煤快速热解反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种煤快速热解反应器，包括：反应器本体；内置于所述反应器本体的上部的旋风分离器；颗粒移动床，所述颗粒移动床包括：侧面板、固定在所述反应器本体的侧壁上的两个壁板，由此所述侧面板、所述两个壁板和所述侧壁限定所述颗粒移动床的腔体，其中，所述旋风分离器连通至所述颗粒移动床的进气口；所述壁板的固定部位之间的侧壁上设置有热解油气出口。本实用新型通过在反应器本体上部设置旋风分离器和颗粒移动床，有效避免了旋风分离器的保温和结焦。同时，将颗粒移动床置于热解油气出口，可以通过冷煤和高温煤热解油气接触，降低高温煤热解油气温度，吸附部分冷凝重质焦油，提高了焦油品质。
【专利说明】
煤快速热解反应器
技术领域
[0001]本实用新型属于煤炭分阶梯级利用技术领域，尤其涉及针对长焰煤、褐煤等中低阶煤的一种煤快速热解反应器。
【背景技术】
[0002]中国正处于工业化、城镇化快速发展阶段。在这一过程中，公众对生活质量、居住环境、城市状况等提出越来越高的标准，生活方式和消费方式发生越来越显著的变化。汽车保有量的持续增长、住房面积的扩大，以及在此基础上形成的衍生需求将成为经济和社会持续发展的最主要动力。这将导致经济结构的一系列变化，也将带来能源消费总量的持续增长，特别是对石油和天然气消费的增长。中国能源问题的实质是油气资源短缺，关键问题是对石油天然气的需求远远超过国内资源可以承担的程度。煤化工产业是将煤炭转换为液体燃料、气体燃料和化工原料的基本途径，可在关键的能源领域中保障自给率。煤的热解过程通常可以生成可燃气、焦油和半焦(或焦炭)等三类产出物，热解工艺的不同，三类产品的比例有着较大差别，并影响到最终的产品价值和对能源供应结构的影响。
[0003]现代煤化工为实现低阶煤等含碳燃料的高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技术，如热解-燃烧解耦、热解-化学品解耦、热解-气化解耦等，但停留在实验室研究阶段，因为工业化放大的过程中遇到了各式技术难题，真正实现工业化的却不多。其中尤以热解反应器设计、后续净化处理工艺的问题尤为突出。
[0004]目前，含碳燃料(煤、油页岩、生物质等)热解的主要炉型有抚顺炉、三江方炉、大连理工的固体热载体干馏炉、爱沙利亚的Galoter炉和澳大利亚的ATP炉等。
[0005]使用上述热解炉热解粉煤过程中产生的热解油气，成分复杂、重质焦油组分多，粉尘含量大、粉尘形状不规则，气体温度高，造成热解粉焦和热解油气在线分离效果不理想，导致热解系统运行不稳定、焦油中灰分含量高，阻碍了粉煤热解技术的工业化进程。因此，热解工艺中除尘技术成为低阶煤热解工业化过程急需解决的关键问题。
【实用新型内容】
[0006]为了解决上述问题，本实用新型提出一种煤快速热解反应器，该反应器使物料受热更均匀，降低了反应器中热解油气的尘含量，降低后续高温煤热解油气激冷焦油中的尘含量和重质组分。
[0007]本实用新型提供了一种煤快速热解反应器。一般而言，本实用新型的煤快速热解反应器为蓄热式下行床反应器。
[0008]本实用新型的煤快速热解反应器包括:
[0009]反应器本体；
[0010]旋风分离器，内置于所述反应器本体的上部；
[0011]颗粒移动床，所述颗粒移动床包括:
[0012]侧面板、固定在所述反应器本体的侧壁上的两个壁板，由此所述侧面板、所述两个壁板和所述侧壁限定所述颗粒移动床的腔体，所述颗粒移动床的顶部是开放的上开口，作为颗粒入口，布置在所述侧面板上的多个进气口，以及可伸缩的阀门，布置在所述颗粒移动床的底部，作为所述颗粒移动床的底；
[0013]其中，所述旋风分离器连通至所述颗粒移动床的进气口；所述壁板的固定部位之间的侧壁上设置有热解油气出口。
[0014]根据本实用新型的一个实施方案，所述颗粒移动床进一步包括隔板，所述隔板布置所述两个壁板之间并且与所述侧面板相对，由此在所述隔板、所述两个壁板和所述侧面板之间形成第一气室，所述隔板为多孔板。
[0015]根据本实用新型的一个实施方案，所述颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板布置所述两个壁板之间并且与所述热解油气出口相对，由此在所述滤板、所述两个壁板和所述壁板的固定部位之间的侧壁之间限定出第二气室，所述滤板为多孔板。
