本发明涉及一种煤高压热转化增产焦油的装置与方法，具体涉及一种循环流化床粉煤高压热转化增产焦油的装置与方法。
背景技术
煤热解技术是低变质烟煤分质清洁高效转化利用的关键技术。煤炭分质清洁高效转化利用路线的龙头是煤炭中低温热解，核心是分质利用，途径是延伸发展煤基多联产，目标产品已经从以兰炭为主转化为以油品、精细化工等产品为主。对热解产物吃干榨尽，分质利用，资源利用率高，热能效率高，是一种清洁高效利用煤炭的转化方式。
目前，国外已经或正在工业化的热解技术有：美国开发的以高温半焦为载体的garrent工艺、美国油页岩公司开发的用陶瓷球做热载体的toscoal工艺、lurgigmbh公司(德国)和ruhrgasag(美国)开发的煤与循环热半焦在热解炉中混合的lr工艺、日本研究的两段式气流床煤炭快速热解技术。国内代表性的热解工艺有：大连理工大学开发的引导式热载体煤热解工艺；中科院过程工程研究所的“煤拔头”工艺；浙江大学的循环流化床热解联产工艺。我国低变质烟煤热解行业从无到有、由小壮大、由大做强，但目前国内还未形成成熟可靠的以热解为龙头。
现有煤热解技术难以攻克的难题有：固体粉煤的输送难、反应器结焦、高压降低焦油收率、焦油二次裂解、焦油含尘、油品收率低、经济性差等问题。
技术实现要素：
本发明的内容在于提供一种循环流化床粉煤高压热转化增产焦油的装置与方法，通过高压条件下的循环流化床粉煤热解，旨在解决粉煤下料难、反应器结焦、焦油收率低以及油品回收利用难等问题。
为达到上述目的，本发明装置包括载气单元、给料单元、循环反应单元、在线取样单元、气液分离单元、尾油回收单元：
所述载气单元包括输送气系统和流化气系统；
所述的输送气系统包括载气源以及与载气源相连通的输送气预热器，输送气预热器预热后的气体经管线与负压增速器的气体入口相连；
所述的流化气系统包括载气源以及与载气源相连通的管道混合器、流化气预热器，流化气预热器的出口与流化床反应器相连；
所述的给料单元包括与负压增速器的固体入口相连的煤斗，负压增速器的出口与流化床反应器的入口相连通；
所述的循环反应单元包括热转化系统和循环返料系统；
所述的热转化系统包括外侧设置有多段可调节的加热炉的流化床反应器，流化床反应器顶部入口与负压增速器相连，底部与半焦收集罐相连，顶部出口与高效旋风分离器入口相连通；
所述的循环返料系统包括高效旋风分离器、返料吹扫装置细焦收集罐，高效旋风分离器底部料腿与细焦收集罐相连，出口与油洗塔相连，高效旋风分离器中下部料腿与流化床反应器底部之间连接有返料管，返料管上设置有吹扫装置；
所述的在线取样单元包括设置在高效旋风分离器出口与油洗塔入口管道上的在线取样器；
所述的气液分离单元包括油洗塔系统和两级冷凝气液分离系统；
所述的油洗塔系统包括带有夹套水冷却系统的油洗塔，油洗塔底部与焦油罐相连，洗油罐中洗油经洗油泵输送至油洗塔上部进行焦油洗涤回收；
所述的两级冷凝气液分离系统包括一级气液分离系统和二级气液分离系统；
所述的一级气液分离系统包括与油洗塔顶部出口相连的一级气液冷凝器，一级气液冷凝器底部与一级气液分离器相连；
所述的二级气液分离系统包括与一级气液冷凝器底部出口相连的二级气液冷凝器，二级气液冷凝器底部出口与二级气液分离器相连；
所述的一级气液冷凝器、二级气液冷凝器上还串联有制冷循环泵；
所述的尾油回收单元是带有亲油填料的可在线切换的再生吸附罐。
所述的煤斗采用带带充气流化结构的煤斗，输送气预热器还与煤斗下部的锥形结构相连。
所述的焦油罐中、上部还与洗油罐相连。
