Omm,最大颗粒直径不超过15mm。
[0026]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的低煤化度粉煤在气流干燥器I中是在由常温逐渐升高到温度120~180°C过程中进行干燥脱水的。
[0027]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的气流干燥器I是一种上喷式气流床干燥器，原料煤由下部进入，干燥后所得干燥粉煤的粒度是通过调节送入气流干燥器I的高温烟气流量进行调整的，较大的原料颗粒自动从气流干燥器I底部筛出。[0028]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的间壁式反应器3由内筒12、外筒13、进料端端盖9、出料端端盖10、密封系统14与传动系统15构成；[0029]内筒12为耐热钢圆柱筒，它与进料端端盖9和出料端端盖10紧密接触构成一个柱状密闭空间；内筒12与传动系统15相连，在传动系统15的驱动下，内筒12沿其中心轴转动；密封系统14位于内筒12与进料端端盖9和出料端端盖10之间，以保证它们在相对运动时两侧端盖与内筒12之间的密封；[0030]外筒13位于内筒12之外，它的内壁涂装绝热耐火材料16 ;它的内壁与内筒12的外壁之间形成一个封闭空间；在外筒13筒壁上设置合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴19和废热烟气排出口 20 ；[0031]在进料端端盖9安装原料进口 11与合成燃料气进口 21 ;在出料端端盖10安装上出料口 17和下出料口 18。[0032]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴19是 2~10个，它们在外筒13筒壁上按照等间距排列。[0033]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述废烟气的含尘量是在 500mg/Nm3 以下。[0034]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的气体除尘器4由金属烧结管22、进气口 23、含尘气仓24、清洁气仓25、出气口 26、排渣口 27与反吹气体进口 28构成；所述的气体除尘器4纵向截面上部为长方形，下部为锥形；金属烧结管22微尘过滤器件设置在所述的气体除尘器4内，而处在含尘气仓24与清洁气仓25之中，反吹气体进口 28与金属烧结管22相连接；所述金属烧结管22管壁设有微米级以下的微孔；进气口 23与出气口 26分别设置在气体除尘器4两端，排渣口 27设置在气体除尘器4锥形部分的下面。[0035]根据本发明的另一种优选实施方式，在所述的合成燃料气中，H2+C0+CH4组分含量是以干燥合成燃料气总体积计70%以上，所述合成燃料气的热值是以干燥合成燃料气计 20MJ/m3 以上。[0036]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的焦油是低温焦油，其中低于350°C的馏分含量是以所述焦油总重量计50%以上，所述低温焦油的含尘量是0.lmg/kg以下。[0037]下面将更详细地描述本发明。[0038]本发明提出一种以低煤化度粉煤为原料，以热加工转化方式实现其资源高效合理利用的技术方案。本发明的方法能够利用在目前占开采总量60%以上的粉状煤炭，通过原料预干燥、分离、转化、轻质气态产物除尘、轻质气态产品分离与收集、半焦产品回收等主要步骤，获得焦油、半焦及合成燃料气等产品。本发明方法的三废排放少，环境影响低，特别适用于低阶煤炭的开发利用。[0039]本发明涉及一 种由低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法。[0040]该方法的步骤如下:[0041]A、低煤化度粉煤的预干燥:[0042]把所述的低煤化度粉煤送到气流干燥器I中，用高温烟气干燥，得到干燥粉煤与废烟气的混合物；所述干燥粉煤的水含量是以干燥粉煤总重量计8.0%以下。[0043]根据本发明，所述的低煤化度煤是其挥发性组分含量为以所述粉煤总重量计30%以上的褐煤或长焰煤。所述褐煤是煤化程度最低的矿产煤，一种介于泥炭与烟煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。长焰煤在中国煤炭分类国家标准中是一种煤化度最低的烟煤。它的挥发分特别高，燃烧时火焰长。它的化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。
