专利名称：通过移除挥发性组分处理烧结煤或烟煤的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤加工领域，更具体而言，涉及用于处理烧结煤或各种类型的烟煤的工艺，以生产适用于包括冶金或发电用途在内的各个行业的煤衍生液体(CDL)和气体燃料以及其他较高价值的煤衍生产物。
背景技术：
有时对处于其原始态的煤进行处理以提高其有用性和热能含量。所述处理可以包括使煤干燥并且使煤经受热解过程以驱除低沸点有机化合物和较重的有机化合物。煤的热处理致使某些挥发性烃化合物的释放，所述烃化合物具有进一步精炼成输送液体燃料和其他煤衍生化学物质的价值。随后，可以从离开热解过程的吹扫气中移除所述挥发性组分。煤的热处理通过煤挥发性组分和有机硫分解产物的析出而致使其转变为煤焦，并且所得焦中的无机硫的磁化率引起随后从煤焦中移除煤灰、硫和汞。从煤焦中有效移除这类挥发性组分(如煤灰、无机硫和有机硫以及汞)尚存在问题。将有利的是，如果允许以在更为期望的浓度下从煤中有效地移除挥发性组分从而产生具有减少的灰分和硫的煤焦产物这样的方式来处理烧结煤或烟煤。将进一步有利的是，如果烟煤能够以产生第二收益流(即，可凝结的煤液体)这样的方式来精炼，所述第二收益流可以被收集来产生合成原油。期望一种用于处理烧结煤或用于精选烟煤的工艺，包括减少硫和灰分，析出有价值的煤液体和燃料气体，提高热值，以及改善所得煤焦产物的其他性倉泛。
发明内容
在一个宽泛的方面，本文提供一种用于处理烧结煤的工艺。所述工艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤，以及在容器中用气流处理所述煤，所述气流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以将煤转变成基本不烧结煤。将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与之接触，所述吹扫气处于比煤的温度高的温度下从而将热供给煤。所述工艺还包括通过加热所述室向煤间接提供另外的热，其中通过吹扫气以及通过自所述室的间接加热对煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到吹扫气中。将吹扫气从所述室中移除并进行处理以移除煤的可凝结组分。
本文还提供一种用于处理烧结煤的工艺。所述工艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤，以及在容器中用气流处理所述煤，所述气流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以将煤转变成基本不烧结煤。将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与之接触，所述吹扫气处于比煤的温度高的温度下从而将热供给煤。所述工艺还包括通过加热所述室向煤间接提供另外的热，其中通过吹扫气以及通过自所述室的间接加热对煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到吹扫气中。将吹扫气从所述室中移除并进行处理以移除煤的可凝结组分，并且其中氧化物的一部分转化成顺磁性矿物组分。将包括顺磁性矿物组分在内的煤从热解室中作为煤焦移除。将顺磁性矿物组分从煤焦中移除，从而产生具有减少的灰分和硫的煤焦。在某些实施方案中，将煤粉碎至约筛下40目至约筛下200目的尺寸。在某些实施方案中，当将煤在约400° F至约600° F的温度下处理约30分钟的时间时，气流的氧含量足以使煤增重的量处于煤的约0.5重量％至约2.0重量％的范围内。在某些实施方案中，用气流处理煤包括将所述煤在氧化性旋转式干馏炉或氧化性 流化床容器中加热至约400° F至约650° F的温度。在某些实施方案中，将经处理的煤在预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中预热至约550° F至约900° F范围内的温度。在某些实施方案中，将预热旋转式干馏炉或预热流化床容器的温度控制为约550-900° F，从而从经处理的煤中移除约2重量％至约10重量％的煤挥发性组分，同时允许期望的挥发物与煤粒子一起保留。在某些实施方案中，预热步骤从经处理的煤中移除挥发物并且包括从预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中抽出废气，然后使废气中的挥发物燃烧并且使来自燃烧的热能递送至预热步骤。在某些实施方案中，热解室为旋转式干馏炉，将经处理的煤在干馏炉中加热至约900° F至约1200° F的温度以产生粉碎的煤焦，从所述室中移除的吹扫气具有至少约25%的可凝结烃含量。在某些实施方案中，热解步骤产生呈H2S、CS2和COS中至少之一的形式的硫，H2S,CS2和COS与吹扫气一起从所述室中移除，并且热解步骤还包括从吹扫气中移除硫。在某些实施方案中，煤被连续供应到所述室的一端中并且从所述室的另一端移除，吹扫气被连续供应到所述室的一端中并且从所述室的另一端移除，并且离开所述室的吹扫气具有至少25重量％的可凝结烃含量。
在某些实施方案中，进入所述室的经处理的煤包括黄铁矿(FeS2)和赤铁矿(Fe2O3),并且其中煤在所述室中的热解导致黄铁矿向磁黄铁矿(Fe7S8)的转化以及赤铁矿向磁铁矿(Fe3O4)的转化。在某些实施方案中，所述工艺还包括通过磁分离从煤中移除磁黄铁矿和磁铁矿的步骤。在某些实施方案中，在从煤中移除磁黄铁矿和磁铁矿之前将煤冷却至低于350° F的温度。在某些实施方案中，进入所述室的吹扫气的至少80%由CO2和H2O组成。在某些实施方案中，自所述室移除的吹扫气包含C3H8、CH4和CO中的至少之一，并且还包含H2S、CS2和COS中的至少之一。在某些实施方案中，烧结煤具有约4或更大的自由溶胀指数(FSI)，其在烧结煤的处理之后减小至约I或更小的FSI。在另一宽泛的方面，本文提供一种用于处理烧结煤的工艺。所述工艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤，并且在预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中将煤预热至约550° F至约900° F的温度。将煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与煤接触，所述吹扫气处于比煤的温度高的温度下从而将热供给煤。所述工艺还包括通过加热所述室向煤间接提供另外的热，其中通过吹扫气以及通过自所述室的间接加热对煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到吹扫气中。