一种煤粉的流化床干馏方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤粉的流化床干馏方法及装置。干馏方法包括如下步骤：A.煤粉原料在煤粉原料预热管(12)内吸收气化燃烧器(11)内燃烧反应生成的热量进行预热；B.预热后的煤粉原料在床层式流化床干馏反应器(9)内进行干馏反应，生成油气和煤粉半焦，煤粉半焦在汽提器(18)内被汽提出夹带的油气；C.汽提后的煤粉半焦进入气化燃烧器，与氧气进行燃烧反应；D.经过步骤C部分燃烧的煤粉半焦在提升管气化反应器(2)内与水蒸汽进行水煤气反应；E.步骤D生成的煤气和高温煤灰进入煤灰煤气分离器(1)进行气固分离。本发明公开了用于实现上述方法的煤粉流化床干馏装置。本发明可用于多种煤粉的干馏加工。
【专利说明】一种煤粉的流化床干馏方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于煤粉干馏【技术领域】，涉及一种煤粉的流化床干馏方法及装置。
【背景技术】
[0002]我国快速增长的原油需求拉动了原油进口量的快速增长，对外依存度不断提高，对我国的能源安全保障带来了很大的隐患。油气资源的缺乏和需求提升，使很多石油化工原料的成本也居高不下。煤化工与石油化工具有相互替代性，发展新型煤化工可以作为石油化工很好的补充，很有必要。煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程；主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。
[0003]煤干馏技术是煤化工的重要过程之一。煤低温干馏可以提取低温焦油，并生产半焦和低温焦炉煤气。焦油产率较高，成分以烷烃为主，能进一步加工出高级液态燃料(例如汽油、柴油等车用燃料)和化工原料；半焦可用作固体燃料或气化原料，煤气则是良好的燃料和化学合成原料。煤干馏技术可分为移动床干馏、流化床干馏等。其中煤粉的流化床干馏是将块状的煤粉碎为细粉(粒径< 3mm)，与高温固体热载体(煤灰)或高温气体热载体在流化状态下直接接触传热并发生热分解反应的过程；具有热强度高、干馏速度快、油气停留时间短、气固可快速分离等特征，是一种较好的煤炭加工利用方式。
[0004]中国专利CN101328415A公开了一种活塞式流化床低温干馏工艺方法，可以用于煤粉的干馏。该工艺方法利用提升管流化催化裂化装置原理，以提升管反应器为干馏反应器，以催化剂再生器为高温水煤气发生器，以高温水煤气为干馏原料的流化介质和热载体。将干馏原料输送到提升管流化床反应器中进行干馏反应，反应后油气进行分离得到干馏产品。干馏半焦进入水煤气发生器，干馏半焦中的碳、空气中的氧和水蒸汽进行氧化及水煤气反应，得到水煤气。该工艺方法主要存在以下不足:(I)采用高温水煤气(约620~900°C)作为干馏过程的流化介质和热载体，需要用气体压缩机将高温水煤气从水煤气发生器输送到提升管干馏反应器。输送高温水煤气会对气体压缩机提出更高的材质要求；另外气体压缩机始终处于高苛刻运转状态，将影响到干馏装置的长周期运转。(2)压缩空气和水蒸汽同时进入高温水煤气发生器的底部，在同一区域与干馏半焦同时进行燃烧反应和水煤气反应，造成两种反应之间相互影响；燃烧和水煤气反应不能充分进行，会造成从干馏半焦生成水煤气的产率降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种煤粉的流化床干馏方法及装置，以解决现有的煤粉流化床干馏技术所存在的需要使用气体压缩机输送干馏过程所需的高温流化介质和气体热载体、燃烧反应和水煤气反应在同一区域同时进行而相互影响的问题。
