1.一种下行并流式富油煤提油联产合成气一体化装置,其特征在于:包括活性焦转化炉(10)、富油煤热裂解反应炉(20)、气固分流器(30)、冷却缓冲料斗(40)、锁斗(50)、给料器(60)和细渣冷却缓冲器(70);
所述的富油煤热裂解反应炉(20)顶部出口通过第三衬里管道(3)与气固分流器(30)的入口相连接,富油煤热裂解反应炉(20)底部物料入口通过第一衬里管道(1)与活性焦转化炉(10)侧方的高温气-固混合流体出口相连接,富油煤热裂解反应炉(20)底部出口通过第二衬里管道(2)与细渣冷却缓冲器(70)入口相连接;
所述的气固分流器(30)底部出口通过第四衬里管道(4)与冷却缓冲料斗(40)入口相连接;
所述的冷却缓冲料斗(40)底部出口通过阀组及衬里管道与锁斗(50)入口相连接;
所述的锁斗(50)底部出口通过阀组及衬里管道与给料器(60)相连接,给料器(60)出口与活性焦转化炉(10)的活性焦入口喷嘴相连接;
所述的活性焦转化炉(10)底部出口通过阀组及衬里管道与粗渣显热回收系统(107)相连接;所述的细渣冷却缓冲器(70)底部出口通过阀组及衬里管道与细渣显热回收系统(108)相连接。
2.根据权利要求1所述的下行并流式富油煤提油联产合成气一体化装置,其特征在于:所述富油煤热裂解反应炉(20)包括自下而上依次设置的分散区(21)、反应区(22)和分离区(23),分散区(21)与反应区(22)之间为床层界面(24),富油煤粉料(104)及惰性颗粒床料(105)自床层界面(24)下方进入富油煤热裂解反应炉(20)。
3.根据权利要求1所述的下行并流式富油煤提油联产合成气一体化装置,其特征在于:所述活性焦转化炉(10)包括自下而上设置的冷却区(11)、第二反应区(12)和第一反应区(13),冷却区(11)和第二反应区(12)之间为冷却床料界面(14),自给料器(60)而来的活性焦颗粒(150)与活性焦转化剂(111)组成的进料物流(151)、开工料(101)与开工料转化剂(102)组成的开工物流(152)分别由活性焦转化炉(10)顶部的进料喷嘴(155)、开工喷嘴(156)进入活性焦转化炉(10)的第一反应区(13),并在第一反应区(13)进行气-固两相反应,携带少量细熔融体的气-固混合产物依靠重力下行进入第二反应区(12)与氧气混合并发生二次转化。
4.根据权利要求1所述的下行并流式富油煤提油联产合成气一体化装置,其特征在于:所述第一衬里管道(1)、第二衬里管道(2)、第三衬里管道(3)、第四衬里管道(4)从内到外依次设有耐磨层、隔热层和保温层三层耐火材料。
5.一种基于权利要求1-5任一项所述下行并流式富油煤提油联产合成气一体化装置的富油煤提油联产合成气一体化方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)、系统开工前在富油煤热裂解反应炉(20)加入惰性颗粒并建立床层料位;
(2)、调节开工料(101)及开工料转化剂(102)的组成、比例,预先将活性焦转化炉(10)、第一衬里管道(1)、富油煤热裂解反应炉(20)、第三衬里管道(3)和气固分流器(30)升温至预定的500~600℃;
(3)、系统升温至预定温度后富油煤热裂解反应炉(20)开始进料,同时继续调节开工料(101)及开工料转化剂(102)的组成、比例,使活性焦转化炉(10)的第一反应区(13)反应温度逐步升高至设定的转化温度区间1300~1800℃,并通过进料负荷调整将富油煤热裂解反应炉(20)的反应温度调控至设定温度450~800℃;
(4)、富油煤热裂解反应炉(20)内产生的油气与活性焦混合物流上行通过第三衬里管道(3)进入气固分流器(30),而惰性细颗粒则以流态化形式通过第二衬里管道(2)进入细渣冷却缓冲器(70)回收显热后排放至细渣显热回收系统(108);
(5)、自富油煤热裂解反应炉(20)顶部输出的气-固混合流体在气固分流器(30)内进行气固分离后,呈气态的油气流股经油气冷却剂(115)降温冷却后上行进入油气回收系统(106),固相的活性焦流股(109)下行经第四衬里管道(4)进入冷却缓冲料斗(40);
(6)、活性焦流股(109)在冷却缓冲料斗(40)中经显热回收后,冷却后的活性焦流股(110)通过锁斗(50)进入给料器(60);
(7)、给料器(60)通过气力输送或者机械式给料机构将冷却后的活性焦颗粒通过顶部进料喷嘴输送进入活性焦转化炉(10)的第一反应区(13);
(8)、活性焦转化炉(10)内产生的粗熔融体在设备内部导流、流体动力学及重力作用下继续下行进入冷却区(11),在粗渣冷却剂的作用下实现显热回收并最终从下方的排渣口排出粗渣,粗渣经阀组及管道进入粗渣显热回收系统(107);
(9)、活性焦转化炉(10)中携带少量细熔融体的混合物流依靠重力下行进入第二反应区(12)后与氧气混合并发生二次转化,使第二反应区(12)的温度比第一反应区(13)高1~50℃,第二反应区(12)产生的粗合成气、高温细熔融体组成的混合物流由活性焦转化炉(10)侧方的高温气-固混合流体出口经第一衬里管道(1)进入富油煤热裂解反应炉(20)底部的分散区(21),经多相流体整流及温度调控后为新鲜进料富油煤的热裂解反应提供热量。
6.根据权利要求6所述的富油煤提油联产合成气一体化方法,其特征在于:所述的活性焦冷却介质(112)与活性焦流股(109)在冷却缓冲料斗(40)中进行充分的热交换并回收显热,活性焦流股(109)的初始温度为450~800℃,压力为0~9mpag;所述的活性焦转化炉(10)操作压力为1~10mpag。
7.根据权利要求6所述的富油煤提油联产合成气一体化方法,其特征在于:所述的开工料(101)为活性焦、粉煤、重油、柴油、天然气、lng、lpg或其混合物,开工料转化剂(102)为空气、富氧空气或纯氧;所述的活性焦转化剂(111)由空气、富氧空气、纯氧和co2中的两种或者两种以上与过热水蒸汽组成,且空气、富氧空气、纯氧或co2的质量流量是过热水蒸汽的5~15倍,系统开工时的开工料转化剂(102)为空气、富氧空气或纯氧。
8.根据权利要求6所述的富油煤提油联产合成气一体化方法,其特征在于:所述富油煤热裂解反应炉(20)内表观空速为0.5~15m/s,惰性颗粒床料(105)的循环倍率为50~300倍。
9.根据权利要求6所述的富油煤提油联产合成气一体化方法,其特征在于:所述富油煤粉料(104)的挥发分为25~50wt%,灰分为5~15wt%,进料粒径范围为50~500μm;所述进入油气回收系统(106)的粗油气物流中ch4含量为0.05~1vol%,h2含量为10~30vol%,co含量为30~65vol%,焦油气含量为15~30vol%。