一種耦合式粉煤氣化熱解反應器及工藝的制作方法
【專利摘要】一種耦合式粉煤氣化熱解反應器及工藝，本發(fā)明涉及煤氣化和熱解技術，解決現(xiàn)有煤制油設備的提油率不高、設備造價高，熱能浪費嚴重、工藝變換困難的技術問題。本發(fā)明由氣化爐和熱解爐組成，氣化爐包括：氣化爐體、氣化反應室、氣化激冷室、渣池、渣收集器，所述熱解爐包括：熱解爐爐體、熱解反應室、熱解激冷室、分離室。本發(fā)明用于煤制油和煤制氣技術領域，具有設備結構簡單、工藝先進，節(jié)能環(huán)保、能耗低、熱能回收利用率高，煤提油率高，并能根據(jù)市場實際情況確定工藝路線的優(yōu)點。
【專利說明】
一種耦合式粉煤氣化熱解反應器及工藝
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于煤氣化和熱解技術領域，具體涉及一種耦合式粉煤氣化熱解反應器及工藝。
【背景技術】
[0002]國內煤制油技術主要以直接液化或間接液化。直接液化反應條件相對較苛刻，德國老工藝液化壓力甚至高達70MPa，現(xiàn)代工藝也在17?30MPa，液化溫度420?470°C。煤種適用范圍窄，直接液化主要適用于褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤、弱粘煤等年輕煤。出液化反應器的產物組成復雜，液、固兩相混合物由于粘度較高，分離相對較困難。直接液化噸煤耗水大于10噸，氫耗量大，一般在6?10%，工藝過程中不僅要補充大量新氫，還需要循環(huán)油作供氫溶劑，使裝置的生產能力降低。間接液化噸煤耗水大于8噸，油收率低，反應物均為氣相，設備體積龐大，投資高，運行費用高；目標產品的選擇性較低，合成副產物較多。目前大多數(shù)煤制油設備的提油率不高，設備造價費用高，熱能回收利用率低，原材料利用率低，熱能浪費嚴重，工藝變換困難，經濟效益不明顯。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種耦合式粉煤氣化熱解反應器及工藝，解決現(xiàn)有煤制油設備的提油率不高、設備造價高，熱能浪費嚴重、工藝變換困難的技術問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]—種耦合式粉煤氣化熱解反應器，由氣化爐和熱解爐組成，其特征在于:所述氣化爐包括:氣化爐體、氣化反應室、氣化激冷室、渣池、渣收集器，在所述氣化爐體上至少設置兩個煤粉噴嘴，所述氣化爐體上設置一組高壓氮氣進口與所述氣化反應室相連，并在與所述氣化反應室相連管上開設平衡孔，所述氣化反應室與所述氣化激冷室相連，所述氣化激冷室上設置一次激冷水和二次激冷水，所述氣化激冷室與所述渣池相連，所述渣池與所述渣收集罐相連;所述氣化反應室殼體為水冷壁結構，循環(huán)冷卻進水口設置在氣化反應室底部殼，循環(huán)冷卻水出口設置在氣化反應室上部;所述熱解爐包括:熱解爐爐體、熱解反應室、熱解激冷室、分離室，所述熱解反應室頂部設置一個粉煤噴嘴，所述熱解反應室中上部設置一個與氣化爐相連的合成氣噴嘴，所述熱解反應室與所述熱解激冷室相連，在所述熱解激冷室設置兩組激冷氣進口，所述熱解激冷室23與所述分離室相連，所述分離室24底部有排焦口，所述分離室上部有合成氣與熱解氣出口。
[0006]進一步，所述煤粉燒嘴必須兩兩相對，并安裝在同一高度上。
[0007]進一步，所述氣化反應室循環(huán)冷卻水出口設置流量計和密度計。
[0008]進一步，所述氣化反應室與殼體之間設置最少兩組氣化測溫點。
[0009]進一步，所述氣化激冷室殼體由耐火磚砌筑完成，耐火磚為耐水材料。
[0010]進一步，所述一次激冷水和二次激冷水的噴頭至少有兩個，噴霧角為120°，噴嘴材質米用inconel 625。
[0011]進一步，所述一次激冷水單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于110微米，所述二次激冷水單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于200微米。
[0012]進一步，所述氣化爐激冷室合成氣出口角度設置成15?75度。
[0013]進一步，所述熱解爐的熱解反應器由耐火磚砌筑完成。