将吹扫气从所述室中移除并进行处理以移除煤的可凝结组分。在另一宽泛的方面，本文提供一种用于处理烧结煤的工艺。所述工艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤，并且在预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中将煤预热至约550° F至约900° F的温度。将煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与煤接触，所述吹扫气处于比 煤的温度高的温度下从而将热供给煤。所述工艺还包括通过加热所述室向煤间接提供另外的热，其中通过吹扫气以及通过自所述室的间接加热对煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到吹扫气中。将吹扫气从所述室中移除并进行处理以移除煤的可凝结组分。在某些实施方案中，将预热旋转式干馏炉或预热流化床容器的温度控制为约600-900° F，从而从经处理的煤中移除约2重量％至约10重量％的煤挥发性组分，同时允许期望的挥发物与煤粒子一起保留。在某些实施方案中，预热步骤从经处理的煤中移除挥发物并且包括从预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中抽出废气，然后使废气中的挥发物燃烧并且使来自燃烧的热能递送至预热步骤。在某些实施方案中，热解室为旋转式干馏炉，将预热的煤在干馏炉中加热至约850° F至约1200° F的温度以产生粉碎的煤焦，从所述室中移除的吹扫气具有至少约25%的挥发物含量。在还一宽泛的方面，本文提供一种用于处理烧结煤的工艺。所述工艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤，并且在容器中用气流处理所述煤，所述气流具有的氧含量足以使所述煤增重的量处于煤的约0. 5重量％至约重量2%的范围内并足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以将煤转变成基本不烧结煤。将经处理的煤在旋转式干馏炉或流化床容器中预热至约550° F至约900° F的温度。将煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与煤接触，所述吹扫气处于比煤的温度高的温度下从而将热供给煤。所述工艺还包括通过加热所述室向煤间接提供另外的热，其中通过吹扫气以及通过自所述室的间接加热对煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到吹扫气中。将吹扫气从所述室中移除并进行处理以移除煤顺磁性矿物组分的可凝结组分。将包括顺磁性矿物组分在内的煤作为煤焦从热解室中移除。将顺磁性矿物组分从煤焦中移除，从而产生具有减少的灰分和硫的煤焦。在另一宽泛的方面，本文提供一种用于处理烟煤的工艺。所述工艺包括提供干燥、粉碎的煤，并且在容器中用气流处理粉碎的煤，所述气流具有的氧含量足以使所述煤增重的量处于煤的约0. 5重量％至约2. 0重量％的范围内并足以在煤粒子的表面上形成氧化物。将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与煤接触，所述吹扫气处于比煤的温度高的温度下从而将热供给煤。所述工艺还包括通过加热所述室向煤间接提供另外的热，其中通过吹扫气以及通过自所述室的间接加热对煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到吹扫气中，并且其中氧化物的一部分转变成顺磁性矿物组分。将包括顺磁性矿物组分在内的煤作为煤焦从热解室中移除。将顺磁性矿物组分从煤焦中移除，从而产生具有减少的灰分和硫的煤焦。对于本领域技术人员而言，当参照附图阅读时，本发明的各个优点将从以下的优选实施方案的详述中变得显而易见。
图I为用于处理各种类型的烟煤的工艺的示意图。图2为图I的用于处理烧结煤和各种类型的烟煤的工艺的继续部分的示意图。图3是在图I和2的工艺中使用的气体加热的干馏炉的示意性放大横截面图。图4是图I和2的气体加热的干馏炉横截面的示意性放大侧视图。图5是在图I和2的工艺中使用的电加热的干馏炉的示意性放大横截面图。图6是示出初始自由溶胀指数(FSI)为4、随后根据图I和2的工艺降低至I的烧结煤的煤层(seam)的热重分析(TGA)的示意图。图7是示出初始自由溶胀指数(FSI)为4、随后根据图I和2的工艺降低至I的烧结煤的另一煤层的热重分析(TGA)的示意图。图8是示出初始自由溶胀指数(FSI)为4、随后根据图I和2的工艺降低至I的烧结煤的另一煤层的热重分析(TGA)的示意图。
具体实施方式
本发明的工艺涉及处理烧结煤和各种类型的烟煤，以生产适于包括冶金和发电等行业中的各种用途的煤衍生的液体(CD L)和其他较高价值的煤衍生产物，例如高热值、低挥发性、低灰分、低硫煤(焦)。通过使用低温碳化(即，小于约1300° F)从所得的煤焦中移除期望量的挥发性组分，以精炼固体产物并产生第二收益流(可凝结的煤液体)，其可被收集来产生合成原油。另外，在比用常规煤处理工艺能够实现的更有利的浓度下从煤中移除期望的可凝结烃液体。具体而言，所述工艺结合了用调温的、高显热贫氧气流(吹扫气)进行热解加热外加通过如下所述的旋转式热解干馏炉的旋转式金属壳体传递一部分所需热进行间接加热的优点。热解加热在所述工艺中为有利步骤，因为煤给料被分离成煤焦和蒸汽，然后使其通过下游冷凝器，这类化合物可被分离成煤焦油、水和燃料气体。所述工艺还结合了预处理或化学吸附步骤(设备32)的优点，从而在将煤精炼为具有减少的灰分和硫的煤焦产物时破坏或降低烟煤的结块性能。所述工艺为双区热解工艺。在第一步骤中，将烟煤加热至某一温度，而在第二步骤中，将煤加热至比第一步骤中更高的温度。通过采用双区热解工艺，第二热解步骤的间接/直接热解加热步骤得以优化。间接加热的主要原因在于，其使得可凝结烃组分的蒸汽压最大化并且使得细煤或煤焦粒子的遗留物或下角料(lofting)最小化。双区热解的另一优点是降低用于第二热解步骤的热需求。控制第二热解步骤中的工作温度以维持煤焦中的目标或期望的挥发物含量，因为煤焦中的一些挥发物对于冶金和锅炉用煤焦产物需求来说均是有利的。应当理解，本文所披露的工艺适于各种类型的烧结或高度烧结的烟煤，特别是自由溶胀指数(FSI)大于I. O的结块炼焦煤。对于附图，应当理解，为了清楚的目的，没有提供某些构造的细节，这是因为这类细节是常规的并且一旦本发 明在本文中披露且描述恰在本领域技术人员掌握之中。减少包括水分在内的挥发物，涉及数个热处理步骤。通常，清洗来自表层采矿操作的烟煤以移除通常与这些煤相关的矿物质。清洗取决于与原样开采的煤一起包含在其内的有机煤物质和矿物质之间的大的密度差。