[0044]在所述低煤化度煤下面简称原料煤中，所述挥发性组分的含量是采用GB/T212-2008中所规定的方法测定的。
[0045]所述的低煤化度煤在使用前需要进行粉碎，以便使所述低煤化度粉煤的平均颗粒直径达到I~10mm，最大颗粒直径不超过15mm。在本发明中，原料煤进行粉碎所使用的设备都是本【技术领域】里通常使用的粉碎设备，例如由河南红星矿山机械有限公司以商品名颚式破碎机销售的粉碎设备。
[0046]所述的气流干燥器I是一种直立的筒式结构，是一种上喷式气流床干燥器，符合粒度要求的原料煤由位于气流干燥器I底部侧面的原料煤入口进入，所述高温烟气进口位于原料煤入口的下部，所述高温烟气沿气流干燥器I轴向方向向上运动，原料煤在高温烟气气流提升作用下由下至上运动，在这种运动过程中，在原料煤与高温烟气之间进行热交换，使原料煤温度由常温逐步升至温度120~180°C，从而使原料煤干燥脱水。原料煤与高温烟气气流从气流干燥器I上部出口排出，得到干燥粉煤与废烟气的混合物。同时，粒度较大的原料煤颗粒在气流干燥器I中因重力大于上升力而会向气流干燥器I下部移动，沉降其底部排出，待后续破碎后返回再利用。原料煤颗粒上升与下降的粒度分界线可以通过通入气流干燥器I的高温烟气流量进行调节，高温烟气流量越大，干燥粉煤所含的大颗粒越多，反之则越少。
[0047]所述的高温烟气或者是由间壁式反应器3排出并经返回气再热器7换热后的废热烟气与由气固分离器2排出的一部分废烟气即循环烟气所组成的混合物，或者是由所述间壁式反应器3排出并经返回气再热器7换热后的废热烟气、由湿法/干法熄焦装置6产生的高温惰性熄焦气和由气固分离器2排出的一部分废烟气即循环烟气组成的混合物。
[0048]B、干燥粉煤的分离:
[0049]来自步骤A的干燥粉煤与废烟气的混合物在气固分离器2中进行气固分离，得到干燥粉煤与废烟气；所述的干燥粉煤由气固分离器2底部的出料口排出，然后送到间壁式反应器3中；所述的废烟气由气固分离器2侧面排出口排出，其中一部分废烟气作为循环烟气返回到气流干燥器1，剩余部分送至返回气预热器8进行余热回收，而已回收余热的废气外排。
[0050]在本发明中，所述的气固分离器2是本【技术领域】里通常使用的气固分离器，例如高温袋式除尘过滤器，像江苏海鑫环境工程有限公司以商品名脉冲袋式除尘器、河南运隆重工机械有限公司以商品名脉喷袋式除尘器销售的气固分离器。
[0051]干粉煤与废烟气混合物分离得到干燥粉煤与废烟气。所述干粉煤由气固分离器2底部的出料口排出，经输料装置送至间壁式反应器3。得到的废I气的含尘量低于500mg/Nm3，它由气固分离器2排出，其中一部分废烟气作为循环烟气返回到气流干燥器I中，剩余部分送至返回气预热器8中，与返回合成燃料气进行换热，其温度被冷却至低于100°C后外排。
[0052]C、低煤化度粉煤的转化:[0053]来自步骤B的干燥粉煤在间壁式反应器3中在温度300°C -700°C的条件进行转化反应，得到一种含有合成燃料气、水蒸汽和焦油的轻质气态产物与一种高温半焦；所述高温半焦由间壁式反应器3出料端排出送至湿法/干法熄焦装置6 ；[0054]所述转化反应需要的热量是由所述合成燃料气与空气通过燃烧提供的。[0055]根据一种优选实施方式，在装置开车、检修等非正常运行时期，燃烧室进行燃烧的合成燃料气也可以根据具体情况用其它燃料代替实施。所述的其它燃料包括天然气、液化石油气、城市煤气、工业合成气、工业尾气、重油、渣油和其它废油等液态燃料。[0056]来自步骤B的由气固分离器2排出的干燥原料煤由设置在进料端端盖9上的原料进口 11进入间壁式反应器3。所述的间壁式反应器3为间接加热式反应器，横卧且保持适度倾斜安装。