[0006]为解决上述问题，本发明采用的技术方案是:一种煤粉的流化床干馏方法，其特征在于:该方法依次包括如下步骤:
[0007]A.粉碎后的煤粉原料经煤粉原料进料管进入煤粉原料预热管的下部，在由提升气体喷管通入的提升气体的作用下沿煤粉原料预热管上行，吸收汽提后的煤粉半焦在气化燃烧器内进行燃烧反应生成的热量进行预热，预热后的煤粉原料经煤粉原料提升管进入床层式流化床干馏反应器；
[0008]B.煤粉原料在床层式流化床干馏反应器内的干馏密相段床层中进行干馏反应，生成油气和煤粉半焦，油气经设于床层式流化床干馏反应器内的第一组旋风分离器分离出煤粉半焦后由床层式流化床干馏反应器顶部的油气出口管流出，干馏密相段床层中的煤粉半焦向下流动，进入设于床层式流化床干馏反应器下方的汽提器，向汽提器内通入汽提水蒸汽，汽提出煤粉半焦夹带的油气；
[0009]C.在汽提器内汽提后的煤粉半焦经煤粉半焦输送管进入气化燃烧器，与经燃烧气体分布器通入气化燃烧器内的氧气进行燃烧反应，燃烧后生成的一氧化碳、二氧化碳连同雾化水蒸汽携带着经过部分燃烧的煤粉半焦向上流动，进入提升管气化反应器；
[0010]D.在提升管气化反应器内，进入提升管气化反应器内的经过部分燃烧的煤粉半焦与雾化水蒸汽和通入提升管气化反应器内的气化水蒸汽沿提升管气化反应器上行进行水煤气反应，生成的煤气和高温煤灰进入煤灰煤气分离器；
[0011]E.在煤灰煤气分离器内，煤气和高温煤灰在第二组旋风分离器内进行气固分离，分离出的煤气由煤灰煤气分离器顶部的煤气出口管流出。
[0012]用于实现上述干馏方法的煤粉的流化床干馏装置，设有流化床干馏反应器、干馏半焦燃烧与气化反应器，流化床干馏反应器设有煤粉原料进料管，其特征在于:干馏反应器为床层式流化床干馏反应器，其内设有第一组旋风分离器，顶部设有油气集气室、油气出口管，下方与其同轴设置有汽提器，汽提器内设有汽提挡板，底部设有汽提蒸汽分布器，干馏半焦燃烧与气化反应器包括气化燃烧器和提升管气化反应器，气化燃烧器位于提升管气化反应器的下方，气化燃烧器的壳体包括下部的圆筒形筒体和上部的圆台面形筒体，圆筒形筒体的侧面与汽提器的底部封头之间设有煤粉半焦输送管，气化燃烧器内与其同轴设置有煤粉原料预热管，煤粉原料预热管的下部由气化燃烧器的底部伸出，所述的煤粉原料进料管设于煤粉原料预热管的下部，煤粉原料预热管的底部设有提升气体喷管，煤粉原料预热管的顶部出口与连接管相连，连接管由气化燃烧器伸出，其顶部出口与煤粉原料提升管的底部入口相连，煤粉原料提升管的顶部出口与水平管段相连，水平管段的出口位于床层式流化床干懼反应器的稀相段，气化燃烧器的底部设有燃烧气体分布器，燃烧气体分布器与进气管相连，进气管带有氧气入口和雾化水蒸汽入口，提升管气化反应器为横截面呈圆形的垂直管，其底部入口与气化燃烧器的顶部出口相连，下部设有气化水蒸汽入口管，床层式流化床干馏反应器的上方设有煤灰煤气分离器，其内设有第二组旋风分离器，提升管气化反应器的顶部出口通过一段水平管与第二组旋风分离器相连，煤灰煤气分离器的顶部设有煤气集气室、煤气出口管，底部设有流化气体分布器。
[0013]采用本发明，具有如下的有益效果:(1)本发明的干馏过程使用床层式流化床干馏反应器，煤粉原料在煤粉原料预热管内吸收汽提后的煤粉半焦在气化燃烧器内进行燃烧反应生成的热量进行预热，而不使用气体热载体。煤粉原料干馏生成的油气和水蒸汽，以及在汽提器内汽提煤粉半焦后的汽提水蒸汽和汽提出的油气，都可以使床层式流化床干馏反应器内的干馏密相段床层处于充气流化状态，所以不需要专门提供流化介质。总之，本发明不需要使用气体压缩机输送高温流化介质和热载体以用于干馏过程，不存在对气体压缩机提出更高材质要求的问题以及使气体压缩机始终处于高苛刻运转状态而影响到干馏装置长周期运转的问题。