清洗之后，典型的西肯塔基(Western Kentucky)烟煤将具有接近12重量％的水分含量，即使平衡水分含量在约7%至约9%的范围内。因此，如此获得的煤必须如下述系列热步骤中的第一步骤那样进行干燥。现在参照图1，示出使用间接气体加热用于处理各种类型的烟煤12的工艺10的示意图。将粉碎煤流12引入具有内部加热管的流化床干燥器14，所述内部加热管具有热交换嵌入的管状表面16。可以使用任何合适的干燥器。在将煤12引入流化床干燥器14之前将其粉碎至通过60目的尺寸。应当理解，对于下游顺磁性矿质元素的分离来说，可能需要煤的尺寸进一步减小至筛下200目。在一个实施方案中，煤12被粉碎至约筛下40目至约筛下200目的尺寸。根据预期干燥的煤温度，具有加热头(未示出)的传热线圈可以在约50° F至约100° F的温度范围内变化。粉碎煤12可以在流化床干燥器中在低于400° F的温度下干燥。流化床干燥器14利用直接气体/固体加热外加间接嵌入的传热线圈的组合，将煤加热至约300° F至约425° F的温度。过量的水分18从流化床干燥器14的上游排出。热交换歧管20 (起到传热流体管道的作用)配置在流化床干燥器14的底部内，传热流体从热交换歧管20通过管道22向下游回流到热交换器24中，用于加热传热流体。热交换器24配置在废燃料气体燃烧室26内，所述废燃料气体燃烧室26用于气态CH4、C0、H2S和其他化合物的燃烧。传热流体管道28自热交换器24离开并且向上游流到热交换歧管30，所述热交换歧管30起到传热流体管道的作用，并且配置在诸如流化床化学吸附设备32的容器内。虽然优选的用于化学吸附工艺的设备32为流化床加热器，但具有至少30分钟的停留时间的间接加热的干馏炉(未示出)可以在替代方案中使用。流化床化学吸附设备32包括配置在其内的热交换嵌入的管状表面34。在化学吸附处理工艺过程中，配置在流化床化学吸附设备32外部的鼓风机36向煤12供应空气。通风孔38从流化床化学吸附设备32的上游延伸并且将废物导向用于气态碳-氧化合物的燃烧的废燃料气体燃烧室26，所述气态碳-氧化合物可能在化学吸附处理工艺过程中形成。在与预期活性热分解的温度范围相对接近一致的温度范围上，烟煤经过使其软化的瞬时塑性状态、溶胀并最终再次凝固成或多或少扩张的细胞状饼物质。这些煤被称作粘结性煤，与加热后不变成塑性、被称作无粘结性煤的那些相反。使用经验自由溶胀试验评估煤的粘结或溶胀性质。自由溶胀指数(FSI)常用来对各种煤分级，该指数范围为I至10。无粘结性煤通常表现出的FSI为I或更小。在一个实施方案中，煤为基本上不烧结煤并且具有I或更小的FSI。西肯塔基烟煤通常具有的FSI为4，或者处于约I至约6的范围内。这些烟煤的塑性或粘结性质导致煤粒子在被加热至约350° F至约1050° F的预期分解温度范围时烧结。烧结导致粘性，该现象致使在各种加热装置中堵塞。这些粘结性能妨碍预期热工艺并且应当被消除或抵消，或至少在很大程度上降低。粘结性炼焦煤在加热时的塑性一般是已知的。煤的塑性对于环境条件的变化灵敏并且对于改变敏感。可以采用一个或多个本文所述的环境条件来降低烧结煤的塑性。这些环境条件包括(I)提高加热速率将增加最大的Gieseler流动性、膨胀扩张(diIatometricdilatation)和自由溶胀程度，同时提高特征塑性参数开始显现自身的温度；(2)延长在低至200° F温度下在惰性气氛中煤的预热将使流动性、溶胀和相关粘结指数逐步减小；(3)愈加粉碎煤-即使是FSI大于6-7. 7的强粘结性煤，将产生仅仅是几乎不能粘在一起的焦块，如果其被充分地细微粉碎并且非常缓慢地加热的话；(4)减少矿物质含量会大幅提高弱粘结性和中度粘结性煤的塑性以及高灰分含量，即，煤的FSI位于3和5之间并且灰分含量大于10% ；(5)氧化(即，在延长暴露于空气的过程中风化)将快速而逐步窄化塑性范围，降低最大流动性，并最终完全破坏所有的粘结倾向；以及(6)通过在真空中热解抑制所有塑性的显现或者通过在升高的压力下加热煤而提高。即使看起来不会在任何很大程度上改变煤的化学结构的温和氢化也会导致相反的效果，即，使塑性范围宽化并提高溶胀、流动性等等。、根据本文所披露的工艺的中试实验已经显示了具有筛下60目尺寸的粉碎烟煤可以用氧气的化学吸附和缓慢加热进行处理，从而将干燥的微粒状煤转化成无粘结性煤。将新开采的煤在环境温度条件下暴露于空气少至几天将致使任何粘结性能的显著劣化。虽然不受缚于任何理论，但据信粘结性能的这种劣化是由两个基本同时发生的过程造成的- (I)煤分子中诸如CH3、OCH3或(CH2)n的非芳族构造的逐步氧化性破坏，和(2)氧在芳族碳位点处的同时化学吸附。在一个实施方案中，在容器中用气流处理煤，所述气流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物。在又一实施方案中，所述氧化物足以将煤转化成基本不烧结煤。在一些实施方案中，当在约400° F至约650° F的温度下将煤处理约30分钟的时间时，气流的氧含量足以使煤增重的量处于煤12的约0. 5重量％至约2. 0重量％的范围内。应当理解，用于处理的容器可以是氧化性流化床容器32或者下述类型的氧化性旋转式干馏炉(煅烧炉)。在通过化学吸附处理煤之后，经化学吸附或处理的煤40可以转移到流化床中，或者优选双区热解，用于根据本发明的工艺预热。有利的是，出于如下数个原因将双区热解过程分成两个阶段，包括(I)减小对于第二阶段所需的间接加热的煤质量流动加热要求；(2)减少间接的第二阶段所需的显热，因为煤在约900° F下进入；(3)提高在第二阶段中释放的可凝结组分(即C5+等)的分压；(4)使第一区中释放的可燃组分在滑流燃烧室中燃烧；以及(5)使用活性炭单独处理流出物以移除汞。在一个实施方案中，第一区在预热旋转式干馏炉42或预热流化床容器(未示出)中将煤预热至约550° F至约900° F的温度。预期第一区将使煤温升高至约550° F至约900° F的温度，从而既进行预热，又通过部分热解产生C02、C0和CH4。CO2用作循环流化气体(即，废气)44，部分滑流在排出之前经过燃烧室46从而使在部分热解过程中可能涉及的任何烃或CO燃烧。除了 CO2的任何燃料气体，包括C0、CH4等的燃烧将提供用于煤在热解室42中的预热和部分热解所需的所有或一部分热能。还预期将第一区中的温度控制在约550-900° F，从而从经处理的煤40中移除约2重量％至约10重量％的煤挥发性组分，同时允许期望的挥发物与煤粒子一起保留。在某些实施方案中，第一区的温度不高于850° F，其为可凝结的煤挥发物蒸汽开始释放的温度。在又一实施方案中，预热步骤从经处理的煤中移除挥发物并且包括从预热旋转式干馏炉42或预热流化床容器(未示出)中抽出废气(即C02、C0、CH4等)44，然后使废气中的挥发物在燃烧室46中燃烧并且使来自燃烧的热能递送至预热步骤42。废气44在燃烧之前在流经滑流燃烧室空气进气扇50之前经过再循环扇48或者流经热交换器52以向第一热解干馏炉42提供进气54。