一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)及處理煤的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)及處理煤的方法。該系統(tǒng)包括煤熱解反應(yīng)器、分離凈化系統(tǒng)、重整變換系統(tǒng)和氣基豎爐；煤熱解反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體、內(nèi)置于反應(yīng)器本體的上部的旋風(fēng)分離器A、顆粒移動(dòng)床；顆粒移動(dòng)床包括頂板、側(cè)面板、固定在反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個(gè)壁板、布置在側(cè)面板上的多個(gè)進(jìn)氣口和抽拉式閥門；該方法將原料煤熱解，產(chǎn)生的熱解油氣經(jīng)分離凈化系統(tǒng)和重整變換系統(tǒng)處理后獲得還原氣，將還原氣送入氣基豎爐用于鋼鐵冶煉。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，有效利用了通常難以利用的粉煤，煤熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解氣粉塵含量低，降低氣基豎爐的成本和能耗。
【專利說明】
一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)及處理煤的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于煤炭分階梯級利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及針對長焰煤、褐煤等中低階粉 煤的一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)及處理煤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了低階煤揮發(fā)分高、活性強(qiáng)，由于水分和氧含量高而熱值 低，直接利用(燃燒或氣化)效率低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)不如高階煤，因此，大規(guī)模開發(fā)利用的低階 煤必須先對其進(jìn)行加工提質(zhì)才能用于生活生產(chǎn)。最為科學(xué)和常用的加工方法之一是熱解， 也稱"干餾"或"熱分解"。熱解是指煤在隔絕空氣或在惰性氣體條件下持續(xù)加熱至較高溫度 時(shí)，所發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反應(yīng)，在此過程中煤會(huì)發(fā)生交聯(lián)鍵斷裂、產(chǎn)物重組和二 次反應(yīng)，最終得到氣體(煤氣）、液體(焦油）、及固體(半焦)等產(chǎn)物。焦油中含有目前尚無法 人工合成的多種稠環(huán)芳香烴類化合物及雜環(huán)化合物。與直接燃燒相比，熱解實(shí)現(xiàn)了煤中不 同成分的梯級轉(zhuǎn)化，是一種資源高效綜合利用方法，可減少燃煤造成的環(huán)境污染，提高低階 煤資源綜合利用價(jià)值的優(yōu)勢，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
[0003] 我國是鋼鐵生產(chǎn)第一大國，目前廢鋼供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了鋼鐵生產(chǎn)的需要。國內(nèi) 廢鋼缺口得不到足夠補(bǔ)充，進(jìn)一步加劇了市場供應(yīng)的緊張局面。在這種情況下，適時(shí)發(fā)展直 接還原技術(shù)是必要的。直接還原工藝不用焦炭和燒結(jié)礦，因而可適應(yīng)當(dāng)前越來越嚴(yán)格的環(huán) 保要求。目前，全世界有十幾種直接還原法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，包括Mid reX、HyL-m、煤基回 轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、流化床法等。只有氣基豎爐工藝Midrex和HyL-ΙΠ 可以大型化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量 高、投資低，能耗在現(xiàn)行直接還原生產(chǎn)方法中最低。但氣基豎爐對還原氣的凈化程度要求 尚。