本发明也不使用高温固体热载体加热煤粉原料，从而可以提高干馏装置煤粉原料的处理量。(2)本发明，燃烧反应在气化燃烧器内进行，水煤气反应在提升管气化反应器内进行，两种反应在各自独立的区域进行，之间没有相互影响。燃烧反应可为水煤气反应提供足够的热量；在提升管气化反应器内，水煤气反应可以充分进行，有利于提高从煤粉半焦生成水煤气的产率。(3)本发明，经过干馏和水煤气反应，煤粉原料能够得到充分利用；煤粉原料最后生成的固体产物是煤灰，从而可以降低煤灰煤气分离器的藏量，使其结构尺寸较小，节省投资。
[0014]本发明可用于多种煤粉的干馏加工，加工过程可以连续、稳定地进行，调节灵活、处理量大，油气与煤气的收率高。
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。附图和【具体实施方式】并不限制本发明要求保护的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明煤粉流化床干馏装置的示意图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1，本发明的煤粉流化床干馏装置(简称为干馏装置)设有流化床干馏反应器、干馏半焦燃烧与气化反应器，流化床干馏反应器设有煤粉原料进料管15。干馏反应器为床层式流化床干馏反应器9，床层式流化床干馏反应器9的壳体包括上部和下部的圆筒形筒体以及位于这两个筒体之间的倒置圆台面形筒体。床层式流化床干馏反应器9内设有第一组旋风分离器8，包括两个串联的旋风分离器，其料腿伸入至干馏密相段床层之内的上部。床层式流化床干馏反应器9的顶部设有油气集气室6、油气出口管7，下方与其同轴设置有汽提器18。汽提器18的壳体包括一个圆筒形筒体；汽提器18内设有汽提挡板(图1所示的为人字形汽提挡板)，底部设有汽提蒸汽分布器17。
[0018]本发明的干馏半焦燃烧与气化反应器包括气化燃烧器11和提升管气化反应器2，气化燃烧器11位于提升管气化反应器2的下方。气化燃烧器11的壳体包括下部的圆筒形筒体和上部的圆台面形筒体，圆筒形筒体的侧面与汽提器18的底部封头之间设有煤粉半焦输送管16。煤粉半焦输送管16上设有流量控制阀23，以控制管内煤粉半焦的流量。
[0019]气化燃烧器11内与其同轴设置有煤粉原料预热管12 (煤粉原料预热管12的主体部分设于气化燃烧器11内)，气化燃烧器11的圆筒形筒体与煤粉原料预热管12之间形成环形通道27 (横截面形状为圆环形)。煤粉原料预热管12的下部由气化燃烧器11的底部伸出；所述的煤粉原料进料管15设于煤粉原料预热管12的下部，煤粉原料预热管12的底部设有提升气体喷管14。煤粉原料预热管12的顶部出口与连接管20相连；连接管20由气化燃烧器11伸出，其顶部出口与煤粉原料提升管10的底部入口相连。煤粉原料提升管10的顶部出口与水平管段101相连，水平管段101的出口 102位于床层式流化床干馏反应器9的稀相段。气化燃烧器11的底部围绕煤粉原料预热管12设有燃烧气体分布器13 ;燃烧气体分布器13与进气管131相连，进气管131带有氧气入口和雾化水蒸汽入口。
[0020]煤粉原料预热管12、煤粉原料提升管10以及提升管气化反应器2均为横截面呈圆形的垂直管。提升管气化反应器2的底部入口与气化燃烧器11的顶部出口相连，下部设有气化水蒸汽入口管201。气化水蒸汽入口管201倾斜向上，通常是围绕提升管气化反应器2均匀设置2~6个。气化水蒸汽入口管201与提升管气化反应器2接口的中心至提升管气化反应器2底部入口与气化燃烧器11顶部出口的连接处的垂直距离b，一般为0.5~Im (米)。
