专利名称：半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置及方法
技术领域：
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到粉焦部分气化与热解耦合、二氧化碳和水蒸气与热解循环煤气中的甲烷重整热解生产煤焦油和煤气的设备以及方法。
背景技术：
多年来，国内外对煤的热解制煤焦油、煤气方法及装置做了广泛的研究。煤的气化作为较成熟的工艺广泛应用在工业生产中。在热解中需要大量热，而在制气中又产生大量的热要撤出，如果煤的气化与热解进行耦合，热效率高，而且节约煤原料，降低了生产成本。美国COED工艺采用低压、多段、流化床制气和热解多联产，气化产生的煤气作为热解和干燥的热载体和流化介质，固相-气相逆流移动，但采用气体热载体，热熔小，大规模生产受制气的规模影响较大。日本的煤炭快速热解工艺，也采用气体热载体，且半焦气化在150(TC 1650°C温度下全部气化，高温排渣增加了工艺的难度。专利申请号为 201010M1648、发明名称为《流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方法》 的申请专利，采用流化床制气，循环半焦作为热载体，受循环半焦的制约，以制气为主，热解为辅，热解受制气的制约。以上由于完全气化排渣系统复杂，温度高，操作难度加大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置的缺点，提供一种以煤热解为主、分级转化、节约能源、节约水资源、环境污染小的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置。本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种工艺简单、煤焦油收率高的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是半焦加热炉上部的半焦出口通过管道与气化热解反应器下部相联通、顶部出口通过管道与余热锅炉的烟气入口相联通、下部的半焦入口通过安装在管道上的阀门与气化热解反应器上部和高温半焦换热器的半焦入口相联通，高温半焦换热器的出气口通过管道与破碎机的干燥气入口相联通，破碎机的干燥气出口通过管道与气化热解反应器下端相联通、粉煤出口通过管道与气化热解反应器上部相联通，气化热解反应器的上端出口通过管道与荒煤气过滤器的入口相联通，荒煤气过滤器的气体出口通过管道与余热锅炉的荒煤气入口相联通、半焦出口通过管道与气化热解反应器上部相联通，余热锅炉的水蒸气出口通过管道与气化热解反应器的下端相联通、油气出口通过管道与油气分离器的入口相联，油气分离器的气体出口通过管道经循环风机与气化热解反应器中部相联通。本发明的气化热解反应器为在反应器壳体内设置有保温层，保温层内设置有耐磨层，反应器壳体内下部为气化室C、中部为重整室b、上部为热解反应室d，气化室C、重整室b、热解反应室d相联通且中心线相重合，反应器壳体内上端由耐磨层分割与热解反应室d相联通的旋风除尘器，在反应器壳体下端设置有与气化室c相联通气体的分布室，气体分布室的侧壁设置与气体分布室和破碎机的干燥气出口相联通的混合气进气管，反应器壳体的下部设置有与气化室c相联通、通过管道与通过管道与半焦加热炉上部的半焦出口相联通的高温半焦入口管，反应器壳体的中部设置有与重整室b相联通、通过管道与油气分离器的出口相联通的环形进气管，反应器壳体上部设置有与热解反应室d相联通、通过管道与破碎机的出口相联通的干煤入口管，反应器壳体上端设置有与旋风除尘器内相联通、通过管道与荒煤气过滤器相联通的荒煤气出口管，旋风除尘器下端反应器壳体上加工有与旋风除尘器相联通的半焦缓冲槽a，半焦缓冲槽a的下端反应器壳体外壁上设置有与半焦缓冲槽a相联通、通过管道与荒煤气过滤器相联通、并通过安装在管道上的阀门与半焦加热炉相联通的高温半焦出口管。