[0014]進一步，所述合成氣噴嘴的軸線與熱解反應室進氣口水平線的夾角為15?45度，合成氣噴嘴與氣化爐相連處設置3組以上噴嘴測溫點。
[0015]進一步，所述激冷氣進口角度為45°。
[0016]進一步，所述分離室與熱解激冷室相連處至少設置一組半焦測溫點。
[0017]—種耦合式粉煤氣化熱解反應器工藝，其具體步驟如下:
[0018]①原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、溫度在100?105°C的煤粉；
[0019]②粉煤由氣體輸送到氣化爐進行高壓高溫氣化(2.0?4.0MPa1400?1600°C )，氣化后的高溫灰渣和合成氣經過一次激冷水激冷，確保合成氣溫度在1000?1050°C之間，高溫渣灰繼續(xù)經過二次激冷后進渣池，由渣收集罐排出，一次激冷后的高溫合成氣由合成氣噴嘴送入熱解爐；
[0020]③由氣化產生的高溫合成氣進入熱解爐與磨煤送來的合格的煤粉混合后進行熱解，熱解溫度600?1000 °C，壓力2.0?4.0MPa，熱解停留時間小于IS;
[0021]④熱解后的混合物經過熱解激冷室由循環(huán)冷卻氣進行激冷，激冷后溫度為350?600°C，壓力為 2.0 ?4.0MPa;
[0022]⑤激冷后的混合物經過分離室分離，半焦去半焦輸送系統(tǒng)，合成氣和熱解氣去油洗冷卻分尚系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明用于煤制油和煤制氣技術領域，具有設備結構簡單、工藝先進，節(jié)能環(huán)保、能耗低、熱能回收利用率高，煤提油率高，并能根據(jù)市場實際情況確定工藝路線的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024]圖1是一種耦合式粉煤氣化熱解反應器結構示意圖；
[0025]圖2是煤粉燒嘴結構示意圖；
[0026]圖3是高壓氮氣進口結構示意圖；
[0027]圖4是一、二次激冷水結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬于本發(fā)明保護范圍。
[0029]如圖1所示，一種耦合式粉煤氣化熱解反應器，由氣化爐I和熱解爐2組成，所述氣化爐I包括:氣化爐體11、氣化反應室12、氣化激冷室13、渣池14、渣收集器15，在所述氣化爐體11上至少設置兩個煤粉噴嘴111，所述氣化爐體11上設置一組高壓氮氣進口 112與所述氣化反應室12相連，并在與所述氣化反應室12相連管上開設平衡孔1121，所述氣化反應室12與所述氣化激冷室13相連，所述氣化激冷室13上設置一次激冷水131和二次激冷水132，對氣化后的渣氣混合物冷卻，所述氣化激冷室13與所述渣池14相連，所述渣池14與所述渣收集罐15相連;所述氣化反應室12殼體121為水冷壁結構，循環(huán)冷卻進水口 122設置在氣化反應室12底部殼，循環(huán)冷卻水出口 123設置在氣化反應室12上部;所述熱解爐2包括:熱解爐爐體21、熱解反應室22、熱解激冷室23、分離室24，所述熱解反應室22頂部設置一個粉煤噴嘴221，所述熱解反應室22中上部設置一個與氣化爐I相連的合成氣噴嘴222，所述熱解反應室22與所述熱解激冷室23相連，在所述熱解激冷室23設置兩組激冷氣進口 231，所述熱解激冷室23與所述分離室24相連，所述分離室24底部有排焦口 241，所述分離室24上部有合成氣與熱解氣出口 242。
[0030]所述煤粉燒嘴111必須兩兩相對，并安裝在同一高度上。
[0031]所述氣化反應室12循環(huán)冷卻水出口 123設置流量計和密度計，以檢測氣化反應室運行時爐溫。
[0032]所述氣化反應室12與殼體121之間設置最少兩組測溫點124，以防止反應室泄漏環(huán)隙損壞氣化爐。
[0033]所述氣化激冷室13殼體133由耐火磚砌筑完成，耐火磚為耐水材料。
[0034]所述一次激冷水131和二次激冷水132的噴頭至少有兩個，噴霧角為120°，噴嘴材質米用inconel 625。
[0035]所述一次激冷水131單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于110微米，所述二次激冷水132單噴嘴最大噴霧噴霧粒徑不大于200微米.