[0021]床层式流化床干懼反应器9的上方设有煤灰煤气分离器I,煤灰煤气分离器I的壳体包括上部和下部的圆筒形筒体以及位于这两个筒体之间的倒置圆台面形筒体。煤灰煤气分离器I内设有第二组旋风分离器24，包括两个串联的旋风分离器，其料腿伸入至煤灰密相床层之内的上部；提升管气化反应器2的顶部出口通过一段水平管203与第二组旋风分离器24相连。煤灰煤气分离器I的顶部设有煤气集气室25、煤气出口管26，底部设有流化气体分布器4。
[0022]煤灰煤气分离器I设有外取热器22,外取热器22与煤灰煤气分离器I的下部圆筒形筒体之间设有出灰管221和返回管222。出灰管221上设有流量控制阀23，以控制管内煤灰的流量。外取热器22还通过管道223与煤灰罐21相连，煤灰罐21为一金属容器。外取热器22的取热介质通常是使用环境温度下的水。
[0023]参见图1，气化燃烧器11的高度a —般为2~10m，圆筒形筒体的直径一般为1000~5000mm。提升管气化反应器2的高度h —般为10~40m，提升管气化反应器2与煤粉原料预热管12的横截面积一般均为气化燃烧器11圆筒形筒体横截面积的20%~50%。上述的横截面积，分别按提升管气化反应器2、煤粉原料预热管12以及气化燃烧器11圆筒形筒体的直径计算。
[0024]本发明干馏装置的各种设备、管道、构件，均采用金属材料制造。床层式流化床干馏反应器9、汽提器18、气化燃烧器11、煤灰煤气分离器I等的壳体内壁，提升管气化反应器2、煤粉原料提升管10以及其它与固体颗粒(煤粉半焦、煤灰等)接触的管道的内壁，都可以根据需要设置隔热耐磨层(图略)。煤粉原料预热管12不设置隔热耐磨层，而是在其内、外壁均设置导热耐磨层(材料为碳化硅、刚玉等，图略)。各种管道的横截面形状均为圆形。本发明提到的直径，均为筒体或管道的内直径；对于内壁设有隔热耐磨层的筒体或管道以及内壁设有导热耐磨层的煤粉原料预热管12，直径均为隔热耐磨层或导热耐磨层的内直径。各管道的直径主要根据各管道内物料和/或介质的流量、密度计算确定。
[0025]汽提蒸汽分布器17、流化气体分布器4、燃烧气体分布器13可以使用常用的圆环形分布器或树枝状分布器。流量控制阀可以使用各种常用的控制粉粒状固体颗粒流量的流量控制阀(如滑阀)。外取热器22、旋风分离器等都可以使用本领域或相近领域所常用的。
[0026]采用图1所示的干馏装置进行本发明煤粉流化床干馏的方法(简称为干馏方法)，依次包括如下步骤:
[0027]A.粉碎后的煤粉原料150经煤粉原料进料管15进入煤粉原料预热管12的下部，在由提升气体喷管14通入的提升气体140的作用下沿煤粉原料预热管12上行，吸收汽提后的煤粉半焦在气化燃烧器11内进行燃烧反应生成的一部分热量进行预热。预热后的煤粉原料150 (连同提升气体140)经连接管20、煤粉原料提升管10、水平管段101，由水平管段101的出口 102进入床层式流化床干馏反应器9的稀相段，向下落入干馏密相段床层中。图1中，附图标记19表示干馏密相段床层的界面；该界面的下方为干馏密相段床层，上方为床层式流化床干馏反应器9的稀相段。
[0028]B.煤粉原料150在床层式流化床干馏反应器9内的干馏密相段床层中进行干馏反应，生成煤焦油气(简称为油气)和煤粉半焦。油气向上流动进入床层式流化床干馏反应器9的稀相段，连同进入该稀相段的提升气体140，经设于床层式流化床干馏反应器9内的第一组旋风分离器8分离出煤粉半焦后进入床层式流化床干馏反应器9顶部的油气集气室6，再由床层式流化床干馏反应器9顶部的油气出口管7流出，进入冷凝回收系统。第一组旋风分离器8分离出的煤粉半焦经料腿向下落入干馏密相段床层中。