本发明的荒煤气过滤器为在过滤器壳体的左侧设置有与过滤器壳体内相联通的荒煤气进口管，过滤器壳体上端设置有封头，封头内壁上设有上隔热层上端设置有与过滤器壳体内相联通的荒煤气出口管，封头内设置有压力传感器和温度传感器以及入口通过管道接外氮气源、出口通过管道与氮气罐联通的盘管，过滤器壳体下端设置有与过滤器壳体内相联通的缓冲仓，缓冲仓上部设置有上圆顶阀、下部设置有下圆顶阀，过滤器壳体内壁上装有下保温耐磨层，过滤器壳体内设置有安装板，安装板上设置有滤芯，过滤器壳体上设置位于滤芯上方通过快开球阀与反吹总管相联通的反吹管，反吹总管通过管道与氮气罐相联通，过滤器壳体内下部设置有通过导线与过滤器壳体外壁上的可编程控制器相连的压力传感器和位移传感器。本发明的安装板上设置的滤芯有12 20排，每一排设置有4 12个滤芯，每一排滤芯通过安装在1个反吹管上的1个快开球阀与反吹总管相联通。本发明的每一排上的滤芯等距排列，一排滤芯与相邻一排滤芯交错排列。本发明的滤芯的内径为60 150mm。本发明的滤芯为不锈钢滤芯或陶瓷滤芯。采用上述装置制备煤焦油和煤气的方法由以下步骤组成1、制备煤粉及干燥运转时半焦经破碎机破碎到粒径为80%小于200目的半焦粉输出到气化热解反应器的热解反应室d，经高温半焦换热器、破碎机的CO2与水蒸气的体积比为1 2 3的混合气以3 8米/秒的气速从气化热解反应器下端的气体分布室输入，对热解反应室d的半焦粉进行提升，经热解反应室d上部的旋风除尘器分离，从半焦出口流出的半焦粉通过安装在管道上的阀门一部分进入半焦加热炉加热，气速为3 8米/秒的空气从半焦加热炉底部通入，2% 5%的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到800 850°C，经半焦加热炉上部的旋风除尘器分离后，800 850°C的半焦粉通过管道进入气化热解反应器的气化室c，800 850°C烟气进入余热锅炉与冷冻水进行换热冷却后排出，产生的水蒸气通过管道进入气化热解反应器下端的气体分布室；另一部分从半焦出口流出的半焦粉通过安装在管道上的阀门进入高温半焦换热器与CO2与水蒸气的体积比为1 2 3的混合气进行换热冷却，半焦粉冷却到60 80°C，从高温半焦换热器下端输出，(X)2与水蒸气的混合气加热到300 350°C，从高温半焦换热器的出气口通过管道进入破碎机的干燥气入口，当从气化热解反应器的热解反应室d半焦出口的半焦粉温度达到500°C，将进入破碎机的半焦粉换为煤，并将对破碎机破碎至80%小于200目以下的煤粉进行干燥，得到的100 120°C干煤粉通过管道从气化热解反应器的干煤入口管进入热解反应室d、120 150°C的(X)2与水蒸气的混合气通过管道从气化热解反应器混合气进气管进入气体分布室。2、半焦气化氧气通过管道从气化热解反应器的混合气进气管通入气体分布室，进入气化热解反应器的气化室c内的800 850°C半焦粉与气体分布室进入的气速为3 8米/秒的02、 CO2、水蒸气的混合气进行气化反应，气化温度为950 1050°C，气化后的煤气和半焦流向上流动，进入气化热解反应器的重整室b。3、甲烷重整循环煤气通过管道送入气化热解反应器的重整室b，循环煤气中的甲烷与CO2、水蒸气在重整室b内进行重整反应，气速为8 12米/秒，重整反应后的温度为800 850°C， 重整反应后的煤气和800 850°C的半焦流进入气化热解反应器的热解反应室d。4、煤的热解重整反应后的煤气和800 850°C半焦流与进入热解反应室d内的100 120°C 干煤粉进行热解反应，气速为3 8米/秒，热解温度为500 600°C，经旋风除尘器和荒煤气过滤器除尘，生成荒煤气与半焦。5、气固分离、油气分离热解后的荒煤气和半焦流经气化热解反应器上部的旋风除尘器除尘，荒煤气通过安装在管道上的荒煤气过滤器过滤，过滤速度为60 120米/秒，每间隔1 2分钟反吹一次，反吹时间为1 2秒，反吹气体N2经荒煤气过滤器顶部的盘管加热到温度为350 400°C进入氮气罐，在压差和时间的控制下快速打开快开球阀在线反吹，控制压差为300 800Pa，反吹压力0. 