固体热载体干馏工艺

1、12.6.1褐煤固体热载体干馏的阐述1 褐煤固体热载体法热解提质： 将褐煤通过与热的载体（热半焦、热灰、陶瓷）快速混合加热使褐煤热解（干馏）得到轻质油品、煤气和半焦的过程。固体热载体法热解提质使用粉粒状原料，避免褐煤热粉化。 2 褐煤固体热载体法干馏优点： 1、工艺简单、单元设备能力大 2、装置的时空效率高 3、油质轻，煤气热值高 3固体热载体的选择： 热载体是固体热载体热解提质工艺中热量传递的媒介，对整个热解工艺起着至关重要的作用。热载体除了具备传递和存储热量的能力，还应有足够的机械强度以及抗烧结的能力。 2.6 固体热载体干馏工艺 2热载体热载体类型类型来源来源焦油含尘焦油含尘质量分数质量

2、分数/%半焦热值半焦热值/MJ.Kg-1半焦灰半焦灰分分/%磨损磨损性性系统热系统热效率效率/%能否实能否实现产物现产物调节调节半焦热解产物4050202517388083否热灰燃烧产物2023193085否陶瓷球外来1530.22030较差7580能表 2-1 工业固体热载体的对比分类：根据来源系统内固体热载体：利用系统反应产物作为固体热载体，如热解半焦、燃烧热灰外来固体热载体：陶瓷球32.6.2 褐煤固体热载体法干馏工艺设备2.6.2.1 工艺设备介绍： 褐煤固体热载体低温干馏干馏炼油工艺的装置，包括破碎筛分装置、布料装置、干馏炉、冷凝回收装置、水循环装置和自动控制系统。 干馏炉是低温干馏

3、工艺的核心设备，其主要功能是对褐煤进行干馏，将褐煤中的含油物质气化并最大限度地分离出来。干馏炉的优劣的检验标准是油回收率的高低。2.6.2.2主要干馏设备：(1) 螺旋式混合器 一种用于用于褐煤低温干馏的混合器，采用单轴螺旋结构传动方式和良好的密封结构，轴的两端固定在引出轴承支架之上，进出料管带有可调节伸缩的控制螺杆。该螺旋混合器解决了固体敢问物料和低温物料充分混合、推进的问题。其结构如6-1图所示螺 旋 轴轴 承 座轴 承 支 架压 盖膨 体 石 墨 密 封 材 料带 孔 螺 旋 叶 片壳 体波 纹 进 料 管波 纹 出 料 管波 纹 管端 盖图 6-1 褐 煤 固 体 热 载 体 法 干

4、馏 螺 旋 混 合 器 正 视 图1. 混合设备混合设备： 目前国内使用的混合机普遍存在搅拌混合不均匀，而且功效低，或结构复杂，使用不便。此混合机克服了以上缺点，是一种搅拌混合均匀、使用方便的高功效搅拌混合机。 在机架的下部装有电动机，上部装设螺旋搅拌器，电动机和螺旋搅拌器之间由传动轮带相连接，在螺旋搅拌器的进料口与料斗之间设有分流器，其分流器是由框架内斜装有多块板片构成，在螺旋搅拌器内的螺旋片间设有搅拌叶，利于翻动物料混合。其结构图如图6-2所示：(2)机械搅拌混合机机械搅拌混合机图6-2 机械搅拌混合机结构示意图煤 斗板 片分 流 器螺 旋 搅 拌 器搅 拌 叶螺 旋 搅 拌 轴轴 承 座

5、出 料 口电 动 机机 架轮 带 罩2.2.反应设备：反应设备： 移动床反应器移动床反应器 该反应器用于基于固体热载体的褐煤干馏、深加工，经过处理过的褐煤及热载体经进料器进入移动床反应器，进料器和折流板使固体物料反复混合，热载体与褐煤在移动床内不断进行传热并停留一定时间，发生干馏，产生的油气通过输气管导出作为产品或再次升温后作为热载体。其示意结构图如6-3所示进料器壳体折流板输气管振打装置传动杆件物料出口图 6-3 移动床反应器示意图72.6.2.3设备设计需考虑的因素设备设计需考虑的因素 1、固体热载体与冷物料进入反应器时混合不均匀，在反应器内传热效率较低； 2、炉内温度分布不均匀，冷物料加