[0029]干馏密相段床层中的煤粉半焦向下流动，进入设于床层式流化床干馏反应器9下方的汽提器18。经汽提蒸汽分布器17向汽提器18内通入汽提水蒸汽170，汽提出煤粉半焦夹带的油气。汽提出的油气和汽提后的汽提水蒸汽170向上流动进入床层式流化床干馏反应器9，流经干馏密相段床层进入床层式流化床干馏反应器9的稀相段；经第一组旋风分离器8进行气固分离后进入油气集气室6，再由油气出口管7流出。
[0030]C.在汽提器18内汽提后的煤粉半焦经煤粉半焦输送管16进入气化燃烧器11 (进入环形通道27内)。经进气管131上的氧气入口和雾化水蒸汽入口分别向燃烧气体分布器13内通入氧气132和雾化水蒸汽133，使两者在燃烧气体分布器13内混合后喷出、进入环形通道27。在环形通道27内，上述汽提后的煤粉半焦与氧气132和雾化水蒸汽133的混合物接触，与氧气132进行燃烧反应；燃烧后生成的一氧化碳、二氧化碳连同雾化水蒸汽133携带着经过部分燃烧的煤粉半焦向上流动，进入设于气化燃烧器11上方的提升管气化反应器2。经过部分燃烧的煤粉半焦(即汽提后的煤粉半焦中的炭只有一部分参与燃烧反应)是向下述步骤D的水煤气反应提供热量的主要热量载体。雾化水蒸汽133主要是使汽提后的煤粉半焦达到雾化状态，从而使煤粉半焦能够与氧气132充分地混合、燃烧。
[0031]上述的燃烧反应，主要是汽提后的煤粉半焦中的炭与氧气132的反应。燃烧生成的气体产物，主要是一氧化碳和二氧化碳。汽提后的煤粉半焦在气化燃烧器11内进行燃烧反应的过程中，将一部分自身携带的热量以及燃烧生成气体携带的热量经煤粉原料预热管12的管壁传递给煤粉原料预热管12内的煤粉原料150，对煤粉原料150进行预热。
[0032]D.在提升管气化反应器2内，进入提升管气化反应器2内的经过部分燃烧的煤粉半焦与雾化水蒸汽133和经过气化水蒸汽入口管201通入提升管气化反应器2内的气化水蒸汽202以活塞流形式沿提升管气化反应器2上行进行水煤气反应。水煤气反应生成的煤气(主要成分为一氧化碳和氢气)和高温煤灰经水平管203进入煤灰煤气分离器I。少量剩余的水蒸汽(包括雾化水蒸汽133和气化水蒸汽202)以及进入提升管气化反应器2内的步骤C燃烧反应生成的一氧化碳随之一同进入煤灰煤气分离器I。步骤C燃烧反应生成的一氧化碳也计入水煤气反应所生成的煤气中。
[0033]上述的水煤气反应是吸热反应，主要反应有汽提后的煤粉半焦在气化燃烧器11内经过部分燃烧后剩余的炭与水蒸汽(包括雾化水蒸汽133和气化水蒸汽202)反应生成一氧化碳和氢气，还有该剩余的炭与步骤C燃烧反应生成的进入提升管气化反应器2内的二氧化碳反应生成一氧化碳。水煤气反应之后，所述的煤粉半焦成为高温煤灰(其炭含量低于 0.05% )。
[0034]E.在煤灰煤气分离器I内，煤气和高温煤灰(还有少量剩余的水蒸汽)在第二组旋风分离器24内进行气固分离。分离出的煤气(还有少量剩余的水蒸汽)进入煤灰煤气分离器I顶部的煤气集气室25,再由煤灰煤气分离器I顶部的煤气出口管26流出，进入煤气回收系统；分离出的高温煤灰经料腿向下落入煤灰密相床层中。经流化气体分布器4向煤灰煤气分离器I的底部通入流化气体5 (通常是450~550°C的水蒸汽)，流化气体5向上流经煤灰密相床层，使煤灰密相床层处于充气流化状态；流化气体5同时也可以将煤灰密相床层中的煤灰夹带的剩余煤气汽提出来。流化气体5连同汽提出的煤灰密相床层中的煤灰夹带的剩余煤气最终向上流动进入煤灰煤气分离器I的稀相段，经第二组旋风分离器24上的入口进入第二组旋风分离器24内进行气固分离后进入煤气集气室25，再由煤气出口管26流出。图1中，附图标记3表示煤灰密相床层的界面；该界面的下方为煤灰密相床层，上方为煤灰煤气分离器I的稀相段。