所述的流化气系统预热后的液化气温度＞550℃，输送气系统预热后的输送气温度为100℃～300℃。
所述的煤斗的粉煤为粒度小于500μm，或采用小于140目粒径的细砂进料，煤与细砂的质量比为1∶0.1～10；
所述的流化床反应器内加有20目～40目粒径的石英砂。
所述的流化床反应器的操作压力为0.001mpa～10.0mpa，温度为400～900℃。
本发明循环流化床粉煤高压热转化增产焦油的方法如下：
原料经煤斗由输送气预热器预热后的输送气通过负压增速器送入流化床反应器，原料煤粉在流化床反应器内与经流化气预热器预热后的流化气发生热转化反应生成含固热解气，含固热解气经高效气固分离器分离出半焦，部分半焦通过带有吹扫装置的回料管返回流化床反应器循环利用，部分进入细焦收集罐，流化床反应器是带有多段可调节的加热炉，温度可控制在400℃～900℃，热解气通过在线取样器得到真实的焦油组分组成，热解气进入焦油洗涤塔进行焦油回收，油洗塔系统中焦油罐中、上部油品替代洗油罐洗油，通过洗油泵进行中、重质焦油洗涤回收，经油洗塔系统洗涤后的热解气进入两级冷凝气液分离系统，经过一级冷凝器、二级冷凝器、吸附罐回收轻质油品。
本发明的一级旋风分离器可有效避免多级固体分离过程中造成的焦油损失；循环返料管附带的返料吹扫装置，可在0.001～10.0mpa条件下实现固体颗粒的连续稳定输送；返料的快慢可通过吹扫气装置的气量控制；热转化反应器锥部有自循环返料系统为连续返料的带有半焦分散剂和热传导作用的固体颗粒，大幅降低焦油气的二次裂解，提高焦油产率；同时连续循环的固体颗粒使得流化场温度更为均匀，避免局部高温引起的反应器结焦；焦油罐中上部焦油可切换为油洗塔洗涤剂回收循环利用，降低经济成本；经两级气液分离系统后的尾气进入尾油回收单元，尾油回收单元带有亲油填料的可在线切换吸附罐，可进一步回收尾气中的轻质油，增加油品收率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1、载气源；2、输送气预热器；3、煤斗；4、负压增速器；5、管道混合器；6、流化气预热器；7、流化床反应器；8、加热炉；9、半焦收集罐；10、旋风分离器；11、吹扫装置；12、细焦收集罐；13、在线取样器；14、焦油洗涤塔；15、焦油罐；16、洗油罐；17、洗油泵；18、制冷泵；19、一级气液冷凝器；20、一级气液分离器；21、二级气液冷凝器；22、二级气液分离器；23、尾油吸收罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明的装置包括载气单元、给料单元、循环反应单元、在线取样单元、气液分离单元、尾油回收单元：
所述载气单元包括输送气系统和流化气系统；
所述的输送气系统包括载气源1以及与载气源1相连通的输送气预热器2，输送气预热器2预热后的气体经管线与负压增速器4的气体入口相连；
所述的流化气系统包括载气源(1)以及与载气源(1)相连通的管道混合器(5)、流化气预热器(6)，流化气预热器(6)的出口与流化床反应器(7)相连；
所述的给料单元包括与负压增速器(4)的固体入口相连的煤斗(3)，负压增速器(4)的出口与流化床反应器(7)的入口相连通；
所述的循环反应单元包括热转化系统和循环返料系统；
所述的流化气系统包括载气源1以及与载气源1相连通的管道混合器5、流化气预热器6，作为流化气的载气均要经过管道混合器5，流化气预热器6的出口与流化床反应器7相连；
所述的给料单元包括与负压增速器4的固体入口相连的煤斗3，负压增速器4的出口与流化床反应器7的入口相连通；