[0036]所述氣化爐激冷室13合成氣出口134出口角度設置成15?75度，防止氣化后的飛灰?guī)霟峤鉅t2。
[0037]所述熱解爐2的熱解反應器22由耐火磚砌筑完成。
[0038]所述合成氣噴嘴222的軸線與熱解反應室22進氣口水平線的夾角為15?45度，合成氣噴嘴222與氣化爐I相連處設置3組以上噴嘴測溫點135，以保證氣化爐去合成氣噴嘴溫度高于1000°C
[0039]所述激冷氣進口231角度為45°，激冷氣由冷卻后的循環(huán)氣。
[0040]所述分離室24與熱解激冷室23相連處至少設置一組的半焦測溫點25，以確保高溫半焦激冷后溫度。
[0041 ] 一種耦合式粉煤氣化熱解反應器工藝，其具體步驟如下:
[0042]①原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、溫度在100?105°C的煤粉；
[0043]②粉煤由氣體輸送到氣化爐I進行高壓高溫氣化(2.0?4.0MPa 1400?1600°C )，氣化后的高溫灰渣和合成氣經過一次激冷水激冷，確保合成氣溫度在1000?1050°C之間，高溫渣灰繼續(xù)經過二次激冷后進渣池14，由渣收集罐15排出，一次激冷后的高溫合成氣由合成氣噴嘴134送入熱解爐2;
[0044]③由氣化產生的高溫合成氣進入熱解爐2與磨煤送來的合格的煤粉混合后進行熱解，熱解溫度600?1000 °C，壓力2.0?4.0MPa，熱解停留時間小于IS;
[0045]④熱解后的混合物經過熱解激冷室23由循環(huán)冷卻氣進行激冷，激冷后溫度為350?600°C，壓力為 2.0 ?4.0MPa;
[0046]⑤激冷后的混合物經過分離室24分離，半焦去半焦輸送系統(tǒng)，合成氣和熱解氣去油洗冷卻分尚系統(tǒng)。
[0047]本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于前述的細節(jié)，而應在權利要求所限定的范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的變化和改型都應為權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種耦合式粉煤氣化熱解反應器，由氣化爐(1)和熱解爐(2)組成，其特征在于:所述氣化爐(I)包括:氣化爐體(11)、氣化反應室(12)、氣化激冷室(13)、渣池(14)、渣收集器(15)，在所述氣化爐體(11)上至少設置兩個煤粉噴嘴(111)，所述氣化爐體(11)上設置一組高壓氮氣進口(112)與所述氣化反應室(12)相連，并在與所述氣化反應室(12)相連管上開設平衡孔(1121)，所述氣化反應室(12)與所述氣化激冷室(I3)相連，所述氣化激冷室(13)上設置一次激冷水(131)和二次激冷水(132)，所述氣化激冷室(13)與所述渣池(14)相連，所述渣池(14)與所述渣收集罐(15)相連;所述氣化反應室(12)殼體(121)為水冷壁結構，循環(huán)冷卻進水口(122)設置在氣化反應室(12)底部殼，循環(huán)冷卻水出口(123)設置在氣化反應室(I2)上部;所述熱解爐(2)包括:熱解爐爐體(21)、熱解反應室(22)、熱解激冷室(23)、分離室(24)，所述熱解反應室(22)頂部設置一個粉煤噴嘴(221)，所述熱解反應室(22)中上部設置一個與氣化爐(I)相連的合成氣噴嘴(222)，所述熱解反應室(22)與所述熱解激冷室(23)相連，在所述熱解激冷室(23)設置兩組激冷氣進口( 231)，所述熱解激冷室(23)與所述分離室(24)相連，所述分離室(24)底部有排焦口(241)，所述分離室(24)上部有合成氣與熱解氣出口(242)。2.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述煤粉燒嘴(111)必須兩兩相對，并安裝在同一高度上。3.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述氣化反應室(12)與殼體(121)之間設置至少兩組氣化測溫點(124)。4.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述氣化激冷室(13)殼體(133)由耐火磚砌成，耐火磚為耐水材料;所述熱解反應器(22)由耐火磚砌成。5.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述一次激冷水(131)和二次激冷水(132)的噴嘴至少有兩個，噴霧角為120°，噴嘴材質采用inconel 625;所述一次激冷水(131)單噴嘴最大噴霧粒徑不大于110微米，所述二次激冷水(132)單噴嘴最大噴霧粒徑不大于200微米。6.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述氣化爐激冷室(13)合成氣出口(134)角度設置成15?75度。7.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述合成氣噴嘴(222)的軸線與熱解反應室(22)進氣口水平線的夾角為15?45度，合成氣噴嘴(222)與氣化爐(I)相連處設置3組以上噴嘴測溫點(135)。8.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述激冷氣進口(231)的角度為45°。9.根據(jù)權利要求1所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器，其特征在于:所述分離室(24)與熱解激冷室(23)相連處至少設置一組半焦測溫點(25)。10.—種使用權利要求1?9所述的耦合式粉煤氣化熱解反應器的工藝，其具體步驟如下: ①原煤送入研磨和干燥系統(tǒng)，制得粒度小于90微米、水分含量小于3%、溫度在100?105°C的煤粉； ②粉煤由氣體輸送到氣化爐進行高壓高溫氣化(2.0?4.0MPa1400?1600°C)，氣化后的高溫灰渣和合成氣經過一次激冷水激冷，確保合成氣溫度在1000?1050°C之間，高溫渣灰繼續(xù)經過二次激冷后進渣池，由渣收集罐排出，一次激冷后的高溫合成氣由合成氣噴嘴送入熱解爐； ③由氣化產生的高溫合成氣進入熱解爐與磨煤送來的合格的煤粉混合后進行熱解，熱解溫度600?1000 °C，壓力2.0?4.0MPa，熱解停留時間小于IS; ④熱解后的混合物經過熱解激冷室由循環(huán)冷卻氣進行激冷，激冷后溫度為350?600°C，壓力為2.0 ?4.0MPa; ⑤激冷后的混合物經過分離室分離，半焦去半焦輸送系統(tǒng)，合成氣和熱解氣去油洗冷卻分尚系統(tǒng)。
【文檔編號】C10B53/04GK105861065SQ201610260502
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】安英保, 鄭琪, 扶振, 吳壯
【申請人】中美新能源技術研發(fā)（山西）有限公司