[0004] 然而，煤熱解產(chǎn)生的熱解油氣，成分復(fù)雜、重質(zhì)焦油組分多，粉塵含量大、粉塵形狀 不規(guī)則，需要后續(xù)設(shè)置復(fù)雜的除塵系統(tǒng)處理熱解油氣才可得到煤制氣和高品質(zhì)焦油。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)及處理煤 的方法，將其他設(shè)備難以處理的粉煤高溫?zé)峤夂螳@得熱解油氣，熱解油氣雜質(zhì)含量少，將凈 化后的熱解氣直接送入氣基豎爐系統(tǒng)，降低廢鋼冶煉成本。
[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，包括:煤熱解 反應(yīng)器、分尚凈化系統(tǒng)、重整變換系統(tǒng)和氣基豎爐；
[0007] 所述煤熱解反應(yīng)器包括:反應(yīng)器本體、內(nèi)置于所述反應(yīng)器本體的上部的旋風(fēng)分離 器A、顆粒移動(dòng)床，所述顆粒移動(dòng)床包括:頂板、側(cè)面板、固定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的 兩個(gè)壁板、布置在所述側(cè)面板上的多個(gè)進(jìn)氣口和抽拉式閥門，由此所述頂板、側(cè)面板、兩個(gè) 壁板和所述側(cè)壁圍成腔體，所述閥門位于所述顆粒移動(dòng)床的底部，在所述壁板的固定部位 之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口和催化劑入口；其中，所述旋風(fēng)分離器A連通至所述顆粒 移動(dòng)床的進(jìn)氣口；
[0008] 所述煤熱解反應(yīng)器熱解油氣出口連接分離凈化系統(tǒng)熱解油氣入口，所述分離凈化 系統(tǒng)氣體出口連接重整變換系統(tǒng)氣體入口，所述重整變換系統(tǒng)氣體出口連接氣基豎爐氣體 入口。
[0009] 作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述煤熱解反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置集氣裝置，集氣裝置能夠快 速收集反應(yīng)器本體內(nèi)部的熱解油氣，所述集氣裝置連接旋風(fēng)分離器A，將收集到的熱解油氣 輸送到旋風(fēng)分離器A。
[0010] 在熱解油氣出口處設(shè)置顆粒移動(dòng)床，可有效降低熱解油氣中的含塵量。顆粒移動(dòng) 床的床料采用具有熱解催化效果的氧化鈣，將氧化鈣破碎至1mm以下，通過催化劑入口進(jìn)入 顆粒移動(dòng)床，通過控制顆粒移動(dòng)床底部閥門的開度控制顆粒的移動(dòng)速率，優(yōu)選的移動(dòng)速率 為0·1~2m/s。
[0011] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括焦油精制系統(tǒng)，所述焦油精制系統(tǒng)包括熱解油入 口和焦油出口，所述分離凈化系統(tǒng)包括液體出口；所述分離凈化系統(tǒng)液體出口連接所述焦 油精制系統(tǒng)熱解油入口。分離凈化系統(tǒng)分離出的熱解油經(jīng)分離凈化系統(tǒng)液體出口進(jìn)入焦油 精制系統(tǒng)。
[0012] 本發(fā)明中，所述顆粒移動(dòng)床進(jìn)一步包括隔板，所述隔板布置在所述兩個(gè)壁板之間 并且與所述側(cè)面板相對，由此在所述隔板、所述兩個(gè)壁板和所述側(cè)面板之間形成第一氣室， 所述隔板為多孔板。從旋風(fēng)分離器A中出來的熱解油氣，先進(jìn)入第一氣室，充滿第一氣室后 經(jīng)過隔板進(jìn)入顆粒移動(dòng)床，這樣，隔板的全部都參與了透氣的工作，避免僅部分透氣，其上 的孔過早地被焦油堵塞，縮短隔板的使用壽命;同時(shí)，隔板將顆粒移動(dòng)床內(nèi)的催化劑顆粒隔 離，避免由側(cè)面板的進(jìn)氣口進(jìn)入旋風(fēng)分離器A。