6MPa，过滤后的荒煤气通过管道进入余热锅炉内与冷冻水换热冷却，煤焦油和煤气冷却至16 25°C，经油气分离器分离得到煤焦油和煤气，部分煤气通过安装在管道上的循环风机送入气化热解反应器的重整室b，循环利用，换热产生的水蒸气通过管道进入气化热解反应器下端的气体分布室。500 600°C半焦粉通过安装在管道上的阀门一部分进入半焦加热炉，加热后的半焦粉为800 850°C进入气化热解反应器的气化室c循环利用，另一部分送入高温半焦换热器与CO2与水蒸气的体积比为1 2 3的混合气换热冷却，得到的60 80°C半焦粉从高温半焦换热器下端输出，300 350°C的(X)2与水蒸气的混合气进入破碎机对煤粉干燥后，通过管道从气化热解反应器底部进入气体分布室。本发明采用灰熔点前气化、气固热载体同向流动，且在半焦流中(X)2与水蒸气的混合气与煤气中的甲烷重整进行热解，可提高煤焦油的收率，并使用氮气自动在线反吹荒煤气过滤器除尘。本发明装置具有节约能源、节约水资源、环境污染小等优点。本发明方法具有工艺简单、煤焦油收率高等优点。本发明装置和方法可用于制备煤焦油和水煤气。
图1是实施例1制煤焦油和煤气的装置及工艺流程图。图2是图1中气化热解反应器1的结构示意图。图3是图1中荒1煤气过滤器2的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。在图1中，本实施例的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置由气化热解反应器1、荒煤气过滤器2、余热锅炉3、破碎机4、油气分离器5、循环风机6、高温半焦换热器7、阀门8、半焦加热炉9联接构成。半焦加热炉9上部的半焦出口通过管道与气化热解反应器1下部相联通，半焦加热炉9顶部出口通过管道与余热锅炉3的烟气入口相联通，半焦加热炉9下部的半焦入口通过安装在管道上的阀门8与气化热解反应器1上部和高温半焦换热器7的半焦入口相联通，启动之前先点燃半焦加热炉9，对进入半焦加热炉9的半焦粉进行加热。高温半焦换热器7的出气口通过管道与破碎机4的干燥气入口相联通，破碎机4的干燥气出口通过管道与气化热解反应器1下端相联通、粉煤出口通过管道与气化热解反应器1上部相联通，破碎机4用于对启动时的半焦进行破碎，运转后对煤进行破碎。气化热解反应器1的上端出口通过管道与荒煤气过滤器2的入口相联通。荒煤气过滤器2的气体出口通过管道与余热锅炉3的荒煤气入口相联通，荒煤气过滤器2的半焦出口通过管道与气化热解反应器1上部半焦出口相联通。余热锅炉3的水蒸气出口通过管道与气化热解反应器1的下端相联通， 余热锅炉3油气出口通过管道与油水分离器入口相联。油水分离器气体出口通过管道经循环风机6与气化热解反应器1中部相联通，油气分离器5将余热锅炉3输出的荒煤气分离出煤焦油和煤气，分离出的煤气部分经循环风机6再送入气化热解反应器1中部。在图2中，本实施例的气化热解反应器1由反应器壳体1-1、旋风除尘器1-2、高温半焦出口管1-3、环形进气管1-4、保温层1-5、耐磨层1-6、气体分布室1-7、混合气进气管 1-8、高温半焦入口管1-9、干煤入口管1-10、荒煤气出口管1-11联接构成。在图2中，本实施例的气化热解反应器11由反应器壳体1-1、旋风除尘器1-2、高温半焦出口管1-3、环形进气管1-4、保温层1-5、耐磨层1-6、气体分布室1-7、混合气进气管 1-8、高温半焦入口管1-9、干煤入口管1-10、荒煤气出口管1-11联接构成。在反应器壳体1-1内安装有保温层1-5，保温层1-5内安装有耐磨层1_6，反应器壳体1-1内下部为气化室C、中部为重整室b、上部为热解反应室d，气化室C、重整室b、热解反应室d相联通，气化室C、重整室b、热解反应室d的中心线相重合。气化室c的中部为圆筒形、下部为至下而上扩散形、上部为至下而上收敛形结构；重整室b为圆筒形结构，内径小于气化室c的内径；热解反应室d的下部为至下而上扩散形、上部内径与气化室c内径相同的圆筒形结构。反应器壳体1-1内上端由耐磨层1-6分割成旋风除尘器1-2，旋风除尘器 1-2通过联通孔与热解反应室d内相联通，旋风除尘器1-2用于去除荒煤气中的焦粉。