一种生产活性焦的热解装置的制作方法

本实用新型属于煤化工技术领域，涉及一种生产活性焦的热解装置。

背景技术：

随着能源短缺和环境污染问题的日趋严峻，发展清洁、高效利用化工原料的技术成为人们的共识。煤炭作为一种不可再生的化石能源，提高煤炭资源的利用效率，开发和推广洁净煤技术日益成为研究的热点。

煤的热解是目前煤炭资源化利用的重要方式之一，而提高相应产品的附加值则是提高煤利用价值的有效途径。由煤炭可制备得到焦油、煤气等多种化工产品，同时往往会产生大量粉焦，在粉煤热解工艺过程中粉焦的产量约为其原料煤的50％以上，该粉焦一般在热解反应沉降器排出系统后经冷却降温直接作为产品，但其附加值较低，无法充分发挥煤炭的价值，造成资源的浪费，因此有必要对粉焦进行进一步处理，扩展其应用领域，大大提高产品附加值，实现煤炭资源化利用。

活性焦是一种以煤炭为原料生产的吸附剂，可用于烟气净化和污水处理等领域，其传统制备方法是以原煤为基质，原煤经配煤或碱洗等处理工序，与粘结剂煤焦油混合，经挤压成型、炭化、活化和改性等过程而成，但制备过程较为复杂，能耗高。目前，对于活性焦的生产也有多种改进措施。cn103723727a公开了一种活性焦制备系统及方法，所述制备系统包括依次连接的热解炉、干熄焦炉、破碎机、干法分选机、筛分机和活化炉，虽然省去了污染较大的炭化过程，但其热解产生的热解焦仍需经过降温、分选等过程，进入活化过程还需再次升温，仍需要进一步简化制备过程。

综上所述，活性焦的制备仍需要简化过程，使其充分结合到煤炭的热解等处理过程中，简化自身的制备步骤，同时提高煤炭的利用价值。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种生产活性焦的热解装置，所述装置在粉煤热解的基础上增加了活性焦生产装置，将粉煤热解的产物之一进一步处理制备活性焦，极大地简化了活性焦的生产过程，提高了热解产品的附加值。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种生产活性焦的热解装置，所述装置包括进料单元、提升管反应器、烧炭器、活性焦生产装置和分离单元；

所述进料单元的出口与提升管反应器的入口相连，所述提升管反应器向上延伸至分离单元内，所述分离单元的底部出口与烧炭器的入口相连，所述烧炭器的第一出口与提升管反应器的入口相连，所述烧炭器的第二出口与活性焦生产装置的入口相连，所述分离单元的气体出口与提升管反应器的入口相连。

本实用新型中，所用热解装置中提升管反应器中发生热解反应，然后进行产物分离，固体产物粉焦进入烧炭器进行烧炭升温后部分返回再次使用，气体产物分离后部分返回作为气体载体，实现气固双载体循环，以提高热解效率，烧炭后的粉焦另一部分则进入活性焦生产装置，此时粉焦的温度较高(约为650～750℃)，在进行活化反应时无需再大量耗能，同时一步反应即可得到活性焦，简化了活性焦的制备过程，降低成本。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述进料单元包括粉煤罐。

作为本实用新型优选的技术方案，所述烧炭器顶部设有第三出口，所述第三出口连接有烟气净化装置。

作为本实用新型优选的技术方案，所述活性焦生产装置包括流化床反应器、移动床反应器、鼓泡床反应器或输送床反应器中任意一种。

本实用新型中，活性焦生产主要是发生焦粉的活化过程，原则上采用流态化过程完成，可使用移动床、鼓泡床、输送床等方式完成，通过与氧气或水的反应来进行活化。

作为本实用新型优选的技术方案，所述分离单元包括沉降器和煤气净化装置，所述提升管反应器向上延伸至沉降器内，所述沉降器的气体出口与煤气净化装置的入口相连，所述煤气净化装置的出口与提升管反应器的入口相连。