[0013] 本發(fā)明中，所述顆粒移動(dòng)床進(jìn)一步包括濾板，所述濾板布置在所述兩個(gè)壁板之間 并且與所述熱解油氣出口相對，由此在所述濾板、所述兩個(gè)壁板和所述壁板的固定部位之 間的側(cè)壁之間限定出第二氣室，所述濾板為多孔板。熱解油氣由顆粒移動(dòng)床的腔體進(jìn)入第 二氣室時(shí)，濾板的全部都參與工作，避免濾板因僅對應(yīng)熱解油氣出口的部分通氣，延長了濾 板的使用壽命，減小了停工更換濾板的頻率。
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述煤熱解反應(yīng)器進(jìn)一步包括燃?xì)馊肟?，所述煤熱解?應(yīng)器燃?xì)馊肟谶B接所述分離凈化系統(tǒng)氣體出口。分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的部分熱解氣可作為燃 料進(jìn)入煤熱解反應(yīng)器，為熱解反應(yīng)提供能量。
[0015] 進(jìn)一步的，所述分離凈化系統(tǒng)包括:旋風(fēng)分離器B、初冷塔、鼓風(fēng)機(jī)、電捕焦油器、脫 硫塔、脫氨塔、洗苯塔和氣柜;所述旋風(fēng)分離器B氣體入口連接煤熱解反應(yīng)器熱解油氣出口， 所述旋風(fēng)分離器B氣體出口連接初冷塔氣體入口，所述初冷塔氣體出口連接鼓風(fēng)機(jī)氣體入 口，所述鼓風(fēng)機(jī)氣體出口連接電捕焦油器氣體入口，所述電捕焦油器氣體出口連接脫硫塔 氣體入口，所述脫硫塔氣體出口連接脫氨塔氣體入口，所述脫氨塔氣體出口連接洗苯塔氣 體入口，所述洗苯塔氣體出口連接氣柜氣體入口。煤熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的高品質(zhì)熱解油氣進(jìn) 入分離凈化系統(tǒng)，經(jīng)油氣分離，產(chǎn)生的氣體經(jīng)脫硫、脫氨等工序獲得熱解氣。
[0016] 本發(fā)明中，所述重整變換系統(tǒng)包括:精細(xì)脫硫塔、重整塔、變換塔和脫碳裝置;所述 精細(xì)脫硫塔氣體入口連接分離凈化系統(tǒng)氣體出口，所述精細(xì)脫硫塔氣體出口連接重整塔氣 體入口，所述重整塔氣體出口連接變換塔氣體入口，所述變換塔氣體出口連接脫碳裝置氣 體入口，所述脫碳裝置氣體出口連接所述氣基豎爐氣體入口。分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的熱解氣 進(jìn)入重整變換系統(tǒng)，通過進(jìn)一步的精細(xì)脫硫、重整和變換，得到合適比例的還原氣，還原氣 直接進(jìn)氣基豎爐。重整變換系統(tǒng)將熱解氣中的氣體轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳，以便得到合適 比例的還原氣。
[0017] 本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述系統(tǒng)處理煤的方法，包括如下步驟：
[0018] 將破碎后的原料加入所述煤熱解反應(yīng)器中，使原料發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解反應(yīng)產(chǎn)生 熱解油氣和熱解半焦；
[0019] 將所述熱解油氣收集至所述旋風(fēng)分離器A，然后送入所述顆粒移動(dòng)床，催化劑經(jīng)所 述催化劑入口進(jìn)入所述顆粒移動(dòng)床，對所述熱解油氣進(jìn)行除塵、降溫，所述熱解油氣在所述 催化劑作用下繼續(xù)裂解，熱解油氣中的大分子組分分解成小分子氣體，獲得高品質(zhì)熱解油 氣；
[0020] 將所述高品質(zhì)熱解油氣經(jīng)所述熱解油氣出口送入所述分離凈化系統(tǒng)，獲得熱解氣 和熱解油，然后將所述熱解氣送入所述重整變換系統(tǒng)處理，獲得還原氣;將所述還原氣送入 所述氣基豎爐。
[0021] 進(jìn)一步的，將所述分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的熱解油送入所述焦油精制系統(tǒng)經(jīng)加氫精 制，獲得尚品質(zhì)油品。
[0022] 作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，將所述分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的部分熱解氣作為燃料送入所 述煤熱解反應(yīng)器。
