专利名称：：一种微波快速中低温干馏煤的方法
技术领域：
：本发明属于煤炭热解
技术领域：
，涉及一种低变质煤种的中低温干馏的方法，该方法主要应用于低变质煤热解生产兰炭(半焦)、煤焦油和低温干馏煤气。也可用于煤干燥、火力发电厂和锅炉用煤入炉前预处理，提取煤中的焦油和有价气体成分。
背景技术：
：随着石油、天然气资源的日趋紧张，煤炭资源进一步开发利用，尤其是洁净煤燃烧和煤化工技术的发展逐渐成为我国能源开发利用研究的重心。我国是一个多煤炭、缺石油、少天然气的国家，当前我国煤炭主要用作发电、炼焦和动力等行业。通常要求低硫优质煤炭或煤种(如炼焦用的气煤、肥煤、焦煤和瘦煤)。我国煤炭资源虽然比较丰富，但优质煤炭资源仅占一半左右，其余为褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤等低变质煤资源。褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤等年轻煤种因水分高、灰分高、挥发分高、热值低，常被当作低质燃料动力煤；加上易分化和自燃，不宜长途运输，也就成为难以异地加工利用的煤资源。侏罗纪煤等年轻低变质煤种占我国煤炭资源储量的40%左右，在晋陕蒙宁甘等地区高达70%以上。2007年我国生产煤炭25.1亿吨，优质煤占65%，储量较大的低变质煤产量较少。此外，在开采优质煤的同时，其伴生低质煤炭资源因市场原因不能同步采出，造成煤炭资源浪费。从煤质组成和分子结构分析，侏罗纪煤是适宜综合利用的煤种。侏罗纪煤富含油及吸附甲烷水分等，均是生产煤化工产品的主要原料，对于常规水资源缺乏的地区，侏罗纪煤是良好的煤化工原料。侏罗纪煤是高挥发分煤种，3其分子结构可以看作无烟煤与油气分子的结合体，采取适当的加工方法把侏罗纪煤中的油气成分分离出来(类似于油页岩加工利用)，可以缓解我国石油和天然气供求矛盾。此外本发明也可用于褐煤及油页岩的深加工。煤炭的中低温热解及分离提取高附加值油气成分的干馏技术作为符合清洁煤技术的传统煤炭转化和利用技术，对我国煤炭资源的合理利用具有重要的意义。煤干馏(coalcarbonization)是煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气或控制空气量的条件下加热、分解，生成焦炭/半焦(兰炭)、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种900。C1100。C为高温干馏，即焦化；700。C900。C为中温干馏；500°C70(TC为低温干馏。煤干馏过程主要经历如下变化当煤料的温度高于IO(TC时，煤中的水分蒸发出；温度升高到20(TC以上时，煤中结合水释出；高达350'C以上时，粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤、褐煤等不发生此现象)；至40(TC50(TC大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450'C55(TC，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦(兰炭)；高于550'C，半焦(兰炭)继续分解，析出余下的挥发物(主要成分是氢气、甲烷等)，半焦失重同时进行收縮，形成裂纹；温度高于800'C，半焦体积縮小变硬形成多孔焦炭/半焦或兰炭等。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物(焦炉煤气和其它炼焦化学产品)。煤中低温干馏的产物是焦炭或半焦(兰炭)、煤焦油和煤气。煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件(主要是温度和时间等工艺条件)。随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。中低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦(兰炭)，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳烃、杂环化合物等的混合物，是工业上获得芳烃的重要来源；中低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多垸烃，是人造石油重要来源之一，通过加氢轻质化可以作为燃料油。目前国内的煤炭热解生产兰炭(半焦)技术主要有煤固体热载体干馏多联产工艺、MRF热解工艺、STF热解技术、以流化床热解为基础的循环流化床热电多联产工艺及以移动床为基础的热电气多联产工艺，这些方法归结起来主要有两大类外热法和内热法，外热法是利用炭化室外侧炉墙对煤料传热，虽然产生的煤气质量稳定，但传热不均匀，热解时间较长，生产效率相对较低；内热法利用热载体直接对煤料传热，具有传热均匀的优点，但产生的煤气会被稀释，增加煤气量，降低了煤气的有效成分含量，对煤气的进一步综合利用不利，而且煤的热解速度低，热解时间长。
