一种煤干馏与煤焦油蒸馏组合工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种煤干馏与煤焦油蒸馏组合工艺方法，属于煤炭转化技术领域。
【背景技术】
[0002] 我国是一个富煤、缺油、少天然气的国家，煤炭在我国一次能源中所占的比例高达 75%左右，其中低变质煤炭资源(褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤、弱粘煤等）占煤炭资源的60% 以上。由于低变质煤没有粘结性或粘结性很差，不能用于常规焦炉生产焦炭，一般只作为动 力煤使用或部分用于生产低热值的发生炉煤气。低变质煤中含有大量的富氢组分，将煤炭 直接燃烧，浪费了煤中潜在的可转化为具有高附加值的油、气和化学品富氢组分。
[0003] 煤的低温干馏(也称煤的热解)是指煤在隔绝空气条件下加热至500~750°C而发 生的包括一系列复杂的物理变化和化学反应过程。煤热解工艺是在相对温和条件下将煤中 富氢组分以液体和气体的形式提取出来，从而提高煤炭的利用效率。然而，在现有技术中， 存在着煤热解过程中加热速度慢，焦油产率低并且轻质组分含量少，煤焦油浙青难以加工 利用等问题，因此，急需开发新型煤炭低温热解工艺。
[0004] 微波是介于红外和无线电波之间的一种电磁波,其波长范围为l〇〇~〇. 1cm，相应的 频率范围为0.3~300 GHz。微波加热是一种新型加热技术，其原理主要是在快速变化的高 频电磁场作用下，被加热介质物料中的极性分子取向将随着外电场的变化而变化，造成分 子的运动相互摩擦效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度迅速升高。微 波加热具有选择性加热物料，穿透性强，加热速度快，加热均匀、节能高效，易于控制，安全 卫生无污染等特点。目前，微波加热已经广泛应用于食品加工、医药生产、化工合成、农副产 品干燥、矿物加工、消毒杀菌及煤与生物质等的干燥、脱硫、热解等领域。为了防止微波功率 对无线电通讯、广播、电视和雷达等造成干扰，国际无线电管理委员会对微波应用频率的划 分做了具体规定。分给工业、科学和医学用的微波频率有433MHz、915MHz、2450MHz、5800MHz 和22125MHz，与通信频率分开使用。
[0005] 采用微波加热对低变质煤进行热解已有研究报道，其加热效率高、反应速度快，煤 气热值高，氢含量高，氮含量低，煤处理过程清洁、无污染等突出优势，已引起煤炭低温干馏 技术研发人员的普遍关注。CN200810232680. 4公开了一种低变质煤种的低温煤干馈方法， 该方法采用微波发生装置作为加热热源，微波频率是〇. 3GHz~300GHz，将低变质煤种加热 到300°C~800°C进行低温干馏，生成兰炭、焦油和煤气。该方法可以有效提高低变质煤低 温干馏焦油收率及气体、固体产品的质量。但该工艺煤焦油收率仍偏低，并且没有考虑后续 焦油产品的深加工。
【发明内容】
[0006] 针对现有煤热解技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种煤干馏与煤焦油蒸 馏组合工艺方法，该方法将煤干馏与煤焦油蒸馏进行了有机组合，实现了对煤焦油重质馏 分的高效利用，提高了轻质焦油收率，增加了煤气产率和半焦强度。
[0007] -种煤干馏与煤焦油蒸馏组合工艺方法，原料煤粉与蒸馏系统分离出的煤焦油 重质馏分在液固混合设备内充分混合后进入微波处理反应器，在微波频率为〇. 3GHz~ 1. 2GHz的条件下处理5~60min，处理温度为100~300°C，处理压力为0. 05-0. 2MPa，优选 在微波频率为〇. 5GHz~1. 0GHz的条件下处理10~30min，处理温度为120~200°C，处 理压力为0. 08-0. 15MPa ;处理后的混合物料进入微波热解反应器，在微波频率为2. 0GHz~ 30GHz，温度为400~750°C条件下热解5~60min，优选在微波频率为2. 3GHz~3. 0GHz，温 度为550~650°C条件下热解15~30min，生成煤气、半焦和煤焦油；煤焦油经预处理后进 入蒸馏系统分离为煤焦油轻质馏分、煤焦油重质馏分及煤焦油浙青，煤焦油重质馏分循环 回液固混合设备与煤粉混合。
[0008] 本发明工艺中微波处理反应器的处理处理量为0. 1吨/天~1000吨/天，优选处 理量为0. 1吨/天~500吨/天。
[0009] 本发明组合工艺中，向微波处理反应器内通入二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二硫 化碳中的一种或几种气体，气体流速为5 L/min -8 L/min。通入上述气体能够提高煤干馈 的效果。