[0023] 本發(fā)明的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)及處理煤的方法，將旋風(fēng)分離器和顆 粒移動(dòng)床內(nèi)置在煤熱解反應(yīng)器內(nèi)，有效降低了熱解油氣中的含塵量，降低了后續(xù)焦油預(yù)處 理成本，同時(shí)通過除塵系統(tǒng)降低了熱解油氣溫度;采用熱解催化劑作為顆粒移動(dòng)床的床料， 進(jìn)一步提高熱解氣有效氣體組分含量;熱解氣經(jīng)重整變換處理后，所得還原氣直接進(jìn)入氣 基豎爐，成本低，單位產(chǎn)品能耗低。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中顆粒移動(dòng)床的主視示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中顆粒移動(dòng)床的俯視示意圖；
[0027] 圖4是利用本發(fā)明的系統(tǒng)處理煤的方法的流程圖。
[0028] 圖中：
[0029] 100-煤熱解反應(yīng)器；
[0030] 1-反應(yīng)器本體；11-熱解油氣出口； 12-催化劑入口；2-旋風(fēng)分離器A;3-顆粒移動(dòng) 床;31-頂板;32-側(cè)面板;33-壁板;34-閥門；35-隔板;36-第一氣室;37-濾板;38-第二氣室； 4_蓄熱式輻射管;5-集氣裝置；
[0031] 200-分離凈化系統(tǒng)；
[0032] 201-旋風(fēng)分離器B; 202-初冷塔；203-鼓風(fēng)機(jī);204-電捕焦油器；205-脫硫塔;206-脫氨塔;207-洗苯塔;208-氣柜；
[0033] 300-重裝變換系統(tǒng)；
[0034] 301-精細(xì)脫硫塔;302-重整塔;303-變換塔;304-脫碳裝置；
[0035] 400-氣基豎爐；
[0036] 500-焦油精制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能 夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的【具體實(shí)施方式】和實(shí)施 例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。
[0038] 如圖1所示，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)， 包括:煤熱解反應(yīng)器100、分離凈化系統(tǒng)200、重整變換系統(tǒng)300、氣基豎爐400和焦油精制系 統(tǒng) 500。
[0039]煤熱解反應(yīng)器100熱解油氣出口連接分離凈化系統(tǒng)200熱解油氣入口，分離凈化系 統(tǒng)200氣體出口連接重整變換系統(tǒng)300氣體入口，重整變換系統(tǒng)300氣體出口連接氣基豎爐 400氣體入口，分離凈化系統(tǒng)200液體出口連接焦油精制系統(tǒng)500熱解油入口。
[0040] 煤熱解反應(yīng)器100包括:反應(yīng)器本體1、內(nèi)置于反應(yīng)器本體的上部的旋風(fēng)分離器A2、 顆粒移動(dòng)床3、蓄熱式輻射管4和集氣裝置5。
[0041] 反應(yīng)器本體1為熱解反應(yīng)容器。一般在熱解反應(yīng)容器的頂部開設(shè)原料入口，在側(cè)壁 上設(shè)置有熱解油氣出口，在熱解反應(yīng)器的底部設(shè)置半焦出口。
[0042] 旋風(fēng)分離器A2內(nèi)置于反應(yīng)器本體1的上部，作為一級除塵設(shè)備與集氣裝置連接。
[0043] 顆粒移動(dòng)床3固定熱解反應(yīng)容器本體1的側(cè)壁上，并將熱解油氣出口 101罩住，本發(fā) 明所述的罩住，是指顆粒移動(dòng)床3將熱解油氣出口 101與反應(yīng)器內(nèi)腔隔離。顆粒移動(dòng)床3與旋 風(fēng)分離器A2連通，使得熱解油氣可以由集氣裝置5經(jīng)旋風(fēng)分離器A2進(jìn)入顆粒移動(dòng)床3,由熱 解油氣出口 101排出反應(yīng)容器本體外。