[0057]所述的间壁式反应器3由内筒12、外筒13、进料端端盖9、出料端端盖10、密封系统14与传动系统15构成；[0058]所述内筒12为耐热钢制圆柱筒，内壁面无耐火材料，它与进料端端盖9和出料端端盖10紧密接触构成一个圆柱状密闭空间，作为原料转化场所；内筒12与传动系统15相连，在传动系统15的驱动下，内筒12沿其中心轴转动；密封系统14位于内筒12与进料端端盖9和出料端端盖10之间，以保证它们在相对运动时进料端端盖9、出料端端盖10与内筒11之间的密封；[0059]外筒13位于内筒12之外，它的内壁涂装绝热耐火材料16以避免热量的流失；它的内壁与内筒12的外壁之间形成一个封闭空间，该空间是返回合成燃料气或其它燃料与空气进行混合燃烧的场所，这些燃料燃烧所产生的热量通过内筒12壁以间接热传导方式由内筒12外传递到内筒12内，为原料煤转化提供所需要的热量。[0060]在外筒13筒壁上设置合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴19和废热烟气排出口 20 ； 在进料端端盖9上设置原料进口 11与合成燃料气进口 21 ;在出料端端盖10上设置有上出料口 17和下出料口 18。[0061]原料煤在进入间壁式反应器3后，在内筒12旋转推动力和重力双重作用下由进料端缓慢向出料端移动，同时原料煤在内筒12移动过程中还不断地进行转化反应，`转化反应产生的轻质气态产物与半焦分别由位于出料端端盖10的上出料口 17和下出料口 18排出间壁式反应器。[0062]原料煤在间壁式反应器3内的停留时间由传动系统14输出转速控制，其停留时间通常是30min~120min。[0063]根据本发明，由返回气预热器8排出的返回合成燃料气分为两部分，它们分别进入间壁式反应器3中由内筒13与进料端端盖9、出料端端盖10形成的原料转化场所和由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所。在特别情况下，由返回气预热器8排出的返回合成燃料气也可选择不通入间壁式反应器3中由内筒13与进料端端盖9、出料端端盖10形成的原料转化场所，所述合成燃料气全部通入间壁式反应器3中由绝热耐火材料 16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所，仅作为加热燃料使用。[0064]根据一种优选实施方式，在间壁式反应器3进料端端盖9上设置合成燃料气进口 21。来自返回气预热器8的返回合成燃料气在返回气再热器7中与由间壁式反应器3排出的废热烟气进行换热，换热的合成燃料气直接经合成燃料气进口 21进入间壁式反应器3内筒，与原料煤粉直接接触，进行转化反应，这样可以改善原料反应条件，提高原料煤的转化度。
[0065]根据另一种优选实施方式，在间壁式反应器3的外筒13壁上分别设置多个合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴19。所述的合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴19是2~10个，它们在外筒13筒壁上按照等间距排列。
[0066]来自返回气预热器8的返回合成燃料气与空气一起，通过合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴19混合喷射到在外筒13与内筒12之间的燃烧室进行燃烧，燃烧所产生的热量经内筒12壁传递至原料煤进行转化反应，该反应产生的废热烟气由设置在外筒13壁上的废热烟气排出口 20排出。
[0067]在燃烧室内，燃烧温度可以由进入燃烧室的合成燃料气流量加以控制。
[0068]采用为粉尘处理【技术领域】技术人员所熟知的安装在气固分离器2排出气管道上的以商品名烟尘浓度监测仪在实际条件下连续测定了由气固分离器2排出的废烟气的含尘量，其含尘量折合成标准状况是在500mg/Nm3以下。
[0069]D、轻质气态产物的除尘:
[0070]来自步骤C的轻质气态产物由管道送到气体除尘器4，以除去其中的微粉尘；得到的净化轻质气态产物再由管道送到洗涤-电捕装置5进行处理；由气体除尘器4排出的微粉尘送至湿法/干法熄焦装置6进行冷却回收。
[0071]所述的气体除尘器4是一种分仓式金属烧结管高温除尘器。所述的气体除尘器4由金属烧结管22、进气口 23、含尘气仓24、清洁气仓25、出气口 26、排渣口 27与反吹气体进口 28构成。所述的气体除尘器4纵向截`面上部为长方形，下部为锥形。