[0035]上述的步骤A~E连续、循环进行；主要的操作条件一般如下:
[0036]步骤A中，煤粉原料150在煤粉原料预热管12内预热后的温度为450~550°C ；该温度在水平管段101的出口 102处测量。煤粉原料150在煤粉原料预热管12内的停留时间(即进行预热的时间)为0.5~3min (分钟)。水平管段101出口 102处的压力，应略高于床层式流化床干馏反应器9顶部的操作压力。
[0037]本发明能够处理的煤粉原料150，可以是褐煤、长焰煤、气煤、不粘结煤或弱粘结煤等；其粒径不大于3mm，含油量为6 %~25 %，含水量不高于20 %。粒径用筛分法测定，含水量和含油量用格金法(GB/T1341-2007煤的格金低温干馏试验方法)测定。
[0038]步骤A所用的提升气体140可以是干气(主要组分为甲烷)，是由环境温度下的干气压缩而成的压缩干气，压力为0.15~0.6MPa(本发明提到的压力均为表压)。提升气体140还可以是水蒸汽，温度为200~400°C。
[0039]步骤B中，煤粉原料150在干馏密相段床层中的干馏反应时间为2~lOmin，干馏密相段床层的温度(即干馏反应温度)为450~550°C，床层式流化床干馏反应器9顶部的操作压力为0.1~0.4MPa，床层式流化床干馏反应器9稀相段的气体线速为0.2~1.2m/s(米/秒)。干馏密相段床层的温度，是指干馏密相段床层的平均温度。所述气体线速中的气体，主要是煤粉原料干馏生成的油气和水蒸汽，以及在汽提器18内汽提煤粉半焦后的汽提水蒸汽170和汽提出的油气。
[0040]干懼反应时间较好为3~6min,干懼密相段床层的温度较好为470~530°C。干懼反应时间最好为3.5~4.5min,干懼密相段床层的温度最好为490~510°C。
[0041]床层式流化床干馏反应器9上部圆筒形筒体的直径主要根据床层式流化床干馏反应器9稀相段气体线速的变动范围计算确定，干馏密相段床层的高度主要根据煤粉原料150在干馏密相段床层中的干馏反应时间和床层式流化床干馏反应器9内煤粉半焦的藏量计算确定，床层式流化床干馏反应器9稀相段的高度主要根据煤粉半焦的沉降高度计算确定。
[0042]在汽提器18内，汽提温度为450~550°C ;该温度是汽提器18内煤粉半焦床层的平均温度。进入汽提器18内的煤粉半焦经汽提后被汽提出夹带的油气；被汽提出夹带油气的煤粉半焦，其炭含量一般为65%~85%。本发明提到的百分数，均为重量百分数。
[0043]步骤C中，通入燃烧气体分布器13内的雾化水蒸汽133的温度为450~550°C，氧气132的温度为100~400°C。煤粉半焦在气化燃烧器11内进行燃烧的时间为3~5min，燃烧温度为800~900°C (在气化燃烧器11的顶部测量)，气化燃烧器11顶部的操作压力为0.15~0.5MPa。应控制氧气132的流量，使汽提后的煤粉半焦只进行部分燃烧。汽提后的煤粉半焦经过部分燃烧后，被烧去40%~60%的炭。
[0044]步骤D中，经过部分燃烧的煤粉半焦在提升管气化反应器2内与雾化水蒸汽133和气化水蒸汽202进行水煤气反应的时间为3~1s (秒)，提升管气化反应器2顶部出口的温度比底部入口的温度低30~60°C，提升管气化反应器2顶部出口的操作压力为0.1~
0.4MPa。提升管气化反应器2底部入口的温度,基本上等于气化燃烧器11内的燃烧温度。
[0045]步骤E中，煤灰煤气分离器I内煤灰密相床层的平均温度为650~750°C，煤灰煤气分离器I顶部的操作压力为0.1~0.4MPa，煤灰煤气分离器I稀相段的气体线速为0.2~