[0044] 如圖2和圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中，顆粒移動(dòng)床3包括:頂板31、?面板32、固定在 反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個(gè)壁板33、布置在側(cè)面板上的多個(gè)進(jìn)氣口和抽拉式閥門34,由此 頂板31、側(cè)面板32、兩個(gè)壁板33和側(cè)壁圍成腔體，閥門34位于顆粒移動(dòng)床的底部，在壁板的 固定部位之間的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口 101和催化劑入口 102;其中，旋風(fēng)分離器Α2連 通至顆粒移動(dòng)床3的進(jìn)氣口。
[0045] 為了方便說明，特指位于兩個(gè)壁板的在側(cè)壁的固定位置之間的側(cè)壁稱之為"部分 側(cè)壁"。熱解油氣出口 101和催化劑入口 102設(shè)置在該"部分側(cè)壁"上，熱解油氣出口 101位于 催化劑入口 102下方。
[0046] 閥門34為一板狀體，在前述反應(yīng)器本體的"部分側(cè)壁"下的合適位置設(shè)置長孔，閥 門34可伸縮的安裝于長孔內(nèi)。向反應(yīng)器本體1外的方向拉閥門，可加快顆粒移動(dòng)床腔體內(nèi)的 原料下落速度；向反應(yīng)器本體1內(nèi)的方向推閥門，可減緩顆粒移動(dòng)床腔體內(nèi)的原料下落速 度。操作人員可依據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行自主操作。
[0047] 顆粒移動(dòng)床3的床料采用具有熱解催化效果的氧化鈣，將氧化鈣破碎至1mm以下， 通過催化劑入口 102進(jìn)入顆粒移動(dòng)床，通過控制顆粒移動(dòng)床底部閥門34的開度控制顆粒的 移動(dòng)速率，優(yōu)選的移動(dòng)速率為〇. 1~2m/s。
[0048]顆粒移動(dòng)床3進(jìn)一步包括隔板35,隔板布置在兩個(gè)壁板之間，并與側(cè)面板32相對。 隔板35將進(jìn)氣口與顆粒移動(dòng)床的腔體隔離。熱解油氣進(jìn)入進(jìn)氣口，通過隔板35進(jìn)入顆粒移 動(dòng)床的腔體。隔板35既能通氣，使得熱解油氣進(jìn)入顆粒移動(dòng)床的腔體內(nèi)與催化劑接觸，又能 阻擋催化劑由進(jìn)氣口進(jìn)入到旋風(fēng)分離器A2中。
[0049]進(jìn)一步地，隔板35和側(cè)面板32間隔設(shè)置，由頂板31、側(cè)面板32、隔板35和兩個(gè)壁板 33形成第一氣室36。這樣，從進(jìn)氣口進(jìn)入的熱解油氣先進(jìn)入第一氣室36，充滿第一氣室36， 熱解油氣能夠與隔板35均勻接觸進(jìn)入顆粒移動(dòng)床的腔體。第一氣室36的設(shè)置充分利用隔板 35,使得隔板35的全部參與通氣-隔離工作，避免隔板因僅對應(yīng)進(jìn)氣口的部分通氣，使用頻 率過大造成該部分分布的氣孔過早被焦油堵塞而報(bào)廢，延長了隔板的使用壽命，減小了停 工更換隔板的頻率，提高了生產(chǎn)效率。
[0050] 顆粒移動(dòng)床3進(jìn)一步包括濾板37,濾板37布置兩個(gè)壁板33之間并且與熱解油氣出 口 101相對，濾板37將熱解油氣出口與顆粒移動(dòng)床的腔體隔離。濾板為多孔板。熱解油氣通 過濾板，由熱解油氣出口 101排出反應(yīng)器本體體外。
[0051] 濾板37和反應(yīng)器本體的側(cè)壁間隔設(shè)置，由濾板37、兩個(gè)壁板33和側(cè)壁圍成第二氣 室38。這樣，熱解油氣由顆粒移動(dòng)床的腔體進(jìn)入第二氣室38時(shí)，濾板37的全部都參與工作， 避免濾板37因僅對應(yīng)熱解油氣出口的部分通氣，使用頻率過大造成該部分分布的氣孔過早 被焦油堵塞而報(bào)廢，延長了濾板的使用壽命，減小了停工更換濾板的頻率，提高了生產(chǎn)效 率。
[0052] 蓄熱式輻射管4設(shè)置在反應(yīng)器本體1內(nèi)，蓄熱式輻射管4沿反應(yīng)器本體1的高度方向 多層布置，每層布置多根在水平方向彼此平行的蓄熱式輻射管4。
[0053] 集氣裝置5設(shè)置在反應(yīng)器杯體1內(nèi)部，用于快速收集熱解油氣，集氣裝置5連接旋風(fēng) 分離器A2。
