冷水32进行冷却，离开气-渣分离罐31的合成气9则进入一级加氢气化炉8。
[0041]氧气-蒸汽气化炉12的型式选择图2或图3中的样式，取决氧气-蒸汽气化炉12的操作温度，而氧气-蒸汽气化炉12的操作温度则取决于所采用的原料煤的灰熔点。当煤灰的初始变形温度在1300°C之上时，氧气-蒸汽气化炉结构采用如图3所示的结构，反之则采用如图2所示的结构。当原料煤的灰熔点温度高于1300°C，气化炉的操作温度将高于1500°C或者其操作温度高于T25。，T25。指的是在此操作温度下，液态灰渣的粘度等于250poiSe。气化炉气化段30内壁顺流而下的熔渣流体作用是作为隔离层可以起到很好的保护气化段30内的耐火衬里的目的。另外，可在气化段30的耐火层内安装冷却盘管以延长耐火层的寿命。当煤灰的初始变形温度在1300°C之下时，图2所示的气化炉比较适用，因为其内部结构相对比较简单。
[0042]参见图4，本发明的一级加氢气化炉8包括锥体结构38，锥体结构38垂直方向的柱体40上端还设置有用于连接炉体36的斜切向的锥体37，锥体结构38的下部与半焦物流管道6、原料煤管道7相连通的，其外形为向内部倾斜的偏心锥体，合成气9、循环气物流39由其底部一侧中心部位进入一级加氢气化炉8，而大颗粒灰渣物流17、灰颗粒物流16则可循环回加氢快速热解段，在炉体36内位于锥体37的正上方设置有密相区43，在密相区内沿炉体36圆周设置有若干组一级旋风分离器44，在一级旋风分离器44的上端的炉体36内还设置有与一级旋风分离器44的出口管46相连通的多管旋风分离器48，多管旋风分离器48分离的合成气物流经导流槽49与合成气物流管道5相连，在多管旋风分离器48的下端设置有料封管58，多管旋风分离器48的旋风料腿56伸入料封管58中，料封管58 —个出口输出的半焦颗粒57做为循环颗粒进入床层。料封管58另一个出口输出的半焦颗粒18作为反应物加入氧气-蒸汽气化炉12。
[0043]其中，锥体结构38排出大颗粒灰渣物流17。灰颗粒物流16则可循环回加氢快速热解段4。大颗粒物流17和灰颗粒物流16在流化气62的作用下实现分离；锥体37的侧壁上开设有锥体流化气入口 82，料封管58上连接有循环合成气管道83 ;
[0044]—级旋风分离器44上部筒体45的直径为0.4-0.Sm，粗合成气由入口 55进入一级旋风分离器44，经一级旋风分离器44捕集的固体颗粒物流41通过旋风分离器的料腿42返回床层，且料腿42出口的位置与锥体37内壁之间的距离为旋风料腿42直径的2-4倍；
[0045]多管旋风分离器48包括若干组小型旋风分离器单元51，经一级旋风分离器44除去半焦细颗粒后的粗合成气47通过旋风分离器44顶部的出口管46进入多管旋风分离器48的气体入口缓冲仓52，主要由半焦组成的细颗粒53被多管旋风捕集后收集在颗粒捕集仓54内，随后进入旋风料腿56。低尘含量的煤气则由管道49自一级加氢反应器输出。
[0046]在操作温度为1300_1900°C的条件下，经过充分的气化反应，氧气-蒸汽气化炉12顶部输出的合成气9进入一级加氢气化炉8。粗合成气9可以在进入一级加氢气化炉8之后，由经半焦物流管道6输入的来自催化加氢气化段3的含有惰性颗粒的半焦物流进行冷却；也可以在粗合成气9输出一级加氢气化炉8后通过如图4所示的循环合成气39得到冷却。在进入一级加氢气化炉8之前，经过循环合成气39冷却后的粗合成气9冷却后的温度要低于1200°C，最好低于1100°C。虽然粗合成气9经过循环合成气39冷却后的温度低于灰熔点，但粗合成气9所携带的熔渣颗粒仍然不会完全固化。