进气54和来自热解室42的第一阶段煤焦56可以在如图I所不的55处被排出。参照图I和2，在经处理的煤40在第一区中预热之后，第一阶段的煤焦56被递送至用于第二热解步骤的室或热解旋转式干馏炉58中。所述室可以是适用于通过对流气体加热煤以及通过辐射和传导间接加热的任何容器。经干燥和预热的煤56可以被预先制成尺寸为40目至200目的范围，然后装入热解干馏炉58中，但是也可以使用其他尺寸。旋转 阀60隔离并控制进入的煤焦56的流动，所述煤焦56被连续导向旋转式干馏炉室58中。根据图I和2的工艺，第二热解步骤中的各个反应发生在约900° F至约1200° F的温度下。这些反应包括煤挥发物的释放，形成h2s、COS和CS2的有机硫的分解，黄铁矿(FeS2)向顺磁性磁黄铁矿(Fe7S8)的转化，以及其他铁氧化物向顺磁性氧化物形式的转化。进入干馏炉58的经处理的煤焦56包括黄铁矿和赤铁矿(Fe2O3)，并且第二区中的煤焦的热解导致黄铁矿向磁黄铁矿的转化，以及赤铁矿向磁铁矿(Fe3O4)的转化。用于直接/间接组合热解加热过程的旋转式干馏炉58可以选自通常被称作回转式煅烧炉的用于大批固体材料的间接热处理的传热装置类型。回转式煅烧炉主要由合金制旋转壳体62组成，所述合金制旋转壳体62被封装在固定炉中并在其外部上间接加热。工艺物料(即，煤)56移动穿过旋转式壳体62的内部，在该内部其通过传热的辐射/对流/传导组合模式经由旋转式壳体壁64被加热。可以达到高达2200° F的工作温度。回转式煅烧炉可以是小型中试规模的装置，或者直径达10-12英尺且加热长度高达100英尺的全尺寸生产装置。装置可以通过多种燃料，如气体(图3-4)，或通过电阻加热元件(参见图5)进行加热。废热和/或外部热源也可以适配于回转式煅烧炉。预期旋转式干馏炉58具有足够的长度和容量从而为粉碎的煤粒子提供约15分钟至约25分钟的停留时间，该时间对于非磁性黄铁矿(FeS2)向顺磁性磁黄铁矿(Fe7S8)的转化以及非磁性铁氧化物向顺磁性磁铁矿的还原是有利的。在一些实施方案中，停留时间不超过22分钟，该停留时间不会导致新形成的磁性铁氧化物因此形成不利的非磁性方铁体(FeO)的还原。选择旋转式壳体62的构造材料用于高温使用、耐腐蚀以及与工艺物料相容。旋转式壳体62可以由耐热且耐腐蚀的可锻合金钢制成。例如，309型合金为用于在1300° F金属温度范围内操作的间接加热回转式煅烧炉的标称材料。多个特征和辅助设备可用来适应多种工艺需求。回转式煅烧炉由于间接加热机制对于专门的处理而言是理想的。由于热源与工艺环境物理分离，因而可以维持特定的工艺气氛。可以适应需要惰性、还原性、氧化性或除湿气氛的工艺，或者具有固相/气相反应的那些。取决于工艺需求，回转式煅烧炉可以在正压或负压下操作，并且多种密封排布可用。可以采用固定至旋转式壳体内部62的内部附属物来促进均匀传热和材料对工艺气体(即，吹扫气)66的暴露。间接加热还使得工艺的温度分布提供将材料温度维持在恒定水平达特定时间段的能力。以此方式在单个煅烧炉装置中可以实现多个温度平台。间接加热的回转式煅烧炉对于具有大批自由流动固体的热式加热知识的人来说是熟知的。适于将煤加热至1200° F的典型旋转式干馏炉由The A.J. Sackett & SonsCo. (Baltimore,MD)制造并且其额定传递6，240，000BTU/小时，具有表面积为602. 88平方英尺的间接回转式煅烧炉表面以及约10，350BTU/小时/平方英尺的热通量。对于具有间接和直接加热的组合的加热干馏炉来说，当间接加热处于总共的约三分之二范围中时，热的三分之一余量必须由通入与煤12接触的气体(吹扫气66)流来供应。提供吹扫气66的一种方法是使含有惰性组分和可燃组分二者的贫氧气体流经过间接热交换器，在间接热交换器中，气流的温度可以被加热和/或冷却以提供最佳温度和组成。提供吹扫气66的另一方法是将含有惰性组分和可燃组分二者的贫氧气体流引入具有氧气或燃烧空气的燃烧室中以释放显热。气流除了部分热输入之外，还用作第二目的，即用作吹扫气以引起在进入系统的连续流动的干燥且预热的煤的热解处理中释放的气体的流出。
组合的直接/间接热解加热过程的一个优点为并流配置。可以使加热的煤焦56和含有已从固体煤焦中热解释放出的气态挥发物的吹扫气的温度基本上在旋转干馏炉58的排放端68处经由蒸汽骤冷69而平衡。在干馏炉58的排气处的蒸汽骤冷69降低了排气温度。加热的煤焦56可以在干馏炉58的排放端68处经由产物焦出口旋转阀(未示出)可控地释放。在期望热解过程完成点处的煤焦56和吹扫气66之间的温差处于约100° F至约200° F的范围。在一个实施方案中，所述温差为约150° F。可以采用其他范围。尽管在附图所示的实施方案中煤焦56和吹扫气66的流动是并流的，但应理解流动也可以是逆流的。组合的直接/间接热解加热工艺的另一优点是在干馏炉58的装料端70处相对显著的可允许热温差。煤焦56和吹扫气66之间在装料端的温差可以处于约650-750° F或更高的范围内，产生约300-400° F的总体干馏炉对数平均温差。组合的直接/间接热解加热工艺的又一优点见于以下事实与采用调温的高显热贫氧气体用于100%加热的直接加热工艺相比，可凝结挥发物的浓度得以提高。对于常规的100%直接气体加热的系统来说，处理干燥且预热的煤，可凝结烃的浓度通常占从热解室58离开的气流72的约6. 2%。另一方面，采用100%间接加热，可凝结组分占全部气体的约51. 3%，包括在1200° F热解处理时所释放的热解的水。对于采用50%直接气体和50%间接加热的间接/直接组合加热系统而言，预期可凝结烃组分为离开干馏炉58的气流72的约 27. 4%。连接至热解干馏炉58的内壁64的任选的内部提升刮板74(图3和5)可以用来改善从初始温度转变至最终期望温度的煤粒子56的混合以及气-固接触效率。随着干馏炉58旋转，内部升降刮板74用来从移动床提升煤粒子56以及随后使它们作为级联落回轴向流动煤床的表面上。在一些回转式煅烧炉应用中，升降刮板设置为促进热处理中的粒子的连续提升和落下。尽管气-固接触得以改善，但粒子的不期望的重复提升和落下可能导致大量细粒和粉尘的产生。粉尘和细粒可以变得夹带在吹扫气流中并随着在热解工艺中释放的期望蒸汽和气体排出。任选地，内部升降刮板74可以分段，从而提供期望的气-固接触以及在煤细粒经由机械气体/细粒过滤器78过滤之前形成的细粒76和粉尘最少。采用分段的内部升降刮板74，在干馏炉58中处理的煤焦粒子56的床将根据实现煤焦粒子56的期望混合所需的阶段数目而经历一个或多个级联，而不会致使不当的粒子损害(dimunitization)。在旋转式热解干懼炉58的一些实施方案中，煤床56按照Hencin的分类以滚动模式移动。在该模式中，煤焦粒子56的床可以被看作在表面上滚动的那些，与嵌入的那些相反。