[0054]進(jìn)一步的，分離凈化系統(tǒng)200包括:旋風(fēng)分離器B201、初冷塔202、鼓風(fēng)機(jī)203、電捕 焦油器204、脫硫塔205、脫氨塔206、洗苯塔207和氣柜208。旋風(fēng)分離器B氣體入口連接煤熱 解反應(yīng)器熱解油氣出口 11，旋風(fēng)分離器B氣體出口連接初冷塔氣體入口，初冷塔氣體出口連 接鼓風(fēng)機(jī)氣體入口，鼓風(fēng)機(jī)氣體出口連接電捕焦油器氣體入口，電捕焦油器氣體出口連接 脫硫塔氣體入口，脫硫塔氣體出口連接脫氨塔氣體入口，脫氨塔氣體出口連接洗苯塔氣體 入口，洗苯塔氣體出口連接氣柜氣體入口。煤熱解反應(yīng)器100產(chǎn)生的高品質(zhì)熱解油氣進(jìn)入分 離凈化系統(tǒng)200,經(jīng)油氣分離，產(chǎn)生的氣體經(jīng)脫硫、脫氨等工序獲得熱解氣。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例中，煤熱解反應(yīng)器100進(jìn)一步包括燃?xì)馊肟?，煤熱解反?yīng)器燃?xì)馊肟?連接分離凈化系統(tǒng)氣體出口。分離凈化系統(tǒng)200產(chǎn)生的部分熱解氣可作為燃料進(jìn)入煤熱解 反應(yīng)器100，為熱解反應(yīng)提供能量。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例中，重整變換系統(tǒng)300包括:精細(xì)脫硫塔301、重整塔302、變換塔303 和脫碳裝置304。精細(xì)脫硫塔氣體入口連接分離凈化系統(tǒng)氣體出口，精細(xì)脫硫塔氣體出口連 接重整塔氣體入口，重整塔氣體出口連接變換塔氣體入口，變換塔氣體出口連接脫碳裝置 氣體入口，脫碳裝置氣體出口連接氣基豎爐氣體入口。分離凈化系統(tǒng)200產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)入 重整變換系統(tǒng)300,通過進(jìn)一步的精細(xì)脫硫、重整和變換，得到合適比例的還原氣，還原氣直 接進(jìn)氣基豎爐400。重整變換系統(tǒng)300將熱解氣中的氣體轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳，以便得到 合適比例的還原氣。
[0057]氣基豎爐400是直接生產(chǎn)還原鐵的反應(yīng)器，重整變換系統(tǒng)300產(chǎn)生的還原氣輸送到 氣基豎爐400，用于還原反應(yīng)。
[0058]焦油精制系統(tǒng)500包括熱解油入口和焦油出口，分離凈化系統(tǒng)200包括液體出口， 分離凈化系統(tǒng)200液體出口連接焦油精制系統(tǒng)500熱解油入口。分離凈化系統(tǒng)200分離出的 熱解油經(jīng)分離凈化系統(tǒng)液體出口進(jìn)入焦油精制系統(tǒng)500，經(jīng)加氫精制可得高品質(zhì)油品。 [0059]如圖4所示，另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用上述系統(tǒng)處理煤的方法，包括 如下步驟：
[0060] 1、將破碎后的原料(粉煤)加入煤熱解反應(yīng)器中，使原料發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解反應(yīng) 產(chǎn)生熱解油氣和熱解半焦；
[0061] 2、將熱解油氣收集至旋風(fēng)分離器A，然后送入顆粒移動(dòng)床，催化劑經(jīng)催化劑入口進(jìn) 入顆粒移動(dòng)床，對熱解油氣進(jìn)行除塵、降溫，熱解油氣在催化劑作用下繼續(xù)裂解，熱解油氣 中的大分子組分分解成小分子氣體，獲得高品質(zhì)熱解油氣；
[0062] 3、將高品質(zhì)熱解油氣經(jīng)熱解油氣出口送入分離凈化系統(tǒng)，獲得熱解氣和熱解油， 然后將熱解氣送入重整變換系統(tǒng)處理，獲得還原氣;將還原氣送入氣基豎爐；
[0063] 4、將分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的熱解油送入焦油精制系統(tǒng)經(jīng)加氫精制，獲得高品質(zhì)油 品；
[0064] 5、將分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的部分熱解氣作為燃料送入煤熱解反應(yīng)器。
[0065] 本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)和方法，在反應(yīng)器內(nèi)置旋風(fēng)分離器和顆粒移動(dòng)床，降低 了熱解油氣中的含塵量，通過除塵系統(tǒng)降低了熱解油氣溫度，使部分焦油冷凝;采用催化劑 氧化鈣作為顆粒移動(dòng)床的床料，進(jìn)一步提高熱解氣有效氣體組分含量;熱解氣經(jīng)重整變換 處理后，直接進(jìn)入氣基豎爐，成本低，能耗低。