1.2m/s。所述气体线速中的气体，主要是进入煤灰煤气分离器I稀相段的流化气体5(还有被流化气体5汽提出来的煤灰密相床层中的煤灰夹带的剩余煤气)。
[0046]煤灰煤气分离器I上部圆筒形筒体的直径主要根据煤灰煤气分离器I稀相段气体线速的变动范围计算确定，煤灰密相床层的高度主要根据煤灰煤气分离器I内煤灰的藏量计算确定，煤灰煤气分离器I稀相段的高度主要根据煤灰的沉降高度计算确定。
[0047]在操作过程中，将煤灰煤气分离器I内煤灰密相床层中的一部分高温煤灰经出灰管221送入外取热器22，经外取热器22取热、冷却至70~80°C。取热、冷却后的煤灰，其中的一部分经返回管222返回煤灰密相床层，以控制煤灰密相床层的平均温度在650~750°C，不超过规定的温度范围。经外取热器22取热、冷却后的另一部分煤灰，经管道223进入煤灰罐21后定时排出干馏装置。
【权利要求】
1.一种煤粉的流化床干馏方法，其特征在于:该方法依次包括如下步骤: A.粉碎后的煤粉原料(150)经煤粉原料进料管(15)进入煤粉原料预热管(12)的下部，在由提升气体喷管(14)通入的提升气体(140)的作用下沿煤粉原料预热管(12)上行，吸收汽提后的煤粉半焦在气化燃烧器(11)内进行燃烧反应生成的热量进行预热，预热后的煤粉原料(150)经煤粉原料提升管(10)进入床层式流化床干馏反应器(9)； B.煤粉原料(150)在床层式流化床干馏反应器(9)内的干馏密相段床层中进行干馏反应，生成油气和煤粉半焦，油气经设于床层式流化床干馏反应器(9)内的第一组旋风分离器(8)分离出煤粉半焦后由床层式流化床干馏反应器(9)顶部的油气出口管(7)流出，干馏密相段床层中的煤粉半焦向下流动，进入设于床层式流化床干馏反应器(9)下方的汽提器(18)，向汽提器(18)内通入汽提水蒸汽(170)，汽提出煤粉半焦夹带的油气； C.在汽提器(18)内汽提后的煤粉半焦经煤粉半焦输送管(16)进入气化燃烧器(11)，与经燃烧气体分布器(13)通入气化燃烧器(11)内的氧气(132)进行燃烧反应，燃烧后生成的一氧化碳、二氧化碳连同雾化水蒸汽(133)携带着经过部分燃烧的煤粉半焦向上流动，进入提升管气化反应器(2); D.在提升管气化反应器(2)内，进入提升管气化反应器(2)内的经过部分燃烧的煤粉半焦与雾化水蒸汽(133)和通入提升管气化反应器(2)内的气化水蒸汽(202)沿提升管气化反应器(2)上行进行水煤气反应，生成的煤气和高温煤灰进入煤灰煤气分离器(I)； E.在煤灰煤气分离器(I)内，煤气和高温煤灰在第二组旋风分离器(24)内进行气固分离，分离出的煤气由煤灰煤气分离器(I)顶部的煤气出口管(26)流出。
2.根据权利要求1所述的干馏方法，其特征在于:步骤A中，煤粉原料(150)在煤粉原料预热管(12)内预热后的温度为450~550°C。
3.根据权利要求2所述的干馏方法，其特征在于:步骤B中，煤粉原料(150)在干馏密相段床层中的干馏反应时间为2~lOmin，干馏密相段床层的温度为450~550°C，床层式流化床干馏反应器(9)顶部的操作压力为0.1~0.4MPa，床层式流化床干馏反应器(9)稀相段的气体线速为0.2~1.2m/s，在汽提器(18)内被汽提出夹带油气的煤粉半焦，其炭含量为65%~85%。
4.根据权利要求3所述的干馏方法，其特征在于:步骤C中，煤粉半焦在气化燃烧器(11)内进行燃烧的时间为3~5min，燃烧温度为800~900°C，气化燃烧器(11)顶部的操作压力为0.15~0.5MPa，煤粉半焦经过部分燃烧后，被烧去40%~60%的炭。