所述的循环反应单元包括热转化系统和循环返料系统；
所述的热转化系统包括外侧设置有多段可调节的加热炉8的流化床反应器7，流化床反应器7顶部入口与负压增速器4相连，底部与半焦收集罐9相连，顶部出口与高效旋风分离器10入口相连通；
所述的循环返料系统包括高效旋风分离器10、返料吹扫装置11细焦收集罐12，高效旋风分离器10底部料腿与细焦收集罐12相连，出口与油洗塔14相连，高效旋风分离器10中下部料腿与流化床反应器7底部之间连接有返料管，返料管上设置有吹扫装置11；
所述的在线取样单元包括设置在高效旋风分离器10出口与油洗塔14入口管道上的在线取样器13；在线取样器13是填装有机溶剂的高温高压在线取样装置，
所述的气液分离单元包括油洗塔系统和两级冷凝气液分离系统；
所述的油洗塔系统包括带有夹套水冷却系统的油洗塔14，油洗塔14底部与焦油罐15相连，洗油罐16中洗油经洗油泵17输送至油洗塔14上部进行焦油洗涤回收；
所述的两级冷凝气液分离系统包括一级气液分离系统和二级气液分离系统；
所述的一级气液分离系统包括与油洗塔14顶部出口相连的一级气液冷凝器19，一级气液冷凝器19底部与一级气液分离器20相连；
所述的二级气液分离系统包括与一级气液冷凝器19底部出口相连的二级气液冷凝器21，二级气液冷凝器21底部出口与二级气液分离器22相连；
所述的一级气液冷凝器19、二级气液冷凝器21上还串联有制冷循环泵18；
所述的尾油回收单元是带有亲油填料的可在线切换的再生吸附罐23。
本发明的输送气系统和流化气系统可同时采用一种气源，也可以采用不同多种气源；
煤斗3出口与液化床反应器7之间安装负压提速器4和可以控制给煤速度的调节阀；
所述的煤斗3采用带带充气流化结构的煤斗，输送气预热器2还与煤斗3下部的锥形结构相连。
输送气系统可以输送煤粉，也可以输送煤粉与其他固体颗粒的混合物；
循环返料系统设有的返料管可以将固体颗粒输送至流化床反应器7循环利用。
所述的焦油罐15中、上部还与洗油罐16相连。
油品可替代洗油罐16洗油，通过洗油泵17进行焦油洗涤回收。
尾油部分设有带有可再生切换的填料尾油吸附罐23；
所述的流化气系统预热后的液化气温度＞550℃，输送气系统预热后的输送气温度为100℃～300℃。
所述的煤斗的粉煤为粒度小于500μm，或采用小于140目粒径的细砂进料，煤与细砂的质量比为1∶0.1～10；
所述的流化床反应器7内加有20目～40目粒径的石英砂。
所述的流化床反应器7的操作压力为0.001mpa～10.0mpa，温度为400～900℃。
所述的输送气系统包括载气源、输送气预热器。所述的输送气预热器可将输送气预热至100～300℃，此温度区间可避免粉煤在输煤管中发生热解，又有助于维持反应温度稳定；
所述的流化气系统包括载气源、管道混合器、流化气预热器。所述的流化气预热器可将流化气预热至550℃以上，可以保证进料过程中反应器温度稳定；
所述的负压增速器由缩变径内构件与外置套管的机械密封连接组成，可在0.001～10.0mpa条件下实现粉煤的连续稳定输送；
所述的流化床反应器是带有多段可调节的加热炉，温度可控制在400℃～900℃。流化床反应器顶部入口与负压增速器相连。反应器底部为连续返料的带有半焦分散剂和热传导作用的固体颗粒，大幅降低焦油气的二次裂解，提高焦油产率；同时连续循环的固体颗粒使得流化场温度更为均匀，避免局部高温引起的反应器结焦；
所述的循环返料管附带有返料吹扫装置，与旋风上下料管之间的角度大于90°，便于固体颗粒的输送；