在表面上的那些由于重力的作用而滚动。该表面层常常被称作“活性层”。这些粒子56通过对流接收来自吹扫气66的热。贫氧吹扫气66，含有不超过约I体积％的氧，处于比煤焦56的温度更高的温度下，使得热被供向煤。在其他实施方案中，预期贫氧吹扫气66含有不超过约2体积％的氧。活性层通过分段升降机74而提高，以促进从吹扫气66至煤焦粒子56的另外的内部对流传热。活性层之下为煤床56的块，其与金属壁接触，通过传导接收间接的热，如图3和5所示。如图3和5示意性所示，吹扫气66和固体煤焦粒子56之间的传热涉及辐射、对流和传导。内部热通过由贫氧高显热气体66组成的吹扫气流的冷却而进入所述工艺，在约1200° F至约1800° F的温度下并流进入并且在约1100° F至约1300° F的温度下离开干馏炉58。在一个实施方案中，吹扫气66在约1700° F的温度下引入，并且吹扫气在约1200° F的温度下排放。对于合并比热为约0. 38BTU/lb-° F的40，OOOlbs/小时的吹扫气流(约67. 3%的H20、2. 9%的N2和29. 2%的CO2)来说，接收自吹扫气的工艺热组分将处于约6，500，000BTU/小时的量级。还可能存在H2S。在一个实施方案中，限制进入温度以抵抗水气反应和煤过热。对于并流流动模式，随着煤焦56在约850-900° F的预热温度下进入，吹扫气66通过辐射和对流快速(可能大约I秒或更少)冷却至约1200-1300° F的平均温度。在另一个实施方案中，该冷却在约0.5秒至约2秒范围内的跨度中发生。煤焦床56在处于约900° F至约1200° F的温度下时提供约32，000，000BTU/小时的显著散热片。另外，随着吹扫气66和蒸汽从干馏炉58的入口端70被输送到排放端68，吹扫气66接收来自外部加热的旋转式金属干馏炉壳体80的热。由吹扫气放出的热为6，500, 000BTU/小时，占360，OOOlbs/小时的经干燥且预热的烟煤热解所需的标称32，000，000BTU/小时的20%。在某些实施方案中，当预期热解温度为约1150° F时，吹扫气66将在约1650° F下进入干馏炉。在一个实施方案中，由吹扫气66向煤焦56供应的热的比例小于向煤焦56供应的全部热的40%。在其他实施方案中，至少80%的吹扫气66包括CO2和H2O,供入室58的吹扫气66与煤焦56的质量比小于约0. 50。在仍然其他的实施方案中，至少80%的吹扫气66包括CO2和H2O,供入室58的吹扫气66与煤焦56的质量比小于约0. 25。高比热吹扫气66的又一优点是根据本发明的工艺的相对较高的发射率(emissivity)。氮气(N2)是对称的分子气体,其不构成气流的福射组分。氮气(N2)、氧气
(O2)、氢气(H2)和干空气具有对称的分子并且在实际上透过热辐射-它们在实际关注的温度(即1000-1500° F)下既不发出也不吸收可观量的辐射能量。另一方面，诸如C02、H2O和烃的异极气体和蒸汽的辐射在传热应用中具有重要性。在一个实施方案中，供入所述室中的预期吹扫气，即40，OOOlb/小时的具有约67. 3%的H20、2. 9%的N2和29. 2%的CO2构 成的气体，具有在约0. 5至约0. 7范围内的发射率，发射率最好为约0. 65。还可以存在H2S。当CO2和H2O均以高浓度存在时，发射率可以通过加和两种组分的发射率进行估算。束长为9. O英尺的复合发射率的主要组成有约0. 45来自水蒸汽和约0. 20来自二氧化碳，内部干馏炉压力在约0. 85至I. 3大气压范围内，或者作为另外一种选择，在约I. 05至I. 20大气压范围内，并且最好在约I. 15大气压下。最佳的内部干馏炉压力提高了下游油回收过程，因为下游采油设备(吸收设备82)的横截面可以较小，即，吸收设备可具有较小的直径，这有利于更有效的吸收和更低的成本。通过吹扫气66和通过来自所述室58的间接加热对煤焦56的加热导致可凝结的挥发性组分从煤中释放到吹扫气中。可以控制干馏炉58的温度，以产生具有约10重量％至约25重量％的挥发性组分的粉碎煤焦56。在一个实施方案中，室58内的煤焦56的温度升温至约1200° F至约1500° F以提高有机硫的移除(例如，挥发)。可以提供任选的密封件(未示出)以限制气体和粉尘在热解干馏炉58的装料端70和排放端68处流动。密封件通常本质是机械的，具有去除(riding)/耐磨组分(通常为石墨等)。用弹簧限制密封组件以维持静态端盖和旋转式圆柱金属壳体62之间的密封。可以使用其他类型的密封件。
对于典型的热解煤加热工艺来说，使预先在约850-900° F的范围内干燥且预热的烟煤的360，OOOlbs/小时的连续进入流热解所需的热已经通过热平衡来确定并且计算为约32，000，000BTU/小时。比热需求为在900° F下进入的约95BTU/lb_干燥煤。对于典型的热解煤加热工艺来说，间接加热有效表面积为2880平方英尺，热通量速率为9，000BTU/小时/平方英尺，所供应的热因此为约25，500, 000BTU/小时。间接加热部分将为约25，000, 000BTU/小时除以32，000, 000BTU/小时的总需求或者全部的80%。检验的其他回转式煅烧炉显示出约4000BTU/小时/平方英尺至12，000BTU/小时/平方英尺的热通量速率，对于本发明实施方案典型的为10，000BTU/小时/平方英尺。应当理解，在干馏炉中非常短的气体停留时间是有利的，以避免高分子量烃蒸汽在约950° F和更高的温度下热裂解。对于950° F至1，300° F的温度来说，为避免期望烃的可测量裂解，5秒或更短的气体停留时间是有利的。相反，对于I至2秒的气体停留时间，烃裂解需要1，650至1，850° F的温度。对于长度为100英尺的10-英尺直径的干馏炉来说，计算的气体内部体积为5，500立方英尺(30%填充有煤/焦)。采用75，000实际立方英尺每分钟的吹扫气流(在出口处测量并且包括产生气体，即热解过程中析出的气体)，停留时间为约0. 25秒。在一个实施方案中，在干馏炉58内的平均气体停留时间为约0. 2秒至I秒。在一个替代实施方案中，在干馏炉58内的平均气体停留时间小于约I秒。图3示出在本发明的工艺中使用的气体加热的干馏炉58的示意性放大横截面图。在该实施方案中，旋转式壳壁64可以配备有外部热交换增强装置84和内部热交换增强装置86,其可以被称作延伸热交换表面,类似于热交换器表面上的散热片。安装旋转式干懼炉内壳62,用于在圆柱状外壳80内旋转。外壳80包括用于向内壳62供应间接热的热源(例如，气体燃烧产物)。至少一个间接加热气体入口 88配置在用于气体90进入的外壳80内。至少一个间接加热气体出口 92配置在用于气体90移除的外壳80内。部分热耗尽的贫氧高显热气体94从干馏炉室58的外壳80排出96并且经过气体/流体热交换器98至烟道气脱硫单元152。图4示出上述图2的气体加热的干馏炉58的示意性放大侧视图。