[0072]所述的气体除尘器4通常装有3~6支金属烧结管22，但随着气体除尘器4尺寸增大或减小以及对除尘要求，其金属烧结管22支数也会随之改变，这种改变对于本【技术领域】的技术人员而言是不存在任何困难的。
[0073]所述金属烧结管22管壁设有微米级以下的微孔。金属烧结管22管壁上的微孔密度通常是1000~8000个/mm2，本【技术领域】的技术人员可以根据实际情况很容易调整其微孔密度。
[0074]金属烧结管22微尘过滤器件设置在所述的气体除尘器4内，而处在含尘气仓24与清洁气仓25之中，反吹气体进口 28与金属烧结管22相连接；进气口 23与出气口 26分别设置在气体除尘器4两端，排渣口 27设置在气体除尘器4锥形部分的下面。
[0075]由间壁式反应器3排出且携带微粉尘的高温轻质气态产物由气体除尘器4的进气口 23进入气体除尘器4的含尘气仓24内，在金属烧结管22内外压力差的作用下，由管外通过管壁上的微孔进入金属烧结管22内，在这种流动过程中，金属烧结管22将其轻质气态产物携带的粉尘过滤除去，清洁轻质气态产物进入管内后沿轴向流动进入清洁气仓25，再由设在清洁气仓的出气口 26排出气体除尘器4。这种过滤操作保持一段时间后，金属烧结管22外壁因过滤作用而覆盖了微粉尘颗粒，此时，由反吹气进口 28向金属烧结管22内沿合成燃料气流动方向逆向通入惰性气体反吹气，在反吹气作用力下，滞留于金属烧结管22外壁面上的微粉尘被吹落，掉落至气体除尘器4底部并通过排渣口 27按周期排出气体除尘器4。反吹气体可以通过阀门控制依次进入各个金属烧结管22内，实现过滤过程的连续性。整个气体除尘操作均维持在较高温度> 200°C下操作，以保证轻质气态产物中的各气态组分不会冷凝析出，造成过滤部件的堵塞。[0076]本发明中，通常使用惰性气体例如N2或CO2作为反吹气体除去在金属烧结管20外壁面上的积灰。如果后续湿法/干法熄焦装置6采用干法熄焦装置，可以使用在干法熄焦装置中在与高温半焦换热后产生的高温惰性熄焦气N2或CO2作为反吹气体除去在金属烧结管20外壁面上的积灰。[0077]E、轻质气态产物的分离与收集:[0078]让来自步骤D气体除尘器4的净化轻质气态产物在洗涤-电捕装置5中，在水洗降温与电离捕集作用下，所述净化轻质气态产物中的焦油组分被脱除，再经沉降分离回收得到一种焦油产品，同时还得到一种含有CO、CH4, H2与CO2四种主要组分的合成燃料气，这种合成燃料气还含有水、酸性气体与微量焦油；所述的合成燃料气一部分为返回合成燃料气， 余下部分的合成燃料气送到合成燃料气忙存。[0079]所述的返回合成燃料气经返回气预热器8换热后一部分直接返回到间壁式反应器3中由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所，余下部分经返回气再热器7 返回到间壁式反应器3中由内筒13与进料端端盖9、出料端端盖10形成的原料转化场所； 特别情况下，所述的返回合成燃料气经返回气预热器8换热后全部进入到间壁式反应器3 中由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所，仅作为加热燃料使用。[0080]所述洗涤-电捕装置5是一种由水洗喷淋冷却装置与微量焦油捕集器组合的装置。所述水洗喷淋冷却装置是本领域技术人员熟知的热转化合成燃料气冷却洗涤处理装置。所述的微量焦油捕集器是本【技术领域】常用的微量焦油捕集器，例如襄樊九鼎昊天环保设备有限公司以商品名电捕焦油器、湖北珠峰亚太净化设备有限公司以商品名电除焦油尘器、鞍山市东辉环保设备有限公司以商品名蜂窝电捕焦油器销售的微量焦油捕集器。[0081]轻质气态产物在经过水洗喷淋冷却装置后再进入电捕焦油装置。在水洗降温及电离捕集作下，洗涤-电捕装置5依次对轻质气态产物中的焦油、水及一些酸性气体进行脱除并回收，这些组分混合经进一步澄降分离，回收得到一种焦油和一种清洁合成燃料气。[0082]所述的焦油是高品质低温焦油产品，其中低于350°C的馏分含量是以所述焦油总重量计50%以上,所述低温焦油的含尘量是0.lmg/kg以下。[0083]所述清洁合燃料气的焦油含量降低至60mg/m3以下，它含有的基本组分是CO、 CH4、H2、C02。