[0047]对粗合成气9进行预冷却的目的是为了防止当温度高达1900°C的粗合成气9与一级加氢气化炉内的固体床料接触时生成较大的渣块。通过冷却降温，由循环合成气39及粗合成气9所形成的混合物流就可以安全的进入一级加氢气化炉8。
[0048]—级加氢气化炉8的入口处，粗合成气9会进一步与经半焦物流管道6输入的含有惰性颗粒的半焦物流混合。这两股物流混合后，混合物料的温度将会与反应器床层的温度一致，都为800-950°C。根据循环合成气39及粗合成气9混合后的混合物流的温度、一级加氢气化炉操作温度及热解炉操作温度的不同，半焦物流与上述混合物流的质量比在0.4-5的范围内变动。原料煤7也可以通过合成气入口加入，这样可以迅速的将进料煤的温度加热加氢气化段的操作温度，以最大程度提高甲烷及其他烃类产物及焦油的收率。因为本发明的主要产品就是焦油，因此焦油的产率越高越好。
[0049]如果原料煤种是粘性煤，则在一级加氢气化炉加煤前要预先将煤与来自加氢快速热解段的半焦6进行混合，混合物中半焦与新鲜进料的质量比为10?20，这样可以最大限度的防止粘性原料煤的结焦。在这种情况下，自加氢热解炉而来的固体颗粒的循环倍率就由以下的几个因素决定:一是由进煤速率决定的最大循环固体量；二是为了将来自氧气-蒸汽气化炉12气体混合物冷却至加氢气化炉的操作温度所需的循环固体量。当循环固体颗粒与进料煤混合后床层温度低于气化炉的正常操作温度时，循环气体的量就要进行削减，这样进入加氢气化炉中的粗合成气的温度就大约为1000-1200°C左右。
[0050]合成气9携带的熔渣会包裹在床料颗粒的外表面，这将导致部分床料的粒径比理想尺寸大。这些变大以后的大颗粒灰渣物流17将从床层中被排出。任何其他随着循环固体物料进入床层的床料会和上述大颗粒灰渣物流17 —起从同一个喷嘴中被抽出，但之后需要通过筛分或流体悬浮方式与大颗粒灰渣物流17进行分离。灰颗粒物流16由循环气输送至加氢快速热解段4为煤的热解提供热量。原料煤2也需以循环合成气作为载气，将其输送至加氢快速热解段4。
[0051]—级加氢气化炉8下部的锥体结构38，其外形为向一侧倾斜的偏心锥体。合成气9从其底部左侧中心部位进入气化炉，而灰渣及灰融体颗粒则从另一侧位于锥体的最底部排出，以便于将灰融体颗粒与正常的床料进行分离。当合成气9与循环气物流39 —起进入一段加氢气化炉8后，上述二者形成的喷射物流在与固体物料混合后将会被扰乱，而这种结构设计对于一级加氢气化炉是比较适用的。
[0052]流化气经锥体流化气入口 82也从锥体37进入气化炉中，其作用是促进锥部位物料的流化。
[0053]—级加氢气化炉8的操作压力也在40_100bar(4.0-10.0MPa)，目的是为了提高合成气中甲烷的平衡浓度。操作温度范围为800-950 0C，选择此操作温度范围是基于合成气中甲烷的平衡浓度及甲烷化反应的反应动力学平衡常数的考虑。锥体37的气相表观速度为0.3-0.7m/s，最佳表观速度为0.3-0.5m/s。在内径突变扩大的炉体36内的表观气体流速约为0.1-0.5m/s，上述两部分的横截面积比值在1.5到3之间。
[0054]—级加氢气化炉内半焦的反应活性直接决定了密相区43及流化床床层的高度，而床层的高度又会影响半焦在气化炉内的停留时间及具体操作温度(温度区间必须介于800-950°C之间)。一级气化炉中半焦颗粒的停留时间应该控制在15min以内，最好控制在1min以内。气化炉内的气化反应(如加氢气化，蒸汽与CO2气化反应等)进行完全后要保证半焦颗粒所含的碳的转化率大于65 %，最佳转化率为75 %。