[0016]根据本实用新型的一个实施方案，所述颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板设置在所述热解油气出口处，将所述热解油气出口与所述颗粒移动床隔离，所述滤板为多孔板。
[0017]根据本实用新型的一个实施方案，所述隔板的孔径为O?0.05mm，，孔的密度为面积孔数不少于500?5000个/ Cm20
[0018]根据本实用新型的一个实施方案，所述滤板的孔径为O?0.1mm，，孔的密度为面积孔数不少于50?5000个/ Cm20
[0019]根据本实用新型的一个实施方案，所述阀门为板状体，在所述壁板的固定部位之间的侧壁上设有长孔，所述阀门可伸缩的安装于所述长孔。
[0020]根据本实用新型的一个实施方案，所述阀门是插板阀，其中所述插板阀布置在所述颗粒移动床的底部。例如，所述插板阀的手轮由所述反应器本体外部穿过内壁，由此使所述插板阀的闸板作为所述颗粒移动床的底部。
[0021]根据本实用新型的一个实施方案，所述反应器还包括集气装置，所述集气装置设置在所述反应器本体内部，并且所述集气装置与所述旋风分离器连接。
[0022]本实用新型在反应器本体上部设置旋风分离器和颗粒移动床，获得了多种益处。例如，在高温煤热解油气出热解炉前，将热解油气中的细尘截留在热解炉内，从而有效降低了热解油气的含尘量。和旋风分离器外置相比，将旋风分离器内置有效解决了旋风分离器的保温和结焦问题。同时，将颗粒移动床置于热解油气出口，在原料进入反应器本体的过程中，部分原料进入颗粒移动床并在颗粒移动床内下降，可以通过冷煤和高温煤热解油气接触，降低高温煤热解油气温度，吸附部分冷凝焦油，特别是，部分(40?60%)重质焦油冷凝随热解原料返回热解炉，从而增加焦油中的轻质组分，由此提高了焦油的品质。
[0023]为了便于描述，在本文中，术语“煤快速热解反应器”、“蓄热式下行床反应器”、“热解炉”可互换使用。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型煤快速热解反应器的结构示意图；
[0025]图2是本实用新型中的颗粒移动床一实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的【具体实施方式】和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。
[0027]本实用新型实施例提供一种煤快速热解反应器，如图1所示，煤快速热解反应器包括反应器本体I，旋风分离器2，颗粒移动床3，蓄热式辐射管4和集气装置。集气装置设置在反应器本体内部，包括集气花纹管5，集气管6和集气总管7。
[0028]本实用新型所述的煤快速热解反应器为蓄热式下行床反应器，反应器本体I为热解反应容器。热解反应容器的顶部开设原料入口，在侧壁上设置有热解油气出口。
[0029]旋风分离器2内置于反应器本体I的上部，作为一级除尘设备与集气总管7连接。
[0030]颗粒移动床3固定热解反应容器本体I的侧壁上，并将热解油气出口罩住，本实用新型所述的罩住，是指颗粒移动床将热解油气出口与反应器内腔隔离。颗粒移动床3与旋风分离器连通，使得热解油气可以由集气装置经旋风分离器进入颗粒移动床，由热解油气出口排出反应容器本体I外。
[0031]蓄热式辐射管4设置在反应器本体I内，蓄热式辐射管4沿反应器本体I的高度方向多层布置，每层布置多根在水平方向彼此平行的蓄热式辐射管4。由于采用多层蓄热式辐射管4供热，反应系统结构简单，操作方便，加热效果好，温度分布均匀。每层蓄热式辐射管与相邻上下两层的蓄热式辐射管4互相平行且沿反应器本体I的高度方向交错分布。由此，可显者提尚反应器的热解效率，从而提尚广品的广出率。
[0032]集气花纹管5设置在反应器本体I的内部，集气花纹管5沿反应器本体I的高度方向多层布置，每层具有多根彼此平行的集气花纹管5。集气花纹管5与蓄热式辐射管4平行布置，且在蓄热式辐射管4各自的左右两侧对称布置有两根集气花纹管5。集气花纹管5与集气管6连接。
[0033]集气管6为多根，设置在反应器本体I的内部，沿反应器本体I的高度方向多层布置，每根所述集气管6连接两层所述集气花纹管5。
[0034]集气管6均连接到集气总管7。集气总管7设置在反应器本体I内部，集气总管7沿反应器本体I的内壁高度方向布置。集气总管7连接旋风分离器2。集气装置可将产生的热解油气快速导入旋风分离器2，有效的提高了经济效益。