H2+C0+CH4组分含量是以干燥合成燃料气总体积计70%以上。所述合成燃料气的热值是以干燥合成燃料气计20MJ/m3以上。[0084]H2+C0+CH4组分含量是采用由文献《焦炉煤气成分的气相色谱分析》，张宝成，《煤气与热力》，1984(06)中提及的方法，由气相色谱仪测定；所述合成燃料气的热值是采用标准 ASTMD3588-19982003所规定的方法，通过粗煤气成分分析结果计算得出的。[0085]由洗涤-电捕装置5排出的合成燃料气，一部分为返回合成燃料气，余下部分的合成燃料气送到合成燃料气贮罐储存；所述的返回合成燃料气经返回气预热器8换热后一部分直接返回到间壁式反应器3中由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所， 余下部分经返回气再热器7返回到间壁式反应器3中由内筒13与进料端端盖9、出料端端盖10形成的原料转化场所；特别情况下，所述的返回合成燃料气经返回气预热器8换热后全部进入到间壁式反应器3中由绝热耐火材料16与内筒12外壁之间形成的燃烧场所，仅作为加热燃料使用。[0086]F、热解产物半焦的回收:
[0087]将步骤C的高温半焦和步骤D得到的微粉尘一起送到湿法/干法熄焦装置6中，在低温水激冷或低温惰性气体换热作用下，所述半焦的温度被降低至着火点以下，于是排出得到所述的固体半焦。
[0088]所述的湿法/干法熄焦装置6是一种在本【技术领域】里人们熟知的设备，湿法熄焦装置为一种盛水容器，将热半焦通入水中，与水直接接触，降温后由捞焦装置捞出。干法熄焦装置例如是ZL201010109694与ZL02829821.7所描述的装置。
[0089]本发明由低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法具有下述特点:
[0090]1、本发明的方法是以低煤化度粉煤为原料，对解决该类煤质开采过程中产生的大量粉煤资源以重量计，占煤总开采量的70%的高效利用问题提供了一种可靠、安全途径。
[0091]2、本发明采用了气流床提升式原煤预干燥手段，内热式换热，在继承了气流床反应器处理量大和内热式换热器换热效率高的同时，实现了原料颗粒的自动筛分，减少了备煤系统负荷，优化了原料热转化工况，相对提高轻质产品产率。
[0092]3.本发明采用了间壁式移动床反应器结构，采用外部加热和内部强化反应的热处理转化方式，相比传统内热式煤热转化技术，有效降低了合成燃料气中惰性组分含量和焦油含尘量；相比单独外热式煤热转化技术，既有效提高了传热效率和转化反应速率，同时可相对提高焦油和合成燃料气两种重要产品产率。
[0093]4.本发明设置高温气体除尘器，将煤粉热转化轻质气态产物进行过滤除尘，提高了后续焦油回收装置入料的纯洁度，保证了工艺所产焦油产品的品质，焦油中含尘量低于0.lmg/kg，便于后续加工及使用。
[0094]5.本发明中采用将原煤热转化外排废热烟气依次通过返回气再热器、气流干燥器、返回气预热器的流程，对外排废热烟气能量进行了深度换热利用，充分利用了原煤热转化外排废气的高温热能；若采用干法熄焦装置，还可有效实现半焦产品的热量回收与利用，整体过程能耗低，环境污染小。
[0095]总之，本发明的方法是对低煤化度粉煤资源的综合高效利用，即利用大量廉价处理难度大的低煤化度粉煤为原料来制取高附加值的产品，对提高我国的煤炭资源利用率，降低传统处理方法能耗大，环境污染严重的问题具有重要意义。
[0096][有益效果]
[0097]本发明的有益效果如下:本发明的方法是以低煤化度粉煤为原料，对解决该类煤质开采过程中产生的大量粉煤资源高效利用问题提供了一种可靠、安全途径。本发明方法的处理量大，换热效率高，原料颗粒自动筛分，减少了备煤系统负荷，提高轻质产品产率。与现有技术相比，本发明的方法有效降低了合成燃料气中惰性组分含量和焦油含尘量，有效提高了传热效率和转化反应速率，提高焦油和合成燃料气产品产率，焦油中含尘量低于0.lmg/kg，充分利用了原煤热转化外排废气的高温热能，整体过程能耗低，环境污染小，因此，本发明的方法具有非常重大的经济意义和社会意义，具有极好的应用前景。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0098]附图1是本发明方法流程示意图；
