热解设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及热解技术领域，具体地，设及热解设备W及方法。
【背景技术】
[0002] 天然气由于其清洁环保性能，是一种非常宝贵的资源，我国的能源结构特点是"多 煤、缺油、少气"，因此煤制油和煤制气是解决我国能源问题的出路。煤制气工艺流程复杂、 投资规模较大，且水资源耗费量大，成为制约煤制气发展的瓶颈。煤低溫干馈，产品可综合 利用（油、气、半焦），既能提高附加值，增加经济效益，又可W减少燃煤造成的环境污染，被 认为是煤炭高效清洁利用有效的途径。现有的用于工业生产的煤炭热解工艺主要有我国 的Ξ江方炉、大工的固体热载体干馈工艺和多段回转炉热解工艺，国外的伍德炉、鲁奇Ξ段 炉、考伯斯炉W及LFC干馈技术等。一些干馈炉型对原料的粒径要求高，只能热解块状煤， 造成小颗粒物料无法充分利用，资源利用率不高并且大量堆积污染环境的问题；一些炉型 的油收率较低，而且W气体为加热载体，造成冷凝回收系统庞大，热解干馈气被冲稀，气体 热值低，难W进一步综合利用等问题；一些固体热载体的热解炉型，则存在原料与热载体混 合，W及热载体再加热返混等工序，工艺较为复杂、设备较多，制造成本和运行费用高昂。此 夕F，现有的工业热解工艺中均W制取大量焦油为目的，热解气产量较少，或者热解气被后续 循环工艺所燃烧利用，更有甚者对煤的热解制气和制油程度都不够。
[0003] 因而，目前的煤热解工艺仍有待改进。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种对煤粒径要求低、将快速热解与催化热解技术相融合、热解油收率 高或者无需气、固热载体加热的热解工艺。
[0005] 本发明是基于发明人的W下发现而完成的：
[0006]目前常用的煤干馈装置之一德国鲁奇Ξ段炉的工艺过程如下：由备煤工段运来的 合格装炉煤（粒径20-80mm)首先装入炉顶最上部的煤仓内，再经进料口和辅助煤箱装入干 馈炉的干燥段，与循环热气流逆向接触换热被干燥并预热到150°C。干燥后的煤经过若干直 立管进入干馈段，与热气流逆向接触被加热到500~850°C下进行中低溫干馈生成半焦和 干馈煤气。在下段，半焦被冷却循环气流冷却到100~150°C排出，循环气和干馈煤气混合 物由干馈段的荒煤气管引出，其中液态产物在后续冷凝冷却分离系统中采出。大部分的净 化煤气送到干燥段和干馈段燃烧炉，有一部分直接送入半焦冷却段，剩余煤气外送。然而， 德国鲁奇Ξ段炉对原料煤的粒度（20~80mm)和煤质要求高，原料利用率低，气体热载体供 热，降低了干馈气的热值，致使冷凝回收系统和设备庞大，采用湿法焰焦，环保性差，且半焦 须重新干燥，且对原料煤的热解提油不够充分。另一种常用的LFC干馈工艺利用热烟气对 油页岩颗粒原料进行干燥，采用半焦或干馈气燃烧产生的高溫烟气对干燥油页岩颗粒进行 间接加热实现热解，得到高溫油气和半焦，对高溫油气进行过滤和换热之后，进行分馈得到 汽油、柴油、重油W及干馈气。然而，LFC干馈工艺复杂，设备多，造价高；自产低热值煤气难W满足工艺需热，需外补热量（30%外供）；煤气出口溫度高，载热气体耗量大，且对原料煤 的热解制气不够充分。针对现有技术中存在的问题，本发明的发明人经过大量探索和研究， 提出了一种将快速热解与催化热解技术相融合，能够实现小颗粒热解料的热解制气和热解 提油的热解工艺，该工艺能够显著提高热解气的收率并得到一定量的热解油，通过在热解 反应器内部喷射添加催化剂，能够使得催化剂与热解料混合均匀，有利于提高催化效率。且 该工艺采用蓄热式福射管加热技术，无需气、固热载体加热，提高了反应器的热效率的同时 简化了系统工艺，具有重要的社会效益、经济效益和环境效益。