[0055]当粗合成气从一级加氢气化炉8输出时，气相会携带一部分床料。粗合成气由入口 55进入一级旋风分离器44。图4中仅仅显示出只有两个一级旋风分离器，实际设计过程中，为了提高固体颗粒的捕集效率，往往会设计多个一级旋风分离器。为了平衡一级旋风分离器44的颗粒捕集效率与粗合成气处理量，一级旋风分的筒体45的直径以0.4-0.Sm为宜。经一级旋风分离器44捕集的固体颗粒物流41将通过旋风分离器的料腿42返回床层。
[0056]在本发明的最佳实施例中，一级旋风分离器料腿42上捕集的固体颗粒物流41循环返回床层的位置也在图4中予以了注明。一级旋风分离器捕集的固体颗粒物流将返回锥体37部位的床层，料腿上返回固体的出口的位置与锥体内壁之间的距离最佳值为旋风分离器料腿直径的2-4倍，只有这样才可以保证料腿部位固体物料的输出比较平稳。由于床层中心区气体的表观速度比固体物料要高，由此导致床层中心区床料的堆积密度较低。在重力的作用下，内部循环返回的固体物料将沿着锥体37内壁流向床层中心。以此来避免合成气流向旋风料腿，从而克服了由于气体在料腿中向上流动所造成的旋风分离器运行故障。
[0057]由一级旋风分离器44输出的粗合成气47会携带一些未被捕集的半焦细颗粒，这些细颗粒将通过旋风分离器顶部的出口管46进入多管旋风分离器48的气体入口缓冲仓52。多管旋风分离器48含有很多常用于细灰捕集的小型旋风分离器单元51。主要由半焦组成的细颗粒53被多管旋风捕集后将被统一收集在颗粒捕集仓54内，随后再进入旋风料腿56。旋风料腿56伸入料封管58中以防止气体反冲进入旋风分离器料腿。如图4所示，多管旋风分离器48捕集的半焦颗粒57将最终统一作为循环颗粒进入一级加氢气化炉8。
[0058]即使延长停留时间，半焦所含的碳还是很难完全被转化，如图4所示，有必要通过多管旋风分离器的料封口将部分的半焦物流18抽出。为了保证固体物流的稳定输出，通过循环合成气管道83向料封管58加入松动气。由料封管58抽出的半焦物流18与粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统20捕集的固体颗粒汇合后一起进入氧气-蒸汽气化炉。净化合成气由多管旋风顶部的导流槽49离开多管旋风分离系统，最终物流5离开一级加氢气化炉。整个旋风分离系统与气化炉通过导流槽49的外壁50与气化炉内壁36之间的连接而结为一体。多管旋风系统48与气化炉内壁36之间的空隙通过循环合成气的吹扫来抑制灰尘的积累。
[0059]参见图5，本发明的催化加氢气化-加氢热解一体化装置86的加氢快速热解段4的提升管与原料煤2相连通，热解段出口与热解炉一级旋风分离器67入口相连，输出的热解气从一级旋风分离器67顶部离开旋风分离器后进入热解炉二级旋风分离器59，热解炉二级旋风分离器59分离出的热解气物流14经管道与粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统20相连通，热解炉二级旋风分离器59捕获的半焦物流进入料腿60后一部分由固体物流通道61进入加氢快速热解段4，另一部分半焦物流管道6与一级加氢气化炉8相连通，热解炉一级旋风分离器67分离出的循环固体物流经直立料腿65分别与催化加氢气化段3、加氢快速热解段4相连，且在直立料腿65上还开设有与松动气84、87输送管线相连的入口。
[0060]从床料料位线64的变化来看，进入床层底部的循环固体物流63被上升气流重新带出床层。床层中物料的混合或者流化床与固定床的耦合是通过床料粒径及气相表观流速的控制来实现的。最理想的催