固体热载体干馏工艺.ppt

1 2 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 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 3 2 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 1 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 图6 2机械搅拌混合机结构示意图 2 反应设备 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 图6 3移动床反应器示意图 7 2 6 2 3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 8 2 6 3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 9 2 6 3 2不同工艺比较 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 托斯考 Toscoal 工艺TOSCOAL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6mm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25t 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430 540 430 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430 540 T 焦油产率 托斯考干馏非黏洁性煤的流程 图2 7 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4200t d的工业化装置 流程如下 褐煤粉碎后用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 110 150 和煤预热阶段 300 400 之前采用气体热载体 由热解开始到600 650 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 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5mm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 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6mm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550 650 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0 6mm 热载体焦粉 温度700 750 热载体提升气燃烧炉的热烟气 干馏温度范围450 670 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 22 2 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 23 1 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 且有爆炸的危险 因此 炉体的设计要考虑诸多化学因素复杂过程较高 且要不断地经过试验区更改炉体结构 3 热解是建立在干燥的基础上的 因此对含水量大的褐煤的处理问题上 要具体问题具体分