[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种热解设备。根据本发明的实施例，该设备包括：热解 料斗；与热解料斗相连的第一进料装置；热解反应器，其具有油气混合物出口、热解料进口 和半焦出口，且热解料进口与第一进料装置相连；催化剂加入装置；与油气混合物出口相 连的冷凝回收装置和与半焦出口相连的半焦输送机；其中，催化剂加入装置包括：催化剂 料斗；与催化剂料斗相连的催化剂主管；与催化剂主管相连通、且穿过热解反应器的壁并 延伸至热解反应器的内部的催化剂支管；位于热解反应器内部，且设置在催化剂支管上的 至少一个催化剂喷射件，W及与催化剂主管相连通的载气递送件。
[0008] 发明人发现，根据本发明实施例的该设备反应系统结构简单，操作方便，且将催化 热解与快速热解相结合，大大提高了干馈气（或称可燃气或热解气）产率，有足够的气体用 于生产液化天然气（LNG)或液化石油气（LPG)，经济效益好，另外，该设备通过催化剂喷射 件向热解反应器内加入催化剂，使得催化剂能够与热解料在热解反应器内均匀地混合，有 利于提高催化效率。
[0009]根据本发明的实施例，催化剂支管为多个并沿催化剂主管的长度方向彼此平行布 置。
[0010] 根据本发明的实施例，催化剂喷射件包括催化剂喷管和设置在催化剂喷管上的喷 嘴，且喷嘴上设置有调节阀。
[0011] 根据本发明的实施例，热解反应器内部布置有多层蓄热式福射管，催化剂支管设 置在蓄热式福射管的层间。
[0012] 根据本发明的实施例，载气递送件连接至催化剂主管的末端，优选载气递送件可 拆卸地连接或焊接至催化剂主管
[0013] 根据本发明的实施例，该热解设备可W进一步包括：加料斗；与加料斗相连的第 二进料装置；分别与第二进料装置和蓄热式福射管相连通的干燥装置；分别与干燥装置和 热解料斗相连通的气固分离装置；与气固分离装置相连通的尾气净化装置。
[0014] 根据本发明的实施例，该热解设备可W进一步包括：分别与半焦输送机和蓄热式 福射管相连通的气化炉。
[0015] 在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的设备进行热解的方 法。根据本发明的实施例，该方法包括：（1)通过第一进料装置和催化剂加入装置分别将热 解料和催化剂加入热解反应器中进行热解反应，得到油气混合物和半焦，其中，利用载气递 送件通过将载气吹入催化剂主管，从而将催化剂加入到热解反应器中；（2)利用冷凝回收 装置对油气混合物进行冷凝处理，得到热解焦油和热解气；（3)利用半焦输送机将半焦输 出热解反应器。该方法能够处理粒度为2mmW下的热解料，原料利用率高，适于推广，且将 催化热解与快速热解相结合，大大提高了干馈气的收率，并获得一定量的热解油，经济效益 好，且通过催化剂喷射件加入催化剂能够将催化剂均匀地喷洒于热解料层中，使催化剂和 热解料混合均匀，提高催化效率。
[0016] 根据本发明的实施例，载气是惰性气体，优选是氮气。
[0017] 根据本发明的实施例，热解料的粒度不大于2毫米，催化剂的粒度不大于0. 5毫 米。
[0018] 本发明至少具有W下有益效果：
[0019] 1)采取蓄热式福射管下行床工艺，反应系统结构简单，操作方便，溫度分布均匀， 加热效果好。
[0020] 2)能够处理粒度为2mmW下的热解料，原料利用率高，适于推广。
[0021] 3)采用催化剂催化快速热解，催化热解与快速热解相结合，大大提高了干馈气的 收率，并获得一定量的热解焦油，经济效益好。
[0022] 4)采用催化剂对煤进行催化快速热解时总干馈气产率均高于侣離法干馈气产