在该实施方案中，吹扫气66在装料端70处连续供入室58的一端并且在排放端68处从室的另一端移除，并且吹扫气的平均速度小于900英尺每分钟。在又一实施方案中，当由吹扫气供向煤的热的比例小于供向煤的全部热的40%时，离开室58的吹扫气具有至少25重量％的可凝结烃或挥发性组分含量。在还一实施方案中，将煤在干馏炉中加热至约900° F至约1100° F的温度，使得离开干馏炉的吹扫气具有至少约25重量％的可凝结烃或挥发物含量。在一个具体的实施方案中，离开干馏炉的吹扫气具有至少约40重量％的可凝结烃或挥发物含量。挥发性组分H2S、CS2和COS随着吹扫气66从干馏炉58中移除。在从室58中移除吹扫气66之后，适当处理吹扫气以根据图I和2中示意性图示的工艺10移除煤焦56中的可凝结组分，所述可凝结组分包括烃、水蒸气和其他挥发性化合物。将吹扫气66通入机械过滤器78中以从期望的气态烃化合物分离固体煤焦细粒76。可以经由细粒出口旋转阀(未示出)从过滤器78可控地释放煤细粒76。气流72接下来通入包括单个或多个热移除阶段的单-或多-阶段骤冷塔吸收器系统82来分离期望的可凝结烃化合物100和回收期望的煤衍生液体可能需要的单一或多种级分的其他化合物。然后，不凝结的工艺衍生的气体燃料102从吸收系统82离开，通入吸收器83以移除任何硫化氢(H2S) 101，并且流入下游工艺衍生的气体燃料压缩器104。可以采用任何合适的硫去除剂，如通过 Gas Technology Products LLC (Schaumburg, IL)得到的 L0-CAT 技术从气体燃料中移除硫化氢。任选地，剩余的气态化合物和水蒸气可以经过最终阶段骤冷塔(未示出)以移除一部分所含的水蒸气。参照图3和4，供应用于干馏炉58的间接加热的热的期望方法源于一部分不凝结气态煤衍生燃料102的燃烧。一些压缩的不凝结气态煤衍生燃料110被输送到燃烧室108以与辅助燃料(如果需要的话)，和空气和/或氧气结合来形成供向干馏炉58的燃烧产物106。可以经由燃烧空气鼓风机112向燃烧室108中加入燃烧空气。还预期增加的能量有效挥发和脱附冷却工艺阶段可以通过采用较少的吹扫气来实现，用在热解干馏炉58中处理的煤的间接加热完全或部分替代吹扫气的对流传热。在一个实施方案中，可凝结的烃(C5+)组分占热解工艺中析出的挥发物的约50% (25-75wt% )。在该浓度下，凝结温度是更具代表性的各自沸点并且挥发性烃可以被有效冷却、凝结并且在多阶段下游吸收系统(在图2中显示为单阶段吸收系统82)中分离成特定期望沸点级分(凝结的烃在图2中显示为要素100)的组别。参照图I和2，压缩工艺衍生的气体燃料110在已经穿过工艺衍生的气体燃料压缩器104之后，向上游流经废燃料气体燃烧室26 (图I)，同时空气鼓风机142为废燃料气体燃烧室供应空气。燃烧室烟道气144向上游流入机械微粒分离器146，用于移除灰分细粒148和硫的氧化物。灰分耗尽的烟道气150从分离器146导入烟道气脱硫设备152，产生含有硫的流出物154，所述硫源自煤中的有机硫。清洁的烟道气156自烟道气脱硫设备152向上游排出。预期工艺衍生的气体燃料110可以用作用于第二区热解过程的吹扫气66。工艺衍生的气体燃料110流入废燃料气体燃烧室26中，在其中通过热交换器158加热气体燃料110。在燃烧室26中恰当加热之后，吹扫气66向上游流入第二区热解干馏炉58中。在第二区热解过程完成以及粉碎的煤已经通过煤挥发物和有机硫分解产物的析出而转化成煤焦(含有顺磁性组分和其他灰分组分)118，并且所得焦中的无机硫的磁化率得以提高之后，煤焦可以经由煤焦冷却器120冷却并且转移到干燥的磁分离装置122。煤焦冷却器120被配置为具有热交换嵌入的管状表面124。煤焦118在约950° F至约1150° F的温度下进入焦冷却器120并且被冷却至约250° F至约350° F的温度。其他温度也是可能的。煤焦冷却器120可以是具有内嵌卷绕线圈的流化床冷却器。与煤焦冷却器120联用的冷却剂可以是由Solutia, Inc. (St. Louis, MO)制造的类型的市售传热流体,称为Therminol。任选地，冷却剂循环至上游加热/干燥单元，在那里热被转移到引入的煤。冷却步骤的预期目的是除去来自固体的显热，第二目的是使热解过程淬火，该过程随着热焦进入煤焦冷却器120而在热焦中持续。来自冷却器120的废气在废燃料气体燃烧室26中进行处理。可以使冷却的煤焦126经过干燥的磁分离器122，以移除至少一部分的磁性磁黄铁矿和磁铁矿，从而产生精选的煤焦。来自粉碎煤的煤灰、硫和汞的干燥磁分离在本领域是已知的。可以通过使用由EXPORTech Company, Inc. (Pittsburgh,PA)制造的类型的常规干燥磁分离器对冷却的煤焦126进行磁性处理。一种优选的干燥磁分离器为能够分离磁性非常弱的材料(如黄铁矿)的开放梯度、自由流动的Para Trap分离器，这有利于如此处理的一些煤中的硫和痕量金属如汞和砷。已经示出了当根据本文所公开的工艺使用时，煤通过 Para Trap分离器两遍,实现28%的灰分、78%的黄铁矿硫、31 %的砷和72%的萊的下降。应当理解，灰分移除和碳遗留物导致由原煤提供的粉碎度、铁含量以及在热解室中达到的磁转化程度的变化。煤在热还原工艺中经历的实际停留时间和温度可能影响灰分/硫移除结果。在一个实施方案中，在热解过程中发生其他铁氧化物材料的进一步还原，使得该矿物质转化成磁铁矿，该矿物质随后通过与用于移除无机硫的相同干燥磁分离手段被移除。磁性灰分矿物(含有无机硫和铁氧化物)128离开干燥磁分离器122，而煤焦130向下游流入混合机132中，在混合机132中煤焦与离心分离输出物(含有煤焦油、焦细粒和合适的粘合剂)134组合并用于压块。用于压块粉碎煤焦的期望成分是粘合剂。在一个实施方案中，粘合剂为来自煤精选厂的液体回收部分的煤焦油。预期在煤焦油用作用于煤焦压块的粘合剂之前使其冷凝并进行收集。采用外部热交换器从热煤焦油中回收热并将其导向用于干燥粉碎煤12的流化床干燥器14。来自煤焦油收集装置(未示出)的顶置气体含有各种燃料组分(包括C3H8、CH4, CO等)和气态硫化合物(包括H2SXS2和COS)。顶置气体可以用于燃料，用于干燥、预热和热解功能。来自加热单元的流出物含有S02，SO2可以采用常规洗涤器技术得以移除。离开第二热解区的凝结的烃蒸汽含有固体煤焦细粒。液体回收系统包括用于高度粘性煤液体和煤焦细粒分离的离心分离机。该含有煤焦细粒的粘性煤焦油流(离心分离的底部部分)可以被泵送到混合机或掺混机中，其中煤焦油、焦细粒和产物煤焦在压块之前间歇地混合和共混。煤焦油的标称添加可以等于产物煤焦的约3%。煤焦油增加了产物煤饼中的挥发物含量。煤焦油的添加可以根据需要进行调节以校正热解过程中挥发物的过分或不足移除。可以米用任何合适的设备如由K. R. Komarek, Inc. (Wood Dale, IL)制造的类型的常规辊式压块机对精选的煤焦和粘合剂136进行压块。根据本文公开的工艺所形成的产物煤焦饼140为合成冶金级别的、高热值、低硫煤。可以采用传统煤运输方式转载产物煤饼 140。