[0066] 實(shí)施例
[0067] 將原料煤粉碎到粒徑3_以下，送入煤熱解反應(yīng)器-氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)的煤熱解反 應(yīng)器，控制反應(yīng)器內(nèi)溫度900°C，煤熱解反應(yīng)器設(shè)置了多層加熱輻射管、旋風(fēng)分離器和顆粒 移動(dòng)床除塵系統(tǒng)。熱解油氣在顆粒移動(dòng)床內(nèi)，經(jīng)催化劑作用繼續(xù)裂解，獲得高品質(zhì)熱解油 氣。煤熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的高品質(zhì)熱解油氣經(jīng)分離凈化系統(tǒng)和焦油精制系統(tǒng)后，可得熱解氣 和高品質(zhì)油品。熱解氣經(jīng)重整變換系統(tǒng)處理后獲得還原氣，還原氣直接進(jìn)入氣基豎爐進(jìn)行 生產(chǎn)。經(jīng)分離凈化系統(tǒng)后的熱解氣中組成如表1所示。
[0068]表1熱解氣組成成分
[0069]
[0070] 經(jīng)重整變換脫碳后的還原氣H2和⑶的總量為91.5%，出/⑶體積比為4.5:1。與高爐 冶煉系統(tǒng)和焦?fàn)t煤氣-氣基豎爐冶煉系統(tǒng)相比，煤熱解反應(yīng)器-氣基豎爐具有明顯的優(yōu)勢， 具有更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。和焦?fàn)t煤氣-氣基豎爐冶煉系統(tǒng)相比，煤熱解反應(yīng)器-氣基豎爐單元 產(chǎn)品的能耗降低6.3%，單位產(chǎn)品成本平均降低50~80元/噸。
[0071]需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本 發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對 本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指 外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實(shí)施例的 全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，包括:煤熱解反應(yīng)器、分離凈 化系統(tǒng)、重整變換系統(tǒng)和氣基豎爐， 所述煤熱解反應(yīng)器包括：反應(yīng)器本體、內(nèi)置于所述反應(yīng)器本體的上部的旋風(fēng)分離器A、 顆粒移動(dòng)床，所述顆粒移動(dòng)床包括:頂板、側(cè)面板、固定在所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上的兩個(gè) 壁板、布置在所述側(cè)面板上的多個(gè)進(jìn)氣口和抽拉式閥門，由此所述頂板、側(cè)面板、兩個(gè)壁板 和所述側(cè)壁圍成腔體，所述閥門位于所述顆粒移動(dòng)床的底部，在所述壁板的固定部位之間 的側(cè)壁上設(shè)置有熱解油氣出口和催化劑入口；其中，所述旋風(fēng)分離器A連通至所述顆粒移動(dòng) 床的進(jìn)氣口； 所述煤熱解反應(yīng)器熱解油氣出口連接分離凈化系統(tǒng)熱解油氣入口，所述分離凈化系統(tǒng) 氣體出口連接重整變換系統(tǒng)氣體入口，所述重整變換系統(tǒng)氣體出口連接氣基豎爐氣體入 □ 〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括 焦油精制系統(tǒng)，所述焦油精制系統(tǒng)包括熱解油入口和焦油出口，所述分離凈化系統(tǒng)包括液 體出口；所述分離凈化系統(tǒng)液體出口連接所述焦油精制系統(tǒng)熱解油入口。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述顆粒移 動(dòng)床進(jìn)一步包括隔板，所述隔板布置在所述兩個(gè)壁板之間并且與所述側(cè)面板相對，由此在 所述隔板、所述兩個(gè)壁板和所述側(cè)面板之間形成第一氣室，所述隔板為多孔板。