发明内容本发明的目的在于，提供一种低变质煤种的中低温煤干馏方法，该方法煤热解速度快、生产效率高，焦炭、半焦(兰炭)产率高，焦油收率高，煤气有价成分含量高，热值高。为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案一种低变质煤种的中低温煤干馏方法，其特征在于，该方法采用微波发生装置作为加热热源，微波频率是0.3GHz300GHz，将低变质煤种加热到30(TC80(TC进行中低温干馏，生成半焦/兰炭、焦油和煤气。本发明的方法是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合产生热量进行加热，煤料的升温不是通过热传输而是通过外场与物体相互作用完成，它具有选择性、非接触性、整体性、均匀性好，加热时间短，可以快速启动与停止，操作方便，能源利用率和加热效率高，安全卫生无污染。本发明的方法所适用的煤种主要是一些低变质的煤种，如侏罗纪煤、褐煤，长焰煤、气煤，不粘煤、普通电煤等，本方法处理的煤料粒径在0-300mm之间，几分钟煤料就可加热到30(TC80(rC之间，煤料中的挥发份可充分热解，最后生成兰炭或半焦，煤焦油和煤气。该方法可用于低变质煤的热解过程，以及用于电厂用煤的预处理提焦油和煤气等深加工，或用于焦煤预热或型焦制备，也可以用于一切煤种和焦炭、兰炭(半焦)的干燥工艺。具有流程短，周期短，效率高，产品质量稳定、资源综合利用率高的特点。不但可以大大提高低变质煤的热解速度，而且可以有效调节煤气中的有价组分含量，有利于煤气的进一步综合利用与回收。具体实施例方式本发明的低变质煤种的低温煤干馏方法，煤料为变质程度较浅的煤种，如侏罗纪煤、褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤或含油气煤等，粒径在0300mm之间，所得的产品为兰炭(半焦)、煤焦油和煤气以及碳素材料。本发明的实施方案可以选择以下几种第一种方案将微波发生器置于煤热解炉外进行外加热，煤热解炉体采用可以透过微波的硅砖，镁砖或高铝砖等微波炉适用的耐火材料作为炉墙，在炉腔内加入煤，低变质煤种在炉腔内下降的过程中就可以由微波发生器进行加热至30(TC80(TC之间，对煤料进行快速选择性体加热，依靠煤料自身的介电性质转换微波能量，产生热量，利用微波活化分子的作用，达到低变质煤快速热解的目的，并且在热解过程中，煤气的余热可以使后加进的物料脱除一部分物理水和分子水，充分的利用热能，从而得到兰炭(半焦)、焦油和低温干馏煤气。第二种方案微波发生装置置于煤热解炉内加热，微波发生装置可以根据炉体结构需要做成一些特殊的形状，也可以将微波发生器做成多个，分布于煤热解炉内，煤热解炉体除了用保温砖砌筑外，在炉体外侧需再加设一层微波隔离材料，防止微波泄漏出炉外，低变质煤种可以以动态或静态的形式通过微波加热，从而得到兰炭(半焦)、焦油和低温干馏煤气。第三种方案微波发生装置置于煤热解炉内外加热方式均可，但置于燃煤发电锅炉前，用于提取燃煤中高附加值油气成分，其余产物可用于发电。以下是发明人给出的实施例，本发明不限于这些实施例。实施例1:取50g来自于陕北某地区的侏罗纪煤，粒度为200mm，其成分见表1。将侏罗纪煤放入采用微波加热的反应器内，微波频率0.3GHz300GHz，加热终温70(TC，热解7min30min，在热解过程中，导出热解过程中产生的焦油，在除掉焦油后收集干馏煤气进行取样分析，干馏煤气成分见表2，兰炭分析结果见表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种低变质煤种的中低温快速煤干馏方法，其特征在于，该方法采用微波发生装置作为加热热源，微波频率是0.3GHz～300GHz，将低变质煤种加热到300℃～800℃进行低温干馏，生成兰炭/半焦、焦油和煤气。2、如权利要求1所述的低变质煤种的低温煤干馏方法，其特征在于，所述的微波发生装置在煤热解炉的外部设置，或者在煤热解炉内部设置，微波发生装置的形状结合微波安全规范的要求及热解装置的形状进行设置。3、如权利要求l所述的低变质煤种的中低温快速煤干馏方法，其特征在于，所适用的低变质煤种的粒径在0300mm之间。4、如权利要求1或3所述的低变质煤种的中低温快速煤干馏方法，其特征在于，所述的低变质煤种的种类是侏罗纪煤、褐煤、长焰煤、气煤、不粘煤或含油气煤。5、权利要求1所述的低变质煤种的中低温快速煤干馏方法在电厂用煤的预处理提焦油和煤气深加工的应用。6、权利要求l所述低变质煤种的中低温快速煤干馏方法用于焦炭、兰炭/半焦干燥工艺的应用。全文摘要本发明公开了一种低变质煤种的低温煤干馏方法，该方法采用微波发生装置作为加热热源，微波频率是0.3GHz～300GHz，将低变质煤种加热到300℃～800℃进行低温干馏，生成兰炭、焦油和煤气。本发明的方法原料选择变质程度较浅的煤种，利用微波辐射型的加热方式，对煤料进行快速选择性体加热，依靠煤料自身的介电性质转换微波能量，产生热量，利用微波活化分子的作用，达到低变质煤快速热解的目的，从而得到兰炭、焦油和低温干馏煤气。该方法煤的热解速度很快，同时可以有效提高干馏煤气中有价组分的含量，有利于煤气的有效综合回收。文档编号C10B53/00GK101440290SQ200810232680公开日2009年5月27日申请日期2008年12月25日优先权日2008年12月25日发明者兰新哲,军周,宋永辉,张秋利,李洪奇,赵西成,马红周申请人:西安建筑科技大学