[0035]图2是本实用新型中的颗粒移动床一实施例的俯视图。如图2所示，颗粒移动床3设置在反应器本体I的侧壁上。在本实施例中，颗粒移动床3包括壁板301，侧面板302，隔板303，进气口 304，滤板305和阀门306。
[0036]两个壁板301分别固定在反应器本体I的侧壁上。为了方便说明，特指位于两个壁板的在侧壁的固定位置之间的侧壁称之为“部分侧壁”。热解油气出口8设置在该“部分侧壁”上，即于壁板的固定部位之间的侧壁上设置有热解油气出口 8。侧面板302固定在两个壁板301中间。两个壁板301、侧面板302和反应器本体I的部分侧壁呈两端开口的筒状体，围绕形成了颗粒移动床的腔体。该腔体上下开放，形成原料下落的通道。换句话说，颗粒移动床3的顶部是开放的上开口，作为颗粒入口。在颗粒移动床3的底部设置有可伸缩的阀门306，通过控制阀门306的开度，来控制出料速度。
[0037]阀门306为一板状体，在前述反应器本体I的“部分侧壁”下的合适位置设置长孔，阀门306可伸缩的安装于长孔内。向反应器本体外的方向拉阀门306，可加快颗粒移动床腔体内的原料下落速度；向反应器本体内的方向推阀门306，可减缓颗粒移动床腔体内的原料下落速度。操作人员可依据生产需要进行自主操作。
[0038]在侧面板302上布置多个进气口 304，进气口 304与旋风分离器2连接。旋风分离器2从集气装置收集到的热解油气，由进气口304进入到颗粒移动床的腔体内，经其内的原料过滤后由热解油气出口排出反应器本体I外。
[0039]颗粒移动床进一步包括隔板303，隔板303布置在两个壁板301之间，并与侧面板302相对。隔板303将进气口与颗粒移动床的腔体隔离。热解油气进入进气口，通过隔板303进入颗粒移动床的腔体。隔板303为多孔板，隔板303的孔径为O?0.05mm，孔的密度为面积孔数不少于500?5000个/cm2。隔板既能通气，使得热解油气进入颗粒移动床的腔体内与原料接触，又能阻挡原料由进气口进入到旋风分离器中。
[0040]进一步地，隔板303和侧面板302间隔设置，由隔板303、两个壁板301和侧面板302形成第一气室307。这样，从进气口进入的热解油气先进入第一气室307，充满第一气室307，热解油气能够与隔板均匀接触进入颗粒移动床的腔体。第一气室307的设置充分利用隔板，使得隔板的全部参与通气-隔离工作，避免隔板因仅对应进气口的部分通气，使用频率过大造成该部分分布的气孔过早被焦油堵塞而报废，延长了隔板的使用寿命，减小了停工更换隔板的频率，提高了生产效率。
[0041 ]颗粒移动床3进一步包括滤板305，滤板305布置两个壁板301之间并且与热解油气出口8相对，滤板305将热解油气出口与颗粒移动床的腔体隔离。滤板为多孔板。滤板305的孔径为O?0.1mm，孔的密度为面积孔数不少于50?5000个/cm2。热解油气通过滤板305，由热解油气出口排出反应器本体I体外。
[0042]滤板305和反应器本体I的侧壁间隔设置，由滤板305、两个壁板301和侧壁围成第二气室308。这样，热解油气由颗粒移动床的腔体进入第二气室308时，滤板305的全部都参与工作，避免滤板因仅对应热解油气出口 8的部分通气，使用频率过大造成该部分分布的气孔过早被焦油堵塞而报废，延长了滤板的使用寿命，减小了停工更换滤板的频率，提高了生产效率。
[0043]滤板和隔板还有另外一种设置方式:滤板设置在热解油气出口8处，隔板置在进气口处，将热解油气出口 8与颗粒移动床3隔离。一般来说，反应器的热解油气出口、进气口带有一段管接头，方便与传输气体的管道连接，本实用新型的隔板就可以设置在颗粒移动床的进气口管接头内，滤板设置在热解油气出口的管接头内，可以减少滤板、隔板的材料消耗。
[0044]本实用新型反应器的原料入口设置在反应器本体I上部中心位置，方便物料进入并自由下落。原料入口可连接进料斗和螺旋进料器。半焦出口设置在反应器本体I下部中心位置，便于半焦快速移出反应器本体I。
[0045]本实用新型公开的一种煤快速热解反应器，反应器本体上部内置旋风分离器和颗粒移动床除尘，入炉热解煤部分进入颗粒移动床，热解油气穿过旋风分离器和颗粒移动床有效降低了热解气中的含尘量，降低了后续焦油预处理成本。同时通过除尘系统降低了煤热解油气温度，使部分重质焦油冷凝，降低重质焦油收率。
[0046]使用本实用新型煤快速热解反应器进行低阶煤热解的工作过程如下:
[0047]将原料(低阶煤颗粒)由反应器本体上部中心位置的原料入口加入，在原料下落的过程中，部分低阶煤颗粒由颗粒入口进入颗粒移动床的空腔内，在可伸缩的阀门的调节下，按照设定的速度下落。低阶煤颗粒在反应器本体内被热解，产生带有杂质的热解油气，热解油气被集气装置收集，经旋风分离器被送至颗粒移动床内，通过下降的低阶煤颗粒过滤后，排出反应器本体外。
[0048]实施例
[0049]将原料煤粉碎到3_以下，经原料入口进入反应器本体。部分原料煤进入颗粒移动床，通过控制移动床底部的阀门控制原料煤在颗粒床内部的移动速度，一般为小于0.5m/s，例如可为0.1、0.2、0.3m/s。高温热解油气经集气装置收集，穿过旋风分离器和颗粒移动床，有效降低了热解油气中的含尘量，同时降低了煤热解油气温度，部分(40?60%)重质焦油冷凝随热解原料返回热解炉。热解油气含尘量降低至0.2g/Nm3，没有颗粒移动床含尘量5.5g/Nm30
[0050]需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
【主权项】
1.一种煤快速热解反应器，其特征在于，所述反应器包括: 反应器本体； 旋风分离器，内置于所述反应器本体的上部； 颗粒移动床，所述颗粒移动床包括: 侧面板、固定在所述反应器本体的侧壁上的两个壁板，由此所述侧面板、所述两个壁板和所述侧壁限定所述颗粒移动床的腔体， 所述颗粒移动床的顶部是开放的， 布置在所述侧面板上的多个进气口， 以及可伸缩的阀门，布置在所述颗粒移动床的底部； 其中，所述旋风分离器连通至所述颗粒移动床的进气口； 热解油气出口，所述热解油气出口设置在所述壁板的固定部位之间的侧壁上。2.根据权利要求1所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述颗粒移动床进一步包括隔板，所述隔板布置在所述两个壁板之间并且与所述侧面板相对，由此在所述隔板、所述两个壁板和所述侧面板之间形成第一气室，所述隔板为多孔板。3.根据权利要求1所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板布置所述两个壁板之间并且与所述热解油气出口相对，由此在所述滤板、所述两个壁板和所述壁板的固定部位之间的侧壁之间限定出第二气室，所述滤板为多孔板。4.根据权利要求1所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述颗粒移动床进一步包括滤板，所述滤板设置在所述热解油气出口处，所述滤板为多孔板。5.根据权利要求2所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述隔板的孔径为O?0.05mm，孔的密度为面积孔数不少于500?5000个/ cm2。6.根据权利要求3或4所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述滤板的孔径为O?0.1mm，孔的密度为面积孔数不少于50?5000个/ cm2。7.根据权利要求1所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述阀门为板状体，在所述壁板的固定部位之间的侧壁之下设有长孔，所述阀门可伸缩的安装于所述长孔。8.根据权利要求1-7中任一项所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述阀门是插板阀，其中所述插板阀的手轮由所述反应器本体外部穿过内壁，由此使所述插板阀的闸板作为所述颗粒移动床的底部。9.根据权利要求1-7中任一项所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述反应器还包括集气装置，所述集气装置设置在所述反应器本体内部，并且所述集气装置与所述旋风分离器连接。10.根据权利要求8所述的煤快速热解反应器，其特征在于，所述反应器还包括集气装置，所述集气装置设置在所述反应器本体内部，并且所述集气装置与所述旋风分离器连接。
【文档编号】C10B53/04GK205710592SQ201620590524
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】梅磊, 陈水渺, 肖磊, 薛逊, 姜朝兴, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司