[0099]图中:[0100]1、气流干燥器；2、气固分离器；3、间壁式反应器；4、气体除尘器；5、洗涤-电捕装置；6、湿法/干法熄焦装置；7、返回气再热器；8、返回气预热器；[0101]附图2是本发明间壁式反应器结构简图；[0102]图中:[0103]9-进料端端盖、10-出料端端盖、11-原料进口、12-内筒、13-外筒、14-密封系统、 15-传动系统、16-绝热耐火材料、17-上出料口、18-下出料口、19-合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴、20-废热烟气排出口、21-合成燃料气进口。[0104]附图3是本发明气体除尘器结构简图；[0105]图中:[0106]22-金属烧结管、23-进气口、24-含尘气仓、25-清洁气仓、26-出气口、27-排渣口、28-反吹气体进口。【【具体实施方式】】[0107]通过下述实施例将能够更好地理解本发明。[0108]实施例1:使用低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气[0109]本实施例使用的陕北低煤化度粉煤煤质是采用GB212—91和GB476—91所规定的方法进行分析的。其煤质分析结果列于下表1中。[0110]表1:煤质分析结果，以重量％表示
【权利要求】
1.一种由低煤化度粉煤生产焦油、半焦及合成燃料气的方法，其特征在于该方法的步骤如下: A、低煤化度粉煤的预干燥: 把所述的低煤化度粉煤送到气流干燥器(I)中，用高温烟气干燥，得到干燥粉煤与废烟气的混合物；所述干燥粉煤的水含量是以干燥粉煤总重量计8.0%以下； 所述的高温烟气或者是由间壁式反应器(3)排出并经返回气再热器(7)换热后的废热烟气与由气固分离器(2)排出的一部分废烟气所组成的混合物，或者是由所述间壁式反应器(3)排出并经返回气再热器(7)换热后的废热烟气、由湿法/干法熄焦装置(6)产生的高温惰性熄焦气和由气固分离器(2)排出的一部分废烟气组成的混合物； B、干燥粉煤的分离: 来自步骤A的干燥粉煤与废烟气的混合物在气固分离器(2)中进行气固分离，得到干燥粉煤与废烟气；所述的干燥粉煤由气固分离器(2)底部的出料口排出，然后送到间壁式反应器(3)中；所述的废烟气由气固分离器(2)侧面排出口排出，其中一部分废烟气返回到气流干燥器(1)，剩余部分送至返回气预热器(8)进行余热回收，而已回收余热的废烟气外排； C、低煤化度粉煤的转化: 来自步骤B的干燥粉煤在间壁式反应器(3)中在温度300°C _700°C的条件进行转化反应，得到一种含有合成燃料气、水蒸汽和焦`油的轻质气态产物与一种高温半焦；所述高温半焦由间壁式反应器(3)出料端排出送至湿法/干法熄焦装置(6)； 所述转化反应需要的热量是由所述合成燃料气与空气通过燃烧提供的；在开车或检修非正常状态运行时，所述合成燃料气由其它燃料代替； D、轻质气态产物的除尘: 来自步骤C的轻质气态产物由管道送到气体除尘器(4)，以除去其中的微粉尘；得到的净化轻质气态产物再由管道送到洗涤-电捕装置(5)进行处理；由气体除尘器(4)排出的微粉尘送至湿法/干法熄焦装置(6)进行冷却回收； E、轻质气态产物的分离与收集: 让来自步骤D气体除尘器(4)的净化轻质气态产物在洗涤-电捕装置(5)中，在水洗降温与电离捕集作用下，所述净化轻质气态产物中的焦油组分被脱除，再经沉降分离回收得到一种焦油产品，同时还得到一种含有H2、CO、CH4、H2与CO2四种主要组分的合成燃料气，这种合成燃料气还含有水、酸性气体与微量焦油；所述的合成燃料气一部分为返回合成燃料气，余下部分的合成燃料气送到合成燃料气忙罐储存； 所述的返回合成燃料气经返回气预热器(8)换热后一部分直接返回到间壁式反应器(3)中由内筒(12)外壁与绝热耐火材料(16)内壁之间形成的燃烧场所，余下部分经返回气再热器(7)返回到间壁式反应器(3)中由内筒(13)、进料端端盖(9)与出料端端盖(10)形成的原料转化场所；或者所述合成燃料气经返回气预热器(8)换热后全部通入间壁式反应器(3)中由内筒(12)外壁与绝热耐火材料(16)内壁之间形成的燃烧场所，作为加热燃料使用； F、热解产物半焦的回收: 