6、热效果较差焦油和煤气产率低； 3、固体物料在反应器内相互运动，物料之间相互撞击，物料易碎裂，从而导致料层透气性差，气流不畅，干馏产生的气体无法有效导出； 4、干馏过程中产生的焦油气粘附在固体物料上，固体物料会产生聚集甚至结焦，堵塞反应器进出 口，影响反应器正常运行；82.6.3 国内外典型褐煤固体热载体法干馏工艺国内外典型褐煤固体热载体法干馏工艺大连理工大学的固体热载体干馏技术（DG工艺）BJY工艺BT工艺俄罗斯3TX（ETCh）175工艺 德国 LR工艺TOSCOAL 法西方热解（Garrett）法加拿大的固体热载体ATP工艺国内国外2.6.3.1 国内外不同工艺国内外不同工艺：92.6.3

7、.2不同工艺比较：不同工艺比较：热解工艺热解工艺经验煤种经验煤种进料进料粒度粒度/mm目标产品目标产品主产品主产品工业化程度工业化程度DG工艺褐煤、不粘性次烟煤06焦油、煤气、半焦半焦提质煤150t/d工业试验BJY工艺烟煤、长焰煤、褐煤010热、电、煤气煤气、电设计完成了75t/h循环流化床工艺BT工艺褐煤、烟煤06焦油、电焦油10t/h的中试装置LR工艺褐煤、非粘结性煤、弱粘结性煤05焦油、煤气、半焦焦油德国10t/h的中试装置Garrett工艺褐煤、非粘结性煤、弱粘结性煤08焦油、煤气、半焦焦油、煤气加利福尼亚318t/d中试装置TOSCOAL工艺次烟煤、粘结性烟煤013焦油、煤气、半焦

8、煤气、燃料油中试规模1500t/a表2-2 煤炭热解技术原料产品分析比较10表2-3煤炭热解技术原理比较热解工艺热解工艺原理原理加热方加热方式式热载体热载体热解温度热解温度/热解速度热解速度DG工艺直立式循环流化床内热式半焦470600快速BJY工艺移动床循环流化床内热式半焦、循环灰600900快速BT工艺下行床循环流化床内热式热灰570660快速LR工艺气流床内热式小瓷球、沙子、半焦500850快速Garrett工艺气流床内热式半焦280（压力为344KPa)快速TOSCOAL工艺卧式转鼓（回转窑）内热式 瓷球500600快速托斯考（托斯考（ToscoalToscoal）工艺）工艺 TOSC

9、OAL 工艺是由美国油页岩公司开发的用陶瓷球作为热载体的煤炭低温热解方法。将6 mm 以下的粉煤加入提升管中，利用热烟气将其预热到260 320，预热后的煤进入旋转滚筒与被加热的高温瓷球混合。热解温度保持在427 510 。煤气与焦油蒸气由分离器的顶部排出。进入气液分离器进一步分离，热球与半焦通过分离器内的转鼓分离，细的焦渣落入筛下，瓷球通过斗式提升机送入球加热器循环使用。该工艺于70 年代建成处理量为25 t / d 的中试装置。但试验中发现由于瓷球被反复加热到600以上循环使用, 在磨损性上存在问题。此外，粘结性煤在热解过程中会粘附在瓷球上，因此仅有非粘结性煤和弱粘结性煤可用于该工艺。工艺

10、特点及要求a.原料 粒度12.7mm，瓷球粒度略大于此，半焦6.3mmb.干燥预热 预热温度解热温度c.干馏温度 430540 430焦油与煤气产率 540二次解热焦油产率 半焦挥发分16%，可满足要求 430540 T焦油产率托斯考干馏非黏洁性煤的流程（图2-7）回转筛分离塔半焦冷却器瓷球提升管干馏转炉瓷球加热器预热提升管煤槽旋风器洗尘器图2-7 Toscoal法工艺流程热煤热球粗焦油粗煤气瓷球瓷球半焦空气煤气烟气煤气固分离器 ETCH 粉煤快速热解工艺 ETCH 工艺是由俄罗斯开发的固体热载体粉煤快速热解技术，在克拉斯诺雅尔建成了处理规模为4 200 t/d 的工业化装置，流程如下：褐煤粉

11、碎后用500 烟气干燥，干燥粉煤进入气流式预热器中预热到100 120 ，预热的粉煤与800 热载体半焦相混合，在600 650 发生热解，从热解反应器中析出的挥发分经除尘后冷凝分离，得到焦油、轻质油和煤气。工艺中生成的半焦部分作为热载体循环利用，多余半焦从热解反应器排出，回收热量后作为电站燃料。工艺特点及要求 煤干燥阶段（110150）和煤预热阶段（300400 ）之前采用气体热载体 由热解开始到600650 阶段采用固体热载体 固体热载体温度为800 左右 原料：褐煤 产品：焦油中含有较多含氧化合物，其性质不稳定。煤 槽热 烟 气干 煤 旋 风 器热粉焦旋风器加 热 器干 馏 槽煤干燥管粉