在反应器壳体1-1下端用螺纹紧固联接件固定联接有气体分布室1-7，气体分布室1-7与气化室c内相联通，气体分布室1-7的侧壁上通过螺纹联接安装有混合气进气管 1-8，混合气进气管1-8与气体分布室1-7内相联通，混合气进气管1-8通过管道与破碎机4 的干燥气出口相联通，气体分布室1-7的上端面上加工有进气孔。反应器壳体1-1的下部焊接联接有高温半焦入口管1-9，高温半焦入口管1-9与气化室c内下部相联通，高温半焦入口管1-9通过管道与半焦加热炉9上部的半焦出口相联通。反应器壳体1的中部焊接联接有环形进气管1-4，环形进气管1-4与重整室b内相联通，环形进气管1-4通过管道与循环风机6的出口相联通。反应器壳体1-1上部焊接联接有干煤入口管10，干煤入口管1-10与热解反应室d内相联通，干煤入口管1-10通过管道与破碎机4的出口相联通。反应器壳体1-1的上端焊接联接有荒煤气出口管1-11，荒煤气出口管1-11与旋风除尘器1-2内相联通，荒煤气出口管1-11通过管道与荒煤气过滤器2相联通，经过分离后的荒煤气从荒煤气出口管1-11输出到荒煤气过滤器2。旋风除尘器1-2下端反应器壳体1-1上加工有半焦缓冲槽a，半焦缓冲槽a的上端通过联通道与旋风除尘器1-2相联通，半焦缓冲槽a的下端反应器壳体1-1外壁上焊接联接有高温半焦出口管1-3，高温半焦出口管1-3与半焦缓冲槽a 相联通，高温半焦出口管1-3通过管道与荒煤气过滤器2相联通、并通过安装在管道上的阀门8与半焦加热炉9相联通，旋风除尘器1-2内的高温半焦粉落入到半焦缓冲槽a内从高温半焦出口管1-3排出半焦加热炉9内。在图3中，本实施例的荒煤气过滤器2荒煤气过滤器2由氮气罐2-1、盘管2_2、封头2-3、上隔热层2-4、温度传感器2-5、荒煤气出口管2-6、压力传感器2_7、反吹管2_8、固定板2-9、垫块2-10、安装板2-11、过滤器壳体2-12、下保温耐磨层2-13、滤芯2-14、料位传感器2-15、上圆顶阀2-16、缓冲仓2-17、下圆顶阀2_18、荒煤气进口管2_19、可编程控制器 2-20、反吹总管2-21、快开球阀22联接构成。本实施例的过滤器壳体2-12水平截面为圆形，也可采用在矩形，过滤器壳体2-12 的下部为圆台体，过滤器壳体2-12的左侧焊接安装有荒煤气进口管2-19，荒煤气进口管 2-19与过滤器壳体2-12内相联通，封头2-3与过滤器壳体2_12采用螺纹紧固件固定联接， 封头2-3内壁上装有上隔热层2-4，上隔热层2-4采用耐火纤维，封头2-3上端焊接安装有荒煤气出口管2-6，荒煤气出口管2-6与过滤器壳体2-12内相联通，封头2-3内焊接联接有盘管2-2，盘管2-2入口通过管道接封头2-3外的氮气源、出口通过管道与过滤器壳体2-12 外的氮气罐2-1相联通，过滤器壳体2-12的下端焊接联接有缓冲仓2-17，缓冲仓2-17与过滤器壳体2-12内相联通，缓冲仓2-17的上部通过螺纹联接安装有上圆顶阀2-16、下部通过螺纹联接安装有下圆顶阀2-18。过滤器壳体2-12内壁上装有下保温耐磨层2-13，下保温耐磨层2-13采用隔热耐磨材料浇注。过滤器壳体2-12内焊接固定安装有安装板2-11，安装板2-11的外侧加工有U形膨胀槽，膨胀槽用于安装板2-11在温度变化时膨胀或收缩。安装板2-11上用固定板2-9和垫块2_10以及螺纹紧固联接件固定安装有滤芯， 本实施例的滤芯采用陶瓷滤芯2-14，陶瓷滤芯2-14的内径为150mm，本实施例的安装板 2-11〖〗上共安装有20排陶瓷滤芯2-14，每一排安装有4个陶瓷滤芯2_14，陶瓷滤芯2_14 的排数可在12 20排范围内来确定，每排陶瓷滤芯2-14的个数可在4 12个范围内来确定，安装板2-11上安装的具体排数和每一排上安装的陶瓷滤芯2-14数字应按照过滤器壳体2-12内的横截面积来确定，每一排陶瓷滤芯2-14等距排列，一排陶瓷滤芯2-14与相邻一排陶瓷滤芯2-14交错排列。在过滤器壳体2-12上安装有20个反吹管2-8，每1个反吹管2-8设置在一排陶瓷滤芯2-14的上方，每个反吹管2-8通过1个快开球阀2_22与反吹总管2-21相联通，反吹总管2-21通过管道与氮气罐2-1相联通，氮气罐2-1内的氮气经盘管 2加热到350 400°C，很容易将陶瓷滤芯2-14上的煤焦油和粉尘吹掉。