5.根据权利要求4所述的干馏方法，其特征在于:步骤D中，经过部分燃烧的煤粉半焦在提升管气化反应器(2)内与雾化水蒸汽(133)和气化水蒸汽(202)进行水煤气反应的时间为3~10s，提升管气化反应器(2)顶部出口的温度比底部入口的温度低30~60°C，提升管气化反应器(2)顶部出口的操作压力为0.1~0.4MPa。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的干懼方法,其特征在于:煤灰煤气分离器(I)内煤灰密相床层中的一部分高温煤灰经外取热器(22)取热、冷却后，其中的一部分返回煤灰密相床层。
7.根据权利要求1至5中任何一项所述的干馏方法，其特征在于:煤粉原料(150)为褐煤、长焰煤、气煤、不粘结煤或弱粘结煤，其粒径不大于3mm。
8.一种用于实现权利要求1所述方法的煤粉的流化床干馏装置，设有流化床干馏反应器、干馏半焦燃烧与气化反应器，流化床干馏反应器设有煤粉原料进料管(15)，其特征在于:干馏反应器为床层式流化床干馏反应器(9)，其内设有第一组旋风分离器(8)，顶部设有油气集气室出)、油气出口管(7)，下方与其同轴设置有汽提器(18)，汽提器(18)内设有汽提挡板，底部设有汽提蒸汽分布器(17)，干馏半焦燃烧与气化反应器包括气化燃烧器(11)和提升管气化反应器(2)，气化燃烧器(11)位于提升管气化反应器(2)的下方，气化燃烧器(11)的壳体包括下部的圆筒形筒体和上部的圆台面形筒体，圆筒形筒体的侧面与汽提器(18)的底部封头之间设有煤粉半焦输送管(16)，气化燃烧器(11)内与其同轴设置有煤粉原料预热管(12)，煤粉原料预热管(12)的下部由气化燃烧器(11)的底部伸出，所述的煤粉原料进料管(15)设于煤粉原料预热管(12)的下部，煤粉原料预热管(12)的底部设有提升气体喷管(14)，煤粉原料预热管(12)的顶部出口与连接管(20)相连，连接管(20)由气化燃烧器(11)伸出，其顶部出口与煤粉原料提升管(10)的底部入口相连，煤粉原料提升管(10)的顶部出口与水平管段(101)相连，水平管段(101)的出口(102)位于床层式流化床干馏反应器(9)的稀相段，气化燃烧器(11)的底部设有燃烧气体分布器(13)，燃烧气体分布器(13)与进气管(131)相连，进气管(131)带有氧气入口和雾化水蒸汽入口，提升管气化反应器(2)为横截面呈圆形的垂直管，其底部入口与气化燃烧器(11)的顶部出口相连，下部设有气化水蒸汽入口管(201)，床层式流化床干馏反应器(9)的上方设有煤灰煤气分离器(I)，其内设有第二组旋风分离器(24)，提升管气化反应器(2)的顶部出口通过一段水平管(203)与第二组旋风分离器(24)相连，煤灰煤气分离器(I)的顶部设有煤气集气室(25)、煤气出口管(26)，底部设有流化气体分布器(4)。
9.根据权利要求8所述的干馏装置，其特征在于:煤灰煤气分离器(I)设有外取热器(22)，外取热器(22)与煤 灰煤气分离器(I)之间设有出灰管(221)和返回管(222)。
10.根据权利要求8或9所述的干馏装置，其特征在于:气化燃烧器(11)的高度a为2~10m，圆筒形筒体的直径为1000~5000mm，提升管气化反应器(2)的高度h为10~40m，提升管气化反应器(2)与煤粉原料预热管12的横截面积均为气化燃烧器11圆筒形筒体横截面积的20%~50%。
【文档编号】C10B57/00GK104178227SQ201310210239
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】樊麦跃, 汤海涛, 王文柯, 陈曼桥, 张亚西, 武立宪, 陈章淼 申请人:中石化洛阳工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司