12、焦加热提升管粉 焦 冷 却 器混 合 器给 料 器粉 煤 机燃烧炉干 煤烟 气烟 气风 机干 煤粉焦粉 焦空 气重 油灰 渣水循 环 气空 气蒸 汽水水焦 油酚水含 焦 油 焦 粉图 2 - - 8 - 1 7 5 工 艺 流 程鲁奇鲁尔煤气工艺（LR工艺） 原料：褐煤或烟煤 LR 工艺由德国鲁奇公司和鲁尔公司共同研发，是高温循环半焦作热载体的一种多用途热解工艺，处理原料包括煤、油页岩、油砂等，其工艺流程：将原料褐煤粉碎至5 mm 以下，经螺旋进料器进入导管，煤在导管中随通入的冷煤气进入热解反应器，与高温循环半焦机械混合，热解温度维持在440 590 ，挥发分进入分离系统进行气液产品分离，生成

13、的半焦一部分被热烟气送入半焦收集槽作循环热载体，一部分作为产品分离出来。图2-9 褐煤干馏流程煤干燥提升管干煤槽给煤机干馏槽半焦加热提升管热半焦集合槽空气加热器旋风器旋风器初冷器电除尘器冷却器去煤干燥烟气干馏煤气中油水半焦空气煤气或油半焦干煤大连理工大学新法干馏工艺 原料 ：褐煤 大连理工大学开发的褐煤固体热载体新法干馏工艺是将褐煤和高温半焦快速混合热解得到半焦、煤气和焦油的工艺，简称DG 工艺，实验装置主要包括褐煤处理和提升、热解、半焦循环提升、挥发分回收分离系统。工艺流程：原料煤粉碎至6 mm 以下，经550热烟气干燥后提升至干煤存储槽，干煤和800热半焦混合进入热解反应器，在550 65

14、0 完成快速热解反应，生成的热半焦被800 900 的热烟气加热并提升至热半焦存储槽，进入反应器循环使用。工艺特点及要求原料 褐煤、粒度06mm；热载体 焦粉、温度700750 ；热载体提升气 燃烧炉的热烟气干馏温度范围 450670 ；产品半焦：灰分不高，热值高，反应性好，比电阻大图2-10 大连理工大学新法干馏工艺流程图21表2-4各工艺优缺点比较热解工热解工艺艺优点优点缺点缺点环保节能状环保节能状况况建议建议DG工艺油收率、原料利用率高；油品质量好；燃气热值高；操作弹性大大套处理能力大气固分离设备多；煤和热载体混合问题环保节能效果好，但投资相对大针对混合，排渣，气固分离等问题，开展更大规

15、模的示范工程BJY工艺采用双回路循环系统，保证了装置的连续运行；使用煤种广泛煤和热载体混合问题；煤气回收系统不完善；焦油冷却系统有待提高环保效果好，但能源节约有待提高配备完整的煤气回收系统，在现有的工业示范基础上进行工业规模扩大BT工艺液体产品收率高；高附加值产品多；反应轴向迈量小，停留时间短；配合电厂建设投资小热解煤气直接燃烧发电，没有产生高附加值产品；循环热灰连续输运不太稳定环保节能效果好增加煤气回收装置Garrett工艺气流床快速热解；防止焦油的二次分解；部分半焦循环利用焦油和半焦细粒堵塞旋风分离器管路内壁，影响系统稳定；规模放大受限制环保效果好，但能源节约有待提高对旋风分离器管路进一步

16、研究以解决堵塞问题；应工业化，产业化LR工艺后处理设备较小；煤气热值较高；设备能力大采用机械搅拌；磨损和装置放大存在问题环保节能效果好对双轴混合反应炉进一步研究222.6.4热载体法干馏技术的发展趋势一、 装置大型化二、 实现分级利用，提高热解半焦利用价值三、 提高焦油产率、改善焦油品质四、 研究和开发带催化功能的热载体，调节气、液产物的组成五、实现多联产，提高能源转化效率231、 无论国内还是国外，褐煤固体热载体干馏工艺大多数处于试验阶段，最多是示范性装置在运行。褐煤热解工厂设计主要包括土建设计和机械设计两大部分；2、褐煤热解工艺主要设备室干馏炉，属于过程设备，但干馏炉与工艺紧密相关，只要工艺稍微改变，炉体机构就会改变，干馏设计到褐煤的化学变化，工程中可能伴随着高温高压，且有