[0010] 本发明组合工艺中所述的原料煤为褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤、弱粘煤、泥炭等低 变质煤种，在所有的低变质煤种中优选褐煤。所述原料煤粒径优选< l〇mm，更优选< 6mm。 此外，本发明组合工艺也可用于油页岩和生物质的低温热解。
[0011] 本发明组合工艺中，所述煤焦油重质馏分，其初馏点大于350°C，优选馏程范围为 350~750°C之间，进一步优选350~600°C之间的馏分。
[0012] 本发明组合工艺中，所述煤焦油重质馏分中加入了适量的四氢萘和或二氢蒽，加 入量同煤焦油重质馏分的质量比为1 :1〇〇~1 :200。上述物质的加入同样可以提高干馏效 果。
[0013] 本发明组合工艺中，所述的煤粉与煤焦油重质馏分的质量比为1 :10~40 :1，优选 为 7:3 ~9 :1〇
[0014] 本发明组合工艺中，所述的预处理系统主要用于脱除煤焦油中的机械杂质和水 等，一般的预处理装置包括离心过滤机、电脱盐脱水等。
[0015] 本发明组合工艺中，所述的蒸馏系统可以选用常压或减压分馏塔来实现，塔顶和 侧线馏分为轻质馏分，减压塔侧线为煤焦油重质馏分，减压塔塔底为煤焦油浙青。
[0016] 本发明组合工艺中，所述微波热解反应器产生的高温半焦可以采用直接冷却或者 间接冷却的方式进行降温，优选为采用直接冷却的方式。直接冷却即为直接通入冷却介质 的方式进行冷却。所述冷却介质可以是水、水蒸气或煤气中的一种或几种，通过控制冷却介 质的通入量，保证产品半焦出炉的温度低于其氧化温度，通常要求半焦出炉温度在100~ 150。。。
[0017] 与现有技术相比较，本发明煤干馏与煤焦油蒸馏组合工艺还具有如下优点： 1、本发明工艺首先采用低频率微波，在低温条件下通入活化气的对混合原料进行预处 理，使混合物料中的极性基团处于活化状态，然后再进行高温微波热解，能够显著提高煤中 活性氢的利用率，促进热解过程中产生的氢自由基传递给煤焦油的前驱体，从而提高了焦 油的产率；同时活化气可以增大煤孔的体积，促进多环芳烃分子离开煤微孔，缩短了焦油分 子的滞留时间，减小了半焦的形成。
[0018] 2、本发明工艺在煤焦油重质馏分中加入适量供氢剂，在干馏过程中可释放出大量 活性氢原子，可有效抑制焦油的二次裂解，提高了焦油的产量和品质。
[0019] 3、煤焦油进加氢装置前需要切除20wt%~40wt%的煤焦油重馏分，在许多煤焦油 加工企业中，煤焦油重馏分基本上不再加工，影响了煤焦油加工企业的经济效益，本组合工 艺可以实现对煤焦油重质馏分的高效利用，并提高轻质油收率。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明一种煤干馏与煤焦油蒸馏组合工艺具体流程示意图。1为原料煤， 2为液固混合设备，3为煤粉与煤焦油重质馏分的混合物，4为微波处理反应器，6为处理后 的煤粉与煤焦油重质馏分的混合物，7为微波热解反应器，8为热解生成的煤气，9为热解产 生的煤焦油，10为热解固体产物高温半焦，11为煤焦油预处理系统，12为经脱水脱渣预处 理后的煤焦油，13为蒸馈系统,14为煤焦油轻质馈分，15为煤焦油重质馈分，16为煤焦油浙 青，17为冷却介质，18为冷却装置，19为与高温半焦换热后的冷却介质,20为产品半焦,21 为活化气(二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二硫化碳中的一种或几种气体)。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图及实施例对本发明所提供的组合工艺进行进一步的说明，但并不因 此而限制本发明。本发明组合工艺中所涉及到的m%均为质量百分比。
[0022] 原料煤经破碎、筛分后将< 6_的煤粉1送入液固混合设备2，在液固混合设备内， 煤粉1与循环回的煤焦油重质馏分15充分混合，煤粉与煤焦油重质馏分的混合物3进入微 波处理反应器4在100~250°C条件下进行处理，微波处理反应器内通入活化气21，处理后 的煤粉与煤焦油重质馏分的混合物6进入微波热解反应器，在500~700°C温度下发生热解 反应，生成煤气8、煤焦油9和半焦10。煤气8是优质民用煤气和工业燃料气，煤焦油9经 预处理系统11脱水脱渣后进入蒸馏系统13分离为煤焦油轻质馏分14、煤焦油重质馏分15 和煤焦油浙青16,煤焦油轻质馏分14经加氢处理可作为优质的车用燃料，煤焦油重质馏分 15循环回液固混合设备2与煤粉1混合，煤焦油浙青16可作为焦化原料。高温半焦10在 冷却装置18内与冷却介质17进行热交换，与高温半焦换热后的冷却介质19 (由于吸收半 焦的显热后温度升高）可进入干馏反应器作为热载体，冷却降温后的半焦20作为产品排出 装置，半焦20可以作为优质的民用和动力燃料(气化发电、高炉喷吹，生产铁合金等)。
[0023] 下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但并不因此而使本