作为本实用新型优选的技术方案，所述沉降器的第一固体出口与烧炭器的入口相连，所述沉降器的第二固体出口连接有粉焦冷却装置。

作为本实用新型优选的技术方案，所述沉降器内设有旋风分离器。

作为本实用新型优选的技术方案，所述热解装置还包括循环风机，所述循环风机设置于煤气净化装置与提升管反应器之间。

本实用新型中，沉降器分离出来的气体中还包括焦油，在煤气净化装置中再将焦油分离出来，得到的煤气一部分排出得到产品，另一部分经循环风机返回到系统装置中，根据原料粉煤的加入量决定循环煤气的流量。

采用上述装置进行粉煤热解时，可以包括以下步骤：

(1)粉煤原料在载体作用下发生热解反应，得到热解产物；

(2)将步骤(1)得到的热解产物进行分离，所得固相产物进行烧炭处理后一部分返回步骤(1)作为固体载体使用，另一部分进行粉焦活化反应，得到活性焦；

(3)将步骤(2)气固分离所得气相产物煤气返回步骤(1)作为气体载体使用。

本实用新型中，粉煤原料与循环煤气和烧炭处理后的粉焦混合后进入提升管反应器发生热解反应，然后进入沉降器进行气固分离，分离后的粉焦温度约为500～550℃，一部分进入烧炭器进行烧炭升温，一部分进入粉焦冷却装置进行冷却后作为产品排出，气固分离后的气相产物进入煤气净化装置将煤气中的焦油捕集后排出，一部分煤气经循环风机进入循环，作为提升管反应器的提升煤气，另一部分作为产品排出。

其中，烧炭处理后的粉焦温度约为650～750℃，一部分作为载体返回提升管反应器，另一部分则进入活性焦生产装置，粉焦温度被加热至850～1000℃，与氧气或水发应而进行活化，因此活化介质可以选择空气、氧气或水中任意一种或至少两种的组合，例如空气和氧气的组合，氧气和水的组合，空气、氧气和水的组合等；烧炭处理产生的烟气进入烟气净化装置进行处理后排放或利用其余热加热原料。

本实用新型中，所述装置稳定运行后，烧炭处理后的粉焦循环量以及气相产物煤气的循环量基本维持不变，整体来看，粉焦循环量远大于新加入的粉煤量，为进煤量的多倍(5～12倍)，煤气循环量也远大于煤气的采出量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型在热解装置的基础上增加活性焦生产装置，由粉煤热解产物直接制备活性焦，简化活性焦的制备过程；

(2)本实用新型的热解装置以气固双载体循环来进行粉煤的热解，有助于装置内部热量的充分利用，提高了粉煤的热解效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的生产活性焦的热解装置的结构连接示意图；

其中，1-进料单元，2-烧炭器，3-提升管反应器，4-沉降器，5-煤气净化装置，6-烟气净化装置，7-循环风机，8-粉焦冷却装置，9-活性焦生产装置。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。

本实用新型具体实施方式部分提供了一种生产活性焦的热解装置，所述装置包括进料单元1、提升管反应器3、烧炭器2、活性焦生产装置9和分离单元；

所述进料单元1的出口与提升管反应器3的入口相连，所述提升管反应器3向上延伸至分离单元内，所述分离单元的底部出口与烧炭器2的入口相连，所述烧炭器2的第一出口与提升管反应器3的入口相连，所述烧炭器2的第二出口与活性焦生产装置9的入口相连，所述分离单元的气体出口与提升管反应器3的入口相连。

以下为本实用新型典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种生产活性焦的热解装置，所述装置的结构连接示意图如图1所示，包括进料单元1、提升管反应器3、烧炭器2、活性焦生产装置9和分离单元；