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述顆粒移 動(dòng)床進(jìn)一步包括濾板，所述濾板布置在所述兩個(gè)壁板之間并且與所述熱解油氣出口相對， 由此在所述濾板、所述兩個(gè)壁板和所述壁板的固定部位之間的側(cè)壁之間限定出第二氣室， 所述濾板為多孔板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述煤熱解 反應(yīng)器進(jìn)一步包括燃?xì)馊肟?，所述煤熱解反?yīng)器燃?xì)馊肟谶B接所述分離凈化系統(tǒng)氣體出 □ 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述分離凈 化系統(tǒng)包括:旋風(fēng)分離器B、初冷塔、鼓風(fēng)機(jī)、電捕焦油器、脫硫塔、脫氨塔、洗苯塔和氣柜； 其中，所述旋風(fēng)分離器B氣體入口連接煤熱解反應(yīng)器熱解油氣出口，所述旋風(fēng)分離器B 氣體出口連接初冷塔氣體入口，所述初冷塔氣體出口連接鼓風(fēng)機(jī)氣體入口，所述鼓風(fēng)機(jī)氣 體出口連接電捕焦油器氣體入口，所述電捕焦油器氣體出口連接脫硫塔氣體入口，所述脫 硫塔氣體出口連接脫氨塔氣體入口，所述脫氨塔氣體出口連接洗苯塔氣體入口，所述洗苯 塔氣體出口連接氣柜氣體入口。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤熱解反應(yīng)器與氣基豎爐聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述重整變 換系統(tǒng)包括:精細(xì)脫硫塔、重整塔、變換塔和脫碳裝置； 其中，所述精細(xì)脫硫塔氣體入口連接分離凈化系統(tǒng)氣體出口，所述精細(xì)脫硫塔氣體出 口連接重整塔氣體入口，所述重整塔氣體出口連接變換塔氣體入口，所述變換塔氣體出口 連接脫碳裝置氣體入口，所述脫碳裝置氣體出口連接所述氣基豎爐氣體入口。8. -種利用權(quán)利要求1~7任一所述系統(tǒng)處理煤的方法，其特征在于，包括如下步驟： 將破碎后的原料加入所述煤熱解反應(yīng)器中，使原料發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解反應(yīng)產(chǎn)生熱解 油氣和熱解半焦； 將所述熱解油氣收集至所述旋風(fēng)分離器A，然后送入所述顆粒移動(dòng)床，催化劑經(jīng)所述催 化劑入口進(jìn)入所述顆粒移動(dòng)床，對所述熱解油氣進(jìn)行除塵、降溫，所述熱解油氣在所述催化 劑作用下繼續(xù)裂解，熱解油氣中的大分子組分分解成小分子氣體，獲得高品質(zhì)熱解油氣； 將所述高品質(zhì)熱解油氣經(jīng)所述熱解油氣出口送入所述分離凈化系統(tǒng)，獲得熱解氣和熱 解油，然后將所述熱解氣送入所述重整變換系統(tǒng)處理，獲得還原氣； 將所述還原氣送入所述氣基豎爐。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述處理煤的方法，其特征在于，將所述分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的熱解油 送入所述焦油精制系統(tǒng)，獲得尚品質(zhì)油品。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述處理煤的方法，其特征在于，將所述分離凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的部分 熱解氣作為燃料送入所述煤熱解反應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】C10B53/04GK106085481SQ201610658529
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月11日 公開號(hào)201610658529.1, CN 106085481 A, CN 106085481A, CN 201610658529, CN-A-106085481, CN106085481 A, CN106085481A, CN201610658529, CN201610658529.1
【發(fā)明人】梅磊, 陳水渺, 馬正民, 姜朝興, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司