一种上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置及方法与流程

文档序号:12643523阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置,包括气化反应器(1),其特征在于所述气化反应器(1)是下行式气流床反应器,气化反应器(1)的顶部进料口分别与氧气/空气管道、蒸汽管道以及气化原料管道连通、底部灰渣出口与灰仓(10)连通、底部煤气出口通过煤气混合器(11)与热解反应管(2)连通,所述热解反应管(2)是上流式气流床热解反应管,热解反应管(2)的进料口与煤气混合器(11)的出口连通、热解反应管(2)的出口端延伸至除尘沉降室内,热解反应管(2)的出口端设置有快分头(7)且快分头(7)在多级旋风分离器组的荒煤气入口下方,除尘沉降室的顶部荒煤气出口通过过滤除尘器(8)与油洗塔(9)连接,油洗塔(9)的煤气出口通过循环煤气管道与煤气混合器(11)的循环气入口连通;

所述除尘沉降室自上而下分为集气室(6)、除尘仓(5)、沉降仓(4)和中间缓存仓(3),在除尘仓(5)设置有多级旋风分离器组,多级旋风分离器组的末端荒煤气出口延伸至集气室(6)内,集气室(6)顶部的荒煤气出口与过滤除尘器(8)的入口连通,除尘仓(5)的底部与沉降仓(4)连通,沉降仓(4)底部连接中间缓存仓(3),中间缓存仓(3)的底部开设有产品半焦出料口和循环半焦出料口,其循环半焦出料口通过安装在管道上的返料阀与气化反应器(1)的气化原料管道连通;所述热解反应管(2)的出口端依次穿过中间缓存仓(3)和沉降仓(4)延伸至除尘仓(5)内。

2.根据权利要求1所述的上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置,其特征在于:所述除尘仓(5)和沉降仓(4)的底部出口均收敛呈锥角为55~75°的漏斗状结构。

3.根据权利要求2所述的上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置,其特征在于:所述沉降仓(4)内设置有汽提组件,所述汽提组件包括锥斗(43)以及设置在锥斗(43)上方且与锥斗(43)底部相对的锥形引流锥(41)、设置在锥斗(43)底部的环式蒸汽管(42),在锥斗(43)和锥形引流锥(41)上均开设有透气孔,锥斗(43)直径较大的一端和锥形引流锥(41)直径较大的一端相对,锥斗(43)的锥角为55~75°,锥形引流锥(41)的锥角为125~105°。

4.根据权利要求1所述的上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置,其特征在于:所述多级旋风分离器组包括沿着热解反应管(2)外围圆周均匀分布的1~3级旋风分离器组,每一级旋风分离器组包括有1个或者多个旋风分离器。

5.根据权利要求1所述的上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置,其特征在于:所述过滤除尘器(8)为膜管式过滤除尘器或颗粒层除尘器。

6.根据权利要求1所述的上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置,其特征在于:所述快分头(7)是伞帽式惯性快分头或者三叶式旋流快分头,所述三叶式旋流快分头的下旋角为18~25°,开口面积与热解反应管(2)的出口截面之比为0.75~0.85。

7.一种用权利要求1~6任一项所述的上流式热解和下行式气化耦合制备煤焦油和煤气的装置制备煤焦油和煤气的方法,其特征在于由以下步骤组成:

(1)高温含碳物料气化

温度为480~750℃的高温含碳物料作为气化原料与纯氧/空气、水蒸气一同进入气化反应器(1)中进行气化反应,气化的温度为1300~1700℃、压力为0.001~8MPa、气速3~12m/s,气化后的熔融灰随气流向下流动进入底部的灰仓(10),气化反应后高温煤气从气化反应器(1)底部煤气出口排出;

(2)煤气热解活化

从气化反应器(1)底部煤气出口排出的高温煤气进入混合器中,与温度为25~80℃、压力为0.001~8MPa的循环煤气混合,急冷成为750~950℃的混合煤气,同时循环煤气中的甲烷被瞬间活化;

(3)热解除尘

被活化的煤气与从进料口送入热解反应管(2)的原料含碳物料在热解反应管(2)中混合,含碳物料在活化煤气的高温作用下发生热解反应,热解温度为480~750℃、压力与步骤(1)气化压力相同、气速为5~16m/s,热解反应后荒煤气和大量高温含碳物料通过热解反应管(2)出口端的快分头(7)快速分离,大部分高温含碳物料沉降于除尘沉降室的沉降仓(4),极少部分细小颗粒随着荒煤气向上运动进入一级旋风分离器组(51)经旋风分离后,再进入二级旋风分离器组(52)分离,分离后的气体汇集于集气室(6)经荒煤气出口进入过滤除尘器(8)内除尘,之后进入油洗塔(9)进行油气分离,分离的煤焦油和煤气,一部分煤气经循环煤气管道进入煤气混合器(11)中进行循环利用,另一部分作为产品输出;经一级旋风分离器组(51)和二级旋风分离器组(52)分离后的分离的固体物料经料腿上的翼阀排入沉降仓(4);

(4)沉降缓存

热解后温度为480~750℃的高温含碳物料在沉降仓(4)被蒸汽汽提,气体部分随着荒煤气进入一级旋风分离器组(51),高温含碳物料进入中间缓存仓(3),一部分作为步骤(1)的气化原料进入气化反应器(1)中循环利用,另一部分作为产品输出。

8.根据权利要求7所述的含碳物料的处理方法,其特征在于:步骤(1)中的气化条件是:气化的温度为1300~1500℃、压力为0.001~8MPa、气速8~12m/s。

9.根据权利要求7所述的制备煤焦油和煤气的方法,其特征在于:步骤(3)中的热解条件是:热解温度为480~750℃、压力与步骤(1)气化压力相同、气速为8~12m/s。

10.根据权利要求7所述的制备煤焦油和煤气的方法,其特征在于:所述步骤(3)的含碳物料为褐煤、烟煤、煤泥、液化残渣、秸秆、油页岩、轮胎、石油焦、生物质、废塑料及其他含碳物质中任意一种或几种的混合物。

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