在替代方案中，在干燥磁分离步骤后，精选的煤焦适于转移到粉碎煤发电装置中。转移可以通过采用惰性气动转移手段来完成。另一技术是采用惰性封装的无盖有轨车用于长距离转载。图5是本发明的工艺10的一个替代方案的示意性放大横截面图，其中电阻加热是旋转式干馏炉58的外壳80的间接加热源。通常，与常用工业燃料相比，电力是能量的更昂贵形式。另一方面，与在1300-1500° F下耗尽的效率为约55-60%的燃气系统相比，使用电阻加热的效率接近100%。电阻加热设备通常不如同一有效热输入的燃气加热系统昂贵。电阻加热的另一优点在于沿着干馏炉的长度设置多个热控制区以及配置加热元件的容易性，从而有效匹配适于各种类型的经干燥和预热的煤的热解的旋转式干馏炉实施方案的输入和需要。在一些实施方案中，旋转式干馏炉58可以细分成不同的间接电阻加热区。应当理解当电阻加热为旋转式干馏炉58的外壳80的间接加热源时，图2中所示的元件106、108和112不可应用于这类替代方案中。进一步参照图5，旋转式壳壁64可以配备有外部金属延伸表面84和内部金属延伸表面86。安装旋转式干懼炉内壳62,用于在圆柱状外壳80内旋转。多个电阻加热兀件114选择性地位于旋转式干馏炉58的外壳80内的内壁116的周围。在以下实施例中进一步限定本发明，其中除非另有指明，否则所有份数和百分数都按重量计并且度数都为华氏温度。应当理解这些实施例尽管表明本发明的优选实施方案，但其给出仅是为了说明。由在本文中的论述以及这些实施例，本领域技术人员可以确定本发明的基本特征，并且在不背离其精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种改变和变动以使其适于各种使用和条件。实施例I根据本文所述的工艺的所得煤焦产物的含量示于下表I中。应当理解，所得煤焦产物的组成在很大程度上是根据进料煤而变的，并且需要实验室测试来验证对于各种类型的烟煤的各产物的收率。表I :粉碎的煤焦特性
权利要求
1.ー种用于处理烧结煤的エ艺，所述エ艺包括 提供干燥、粉碎的烧结煤， 在容器中用气流处理所述煤，所述气流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少ー些氧化物，其中所述氧化物足以将所述煤转变成基本不烧结煤； 将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与所述煤接触，所述吹扫气处于比所述煤的温度高的温度下从而将热供给所述煤； 通过加热所述室向所述煤间接提供另外的热，其中通过所述吹扫气以及通过自所述室的间接加热对所述煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到所述吹扫气中； 将所述吹扫气从所述室中移除；以及 处理所述吹扫气以移除所述煤的可凝结组分。
2.根据权利要求I所述的エ艺，其中将所述煤粉碎至约筛下40目至约筛下200目的尺寸。
3.根据权利要求I所述的エ艺，其中当将所述煤在约400°F至约600° F的温度下处理约30分钟的时间时，所述气流的氧含量足以使所述煤增重的量处于所述煤的约O. 5重量％至约2. O重量％的范围内。
4.根据权利要求I所述的エ艺，其中用所述气流对所述煤的处理包括在氧化性旋转式干馏炉或氧化性流化床容器中将所述煤加热至约400° F至约650° F的温度。
5.根据权利要求I所述的エ艺，还包括通过在预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中将所述煤加热至约550° F至约900° F的温度来预热经处理的煤。
6.根据权利要求5所述的エ艺，其中将所述预热旋转式干馏炉或预热流化床容器的温度控制在约550-900° F，以从经处理的煤中移除约2重量％至约10重量％的煤挥发性组分，同时使期望的挥发物与所述煤粒子一起保留。
7.根据权利要求5所述的エ艺，其中所述预热步骤从经处理的煤中移除挥发物并且包括从预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中抽出废气，然后使所述废气中的挥发物燃烧并且使来自燃烧的热能递送至所述预热步骤。
8.根据权利要求I所述的エ艺，其中所述热解室为旋转式干馏炉，所述经处理的煤在所述干馏炉中被加热至约900° F至约1200° F的温度以产生粉碎的煤焦，从所述室移除的所述吹扫气具有至少25%的可凝结烃含量。
9.根据权利要求I所述的エ艺，其中所述热解步骤产生呈H2S、CS2和COS中至少之ー的形式的硫，H2S, CS2和COS与所述吹扫气一起从所述室中移除，并且所述热解步骤还包括从所述吹扫气中移除硫。
10.根据权利要求I所述的エ艺，其中所述煤被连续供应到所述室的一端中并且从所述室的另一端移除，所述吹扫气被连续供应到所述室的一端中并且从所述室的另一端移除，并且离开所述室的所述吹扫气具有至少25重量％的可凝结烃含量。
11.根据权利要求I所述的エ艺，其中自所述室移除的所述吹扫气包含C3H8、CH4和CO中的至少之一，并且还包含H2S、CS2和COS中的至少之一。
12.根据权利要求I所述的エ艺，其中所述烧结煤具有约4或更大的自由溶胀指数(FSI)，其在所述烧结煤的处理之后减小至约I或更小的FSI。
13.ー种用于处理烧结煤的エ艺，所述エ艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤； 通过在预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中将所述煤加热至在约550° F至约900 ° F范围内的温度来预热所述煤； 将所述煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与所述煤接触，所述吹扫气处于比所述煤的温度高的温度下从而将热供给所述煤； 通过加热所述室向所述煤间接提供另外的热，其中通过所述吹扫气以及通过自所述室的间接加热对所述煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到所述吹扫气中； 将所述吹扫气从所述室中移除；以及 处理所述吹扫气以移除所述煤的可凝结组分。
14.根据权利要求13所述的エ艺，其中将所述预热旋转式干馏炉或预热流化床容器的温度控制在约600-900° F，以从所述经处理的煤中移除约2重量％至约10重量％的煤挥发性组分，同时使期望的挥发物与所述煤粒子一起保留。