所述的循环返料吹扫装置由缩变径内构件与外置套管的机械密封连接组成，可在0.001～10.0mpa条件下实现固体颗粒的连续稳定输送；
本发明的粉煤热转化制取油品的方法如下：
原料经煤斗3由输送气预热器2预热后的输送气通过负压增速器4送入流化床反应器7，原料煤粉在流化床反应器7内与经流化气预热器6预热后的流化气发生热转化反应生成含固热解气，含固热解气经高效气固分离器10分离出半焦，部分半焦通过带有吹扫装置9的回料管返回流化床反应器7循环利用，部分进入细焦收集罐12。流化床反应器7是带有多段可调节的加热炉，温度可控制在400℃～900℃。流化床反应器7顶部入口与负压增速器4相连。反应器底部为连续返料的带有半焦分散剂和热传导作用的固体颗粒，大幅降低焦油气的二次裂解，提高焦油产率；同时连续循环的固体颗粒使得流化场温度更为均匀，避免局部高温引起的反应器结焦；热解气通过在线取样器13可得到真实的焦油组分组成。热解气进入焦油洗涤塔14进行焦油回收，油洗塔系统中焦油罐15中、上部油品可替代洗油罐16洗油，通过洗油泵17进行中、重质焦油洗涤回收，经油洗塔系统洗涤后的热解气进入两级冷凝气液分离系统，经过一级冷凝器19、二级冷凝器21、吸附罐23回收轻质油品。该循环流化床粉煤高压热转化增产焦油的方法可节约原料油，热解气经多级气液分离及尾油回收后，可最大程度回收焦油、增产焦油；
本发明具有以下特点：
1)以低变质烟煤、褐煤、生物质、半焦中的一种或多种物质为原料，经破碎、筛分烘干等到粒径为10～1000μm的固体颗粒，可以掺杂比例为1∶0.1～1∶10的细砂作为破黏剂，以n2、co2为输送气，输送气预热后温度为100～300℃；以n2、co2、h2、co、ch4、水蒸气等一种或几种气体为流化气，流化气预热后温度为大于550℃。在压力为0.1～10.0mpa的操作条件下将原粉煤输送至热转化反应器内，进行粉煤快速热解反应，热解温度为400℃～900℃；
2)热转化反应器锥部有自循环返料系统为连续返料的带有半焦分散剂和热传导作用的固体颗粒，大幅降低焦油气的二次裂解，提高焦油产率；同时连续循环的固体颗粒使得流化场温度更为均匀，避免局部高温引起的反应器结焦；反应器锥部固体颗粒可在线卸至底部相连的半焦罐中，可有效控制反应器床层；
3)经反应器快速热解后，携带有部分固体半焦颗粒及细砂的热解气进入高效旋风分离器，同时在线取样装置利用相似相溶原理取得实时焦油样品。
4)高效旋风分离器将固体半焦、细砂与热解气分离，将固体颗粒部分分离至细焦罐，部分通过循环返料腿返至反应器底部；一级旋风分离器可有效避免多级固体分离过程中造成的焦油损失；循环返料管附带的返料吹扫装置，与旋风上下料管之间的角度大于90°，有效防止反窜，可在0.001～10.0mpa条件下实现固体颗粒的连续稳定输送；返料的快慢可通过吹扫气装置的气量控制；
5)经旋风分离器分离后的热解焦油气携带少量固体进入后续气液分离单元，携带固体量满足焦油含尘要求。
6)热解气进入油洗塔系统时，由洗油泵从油洗塔上部注入洗油，对热解焦油气中中、重质焦油及固体颗粒进行洗涤回收。洗油塔的洗油和回收的焦油一同进入焦油罐；反应进行一段时间后，焦油罐中上部焦油可切换为油洗塔洗涤剂回收循环利用，降低经济成本；
7)经油洗塔洗涤后的热解气进入一级气液分离系统和二级气液分离系统，，进一步将中、轻质焦油冷凝回收，两级气液分离系统串联共用制冷循环泵，制冷剂由乙二醇和水按比例组成，温度范围为0～20℃；
8)经两级气液分离系统后的尾气进入尾油回收单元，尾油回收单元带有亲油填料的可在线切换吸附罐，可进一步回收尾气中的轻质油，增加油品收率。