所述进料单元1的出口与提升管反应器3的入口相连，所述提升管反应器3向上延伸至分离单元内，所述分离单元的底部出口与烧炭器2的入口相连，所述烧炭器2的第一出口与提升管反应器3的入口相连，所述烧炭器2的第二出口与活性焦生产装置9的入口相连，所述分离单元的气体出口与提升管反应器3的入口相连。

所述进料单元1包括粉煤罐；所述烧炭器2顶部设有第三出口，所述第三出口连接有烟气净化装置6。

所述活性焦生产装置9包括移动床反应器，其上还设有气体入口。

所述分离单元包括沉降器4和煤气净化装置5，所述提升管反应器3向上延伸至沉降器4内，所述沉降器4的气体出口与煤气净化装置5的入口相连，所述煤气净化装置5的出口与提升管反应器3的入口相连。

所述沉降器4的第一固体出口与烧炭器2的入口相连，所述沉降器4的第二固体出口连接有粉焦冷却装置8，所述沉降器4内设有旋风分离器。

所述热解装置还包括循环风机7，所述循环风机7设置于煤气净化装置5与提升管反应器3之间。

实施例2：

本实施例提供了一种生产活性焦的热解装置，所述装置的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述活性焦生产装置9包括鼓泡床反应器，所述装置不包括粉焦冷却装置8。

实施例3：

本实施例中，采用实施例1所述热解装置生产活性焦时，包括以下步骤：

(1)粉煤原料在载体作用下在提升管反应器3内发生热解反应，得到热解产物；

(2)将步骤(1)得到的热解产物进行气固分离，所得固相产物进行烧炭处理后部分粉焦返回步骤(1)作为固体载体使用，另一部分在活性焦生产装置9内进行粉焦活化反应，活化介质为空气，反应温度为900℃，得到活性焦；

(3)将步骤(2)气固分离所得气相产物经过经过分离出焦油，然后将部分煤气返回步骤(1)作为气体载体使用，另一部分作为产品采出。

实施例4：

本实施例中，采用实施例1所述热解装置生产活性焦时，包括的步骤参照实施例3，区别在于：步骤(2)中烧炭处理后的一部分粉焦在活性焦生产装置9内进行粉焦活化反应，活化介质为氧气和水，反应温度为1000℃，得到活性焦。

实施例5：

本实施例中，采用实施例1所述热解装置生产活性焦时，包括的步骤参照实施例3，区别在于：步骤(2)中烧炭处理后的一部分粉焦在活性焦生产装置9内进行粉焦活化反应，活化介质为水，反应温度为850℃，得到活性焦。

由上述实施例可知，采用本实用新型所述装置进行粉煤的热解，所述装置稳定运行后，烧炭处理后的粉焦循环量以及气相产物煤气的循环量基本维持不变，整体来看，粉焦循环量远大于新加入的粉煤量，为进煤量的多倍(5～12倍)，煤气循环量也远大于煤气的采出量，粉焦及煤气的循环能够实现粉煤快速升温热解。

上述实施例中，将粉煤热解的粉焦产物进一步进行活化处理，生产活性焦，既简化了活性焦的生产过程，降低了活性焦的生产能耗，又提高粉煤热解产物的附加值，实现了煤炭资源的高值利用。

对比例1：

本对比例提供了一种热解装置，所述装置的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述装置不包括活性焦生产装置9。

本对比例中，采用所述装置进行粉煤热解，热解后的固体产物或者烧炭处理后循环使用，或者直接冷却后作为产品，粉焦产品的附加值低，应用领域有限，无法充分发挥煤炭资源的价值。

综合上述实施例和对比例可以得出，本实用新型在热解装置的基础上增加活性焦生产装置，由粉煤热解产物直接制备活性焦，简化活性焦的制备过程；所述热解装置以气固双载体循环来进行粉煤的热解，有助于装置内部热量的充分利用，提高了粉煤的热解效率。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细装置，但本实用新型并不局限于上述装置，即不意味着本实用新型必须依赖上述装置才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。