将步骤C得到的高温半焦与步骤D得到的微粉尘一起送到湿法/干法熄焦装置(6)中，在低温水激冷或低温惰性气体换热作用下，所述半焦温度被降低至着火点以下，得到所述的固体半焦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的低煤化度粉煤是其挥发性组分含量为以所述粉煤总重量计30%以上的褐煤或长焰煤，所述低煤化度粉煤的平均平均颗粒直径是I~IOmm,最大颗粒直径不超过15mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的低煤化度粉煤在气流干燥器(I)中是在由常温逐渐升高到温度120~180°C过程中进行干燥脱水的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤A中，所述的气流干燥器(I)是一种上喷式气流床干燥器，原料煤由其下部进入，干燥的粉煤粒度是通过调节送入气流干燥器(I)的高温烟气流量进行调整的，较大的原料颗粒自动从气流干燥器(I)底部筛出。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的间壁式反应器(3)由内筒(12)、外筒(13),进料端端盖(9)、出料端端盖(10)、密封系统(14)与传动系统(15)构成； 内筒(12 )为耐热钢圆柱筒，它与进料端端盖(9 )和出料端端盖(10 )紧密接触构成一个柱状密闭空间；内筒(12)与传动系统(15)相连，在传动系统(15)的驱动下，内筒(12)沿其中心轴转动；密封系统(14)位 于内筒(12)与进料端端盖(9)和出料端端盖(10)之间，以保证它们在相对运动时两侧端盖与内筒(12 )之间的密封。 外筒(13)位于内筒(12)之外，它的内壁凃装绝热耐火材料(16);它的内壁与内筒(12)的外壁之间形成一个封闭空间；在外筒(13)筒壁上设置合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴(19)和废热烟气排出口(20)； 在进料端端盖(9)安装原料进口(11)与合成燃料气进口(21);在出料端端盖(10)安装上出料口(17)和下出料口(18)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的合成燃料气-空气混合燃烧喷嘴(19)是2~10个，它们在外筒(13)筒壁上按照等间距排列。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤B中，所述废烟气的含尘量是在500mg/Nm3 以下。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的气体除尘器4由金属烧结管(22)、进气口(23)、含尘气仓(24)、清洁气仓(25)、出气口(26)、排渣口(27)与反吹气体进口(28)构成；所述的气体除尘器(4)纵向截面上部为长方形，下部为锥形；金属烧结管(22)微尘过滤器件设置在所述的气体除尘器(4 ))内，而处在含尘气仓(24 )与清洁气仓(25 )之中，反吹气体进口( 28)与金属烧结管(22)相连接；所述金属烧结管(22)管壁设有微米级以下的微孔；进气口( 23 )与出气口( 26 )分别设置在气体除尘器(4)两端，排渣口( 27 )设置在气体除尘器(4)锥形部分的下面。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述的合成燃料气中，H2+CO+CH4组分含量是以干燥合成燃料气总体积计70%以上，所述合成燃料气的热值是以干燥合成燃料气计20MJ/m3 以上。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的焦油是低温焦油，其中低于350°C的馏分含量是以所述焦油总重量计50%以上，所述低温焦油的含尘量是0.lmg/kg以下。
【文档编号】C10J3/72GK103497784SQ201310470804
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】贺根良, 门长贵, 张勇, 韦孙昌, 徐宏伟, 罗进成, 郑亚兰, 王锦, 葛宁, 王堰柳 申请人:西安元创化工科技股份有限公司, 西北化工研究院