15.根据权利要求13所述的エ艺，其中所述预热步骤从所述经处理的煤中移除挥发物并且包括从预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中抽出废气，然后使所述废气中的挥发物燃烧并且使来自燃烧的热能递送至所述预热步骤。
16.根据权利要求13所述的エ艺，其中所述热解室为旋转式干馏炉，经预热的煤在所述干馏炉中被加热至约850° F至约1200° F的温度以产生粉碎的煤焦，从所述室移除的所述吹扫气具有至少25%的可凝结烃含量。
17.ー种用于处理烧结煤的エ艺，所述エ艺包括 提供干燥、粉碎的烧结煤； 在容器中用气流处理所述煤，所述气流具有的氧含量足以使所述煤增重的量处于所述煤的约O. 5重量％至约重量2%的范围内并足以在煤粒子的表面上形成至少ー些氧化物，其中所述氧化物足以将所述煤转变成基本不烧结煤； 通过在旋转式干馏炉或流化床容器中将所述煤加热至在约550° F至约900° F范围内的温度来预热所述经处理的煤； 将所述煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与所述煤接触，所述吹扫气处于比所述煤的温度高的温度下从而将热供给所述煤； 通过加热所述室向所述煤间接提供另外的热，其中通过所述吹扫气以及通过自所述室的间接加热对所述煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到所述吹扫气中； 将所述吹扫气从所述室中移除；以及 处理所述吹扫气以移除所述煤的可凝结组分。
18.一种用于处理烟煤的エ艺，所述エ艺包括 提供干燥、粉碎的煤； 在容器中用气流处理粉碎的煤，所述气流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成氧化物； 将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与所述煤接触，所述吹扫气处于比所述煤的温度高的温度下从而将热供给所述煤； 通过加热所述室向所述煤间接提供另外的热，其中通过所述吹扫气以及通过自所述室的间接加热对所述煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到所述吹扫气中，并且其中所述氧化物的一部分转变成顺磁性矿物组分； 将包括所述顺磁性矿物组分在内的所述煤作为煤焦从所述热解室中移除；以及 将所述顺磁性矿物组分从所述煤焦中移除，从而产生具有減少的灰分和硫的煤焦。
19.根据权利要求17所述的エ艺，其中将所述煤粉碎至约筛下60目至约筛下200目的尺寸。
20.根据权利要求17所述的エ艺，其中当将所述煤在约400°F至约600° F的温度下处理约30分钟的时间时，所述气流的氧含量足以使所述煤增重的量处于所述煤的约O. 5重量％至约2. O重量％的范围内。
21.根据权利要求17所述的エ艺，其中通过在氧化性旋转式干馏炉或氧化性流化床容器中将所述煤加热至约400° F至约650° F的温度实施对粉碎的煤的处理。
22.根据权利要求17所述的エ艺，还包括通过在预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中将所述煤加热至约550° F至约900° F的温度来预热经处理的煤。
23.根据权利要求22所述的エ艺，其中将所述预热旋转式干馏炉或预热流化床容器的温度控制在约850° F，以从经处理的煤中移除约2重量％至约10重量％的煤挥发性组分，同时使期望的挥发物与所述煤粒子一起保留。
24.根据权利要求22所述的エ艺，其中所述预热步骤从经处理的煤中移除挥发物并且包括从预热旋转式干馏炉或预热流化床容器中抽出废气，然后使所述废气中的挥发物燃烧并且使来自燃烧的热能递送至所述预热步骤。
25.根据权利要求17所述的エ艺，其中所述室为旋转式干馏炉，并且将所述煤在所述干馏炉中加热至约900° F至约1200° F的温度，使得离开所述干馏炉的所述吹扫气具有至少约25%的可凝结烃含量。
26.根据权利要求17所述的エ艺，其中所述热解步骤产生呈H2S、CS2和COS中至少之一的形式的硫，H2S, CS2和COS与所述吹扫气一起从所述室中移除，并且所述热解步骤还包括从所述吹扫气中移除硫。
27.根据权利要求17所述的エ艺，其中进入所述室的经处理的煤包括黄铁矿(FeS2)和赤铁矿(Fe2O3),并且其中所述煤在所述室中的热解导致黄铁矿向磁黄铁矿(Fe7S8)的转化以及赤铁矿向磁铁矿(Fe3O4)的转化。
28.根据权利要求17所述的エ艺，还包括通过磁分离从所述煤中移除磁黄铁矿和磁铁矿的步骤。
29.根据权利要求28所述的エ艺，还包括在从所述煤中移除磁黄铁矿和磁铁矿之前将所述煤冷却至低于350° F的温度。
30.根据权利要求17所述的エ艺，其中进入所述室的至少80%的所述吹扫气由CO2和H2O组成。
31.根据权利要求17所述的エ艺，其中自所述室移除的所述吹扫气包含C3H8XH4和CO中的至少之一，并且还包含H2S、CS2和COS中的至少之一。
32.一种用于处理烟煤的エ艺，所述エ艺包括 提供干燥、粉碎的煤； 在容器中用气流处理粉碎的煤，所述气流具有的氧含量足以使所述煤增重的量处于所述煤的约O. 5重量％至约2. O重量％的范围内并足以在煤粒子的表面上形成氧化物；将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与所述煤接触，所述吹扫气处于比所述煤的温度高的温度下从而将热供给所述煤； 通过加热所述室向所述煤间接提供另外的热，其中通过所述吹扫气以及通过自所述室的间接加热对所述煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到所述吹扫气中，并且其中所述氧化物的一部分转变 成顺磁性矿物组分； 将包括所述顺磁性矿物组分在内的所述煤作为煤焦从所述热解室中移除；以及 将所述顺磁性矿物组分从所述煤焦中移除，从而产生具有減少的灰分和硫的煤焦。
全文摘要
本发明提供一种用于处理烧结煤的工艺，所述工艺包括提供干燥、粉碎的烧结煤，并且在容器中用气流处理所述煤，所述气流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以将所述煤转变成基本不烧结煤。将经处理的煤转移到热解室中并且通入贫氧吹扫气与之接触，所述吹扫气处于比所述煤的温度高的温度下从而将热供给所述煤。所述工艺还包括通过加热所述室向所述煤间接提供另外的热，其中通过所述吹扫气以及通过自所述室的间接加热对所述煤的加热导致可凝结的挥发性组分释放到所述吹扫气中。将所述吹扫气从所述室中移除并且进行处理以移除煤的可凝结组分。
文档编号C10J3/00GK102686705SQ201080034270
公开日2012年9月19日 申请日期2010年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者F·G·瑞科尔 申请人:C20技术有限责任公司