过滤器壳体2_12 内的上封头2-3出口处通过螺纹联接安装有压力传感器2-7和温度传感器2-5，过滤器壳体2-12内下部通过螺纹联接安装压力传感器2-7和料位传感器2-15，过滤器壳体2_12外壁上用螺纹紧固联接件固定联接有可编程控制器2-20，可编程控制器20为市场上销售的商品，可编程控制器20的型号为CPM1A-20⑶R-D-Vl，可编程控制器2_20通过导线与温度传感器2-5、压力传感器2-7、料位传感器2-15相连，温度传感器2-5将所接收到的温度信号转换成电信号、压力传感器2-7将所接收到的压力信号转换成电信号、料位传感器2-15将所接收到的料位信号转换成电信号输出到可编程控制器2-20，可编程控制器2-20按照事先设定的压差和时间以及过滤器壳体2-12内的压力控制快开球阀2-22打开或关闭，实现控制对陶瓷滤芯2-14进行反吹的时间与频率，控制上圆顶阀2-16、下圆顶阀2-18打开或关闭，实现控制过滤器壳体2-12内的半焦粉的料位，可编程控制器2-20可显示出过滤器壳体 2-12内的温度。采用上述装置制备煤焦油、煤气的方法由以下步骤组成1、制备煤粉及干燥运转时半焦经破碎机4破碎到粒径为80%小于200目的半焦粉输出到气化热解反应器1的热解反应室d，经高温半焦换热器7、破碎机4的(X)2与水蒸气的体积比为1 2. 5 的混合气以3 8米/秒的气速从气化热解反应器1下端的气体分布室输入，对热解反应室的半焦粉进行提升，经热解反应室上部的旋风除尘器分离，从半焦出口流出的半焦粉通过安装在管道上的阀门8 —部分进入半焦加热炉9加热，气速为3 8米/秒的空气从半焦加热炉9底部通入，2% 5%的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到800 850°C，经半焦加热炉9上部的旋风除尘器分离后，800 850°C的半焦粉通过管道进入气化热解反应器1的气化室c，800 850°C烟气进入余热锅炉3与冷冻水进行换热冷却后排出，产生的水蒸气通过管道进入气化热解反应器1下端的气体分布室；另一部分从半焦出口流出的半焦粉通过安装在管道上的阀门8进入高温半焦换热器7与CO2与水蒸气的体积比为1 2. 5的混合气进行换热冷却，半焦粉冷却到60 80°C，从高温半焦换热器7下端输出，CO2与水蒸气的混合气加热到300 350°C，从高温半焦换热器7的出气口通过管道进入破碎机4的干燥气入口，当从气化热解反应器1的热解反应室d半焦出口的半焦粉温度达到500°C，将进入破碎机4的半焦换为煤，并将对破碎机4破碎至80%小于200目以下的煤粉进行干燥，得到的100 120°C干煤粉通过管道从气化热解反应器1的干煤入口管进入热解反应室、120 150°C的CO2与水蒸气的混合气通过管道从气化热解反应器1混合气进气管进入气体分布室。2、半焦气化氧气通过管道从气化热解反应器1的混合气进气管通入气体分布室，进入气化热解反应器1的气化室c内的800 850°C半焦粉与气体分布室进入的气速为3 8米/秒的02、CO2、水蒸气的混合气进行气化反应，气化温度为950 1050°C，气化后的煤气和半焦流向上流动，进入气化热解反应器1的重整室b。3、甲烷重整循环煤气通过管道送入气化热解反应器1的重整室b，循环煤气中的甲烷与C02、 水蒸气在重整室内进行重整反应，气速为8 12米/秒，重整反应后的温度为800 850°C， 重整反应后的煤气和800 850°C的半焦流进入气化热解反应器1的热解反应室d。4、煤的热解重整反应后的煤气和800 850°C半焦流与进入热解反应室内的100 120°C干煤粉进行热解反应，气速为3 8米/秒，热解温度为500 600°C，经旋风除尘器和荒煤气过滤器2除尘，生成荒煤气与半焦。
5、气固分离、油气分离热解后的荒煤气和半焦流经气化热解反应器1上部的旋风除尘器除尘，荒煤气通过安装在管道上的荒煤气过滤器2过滤，过滤速度为60 120米/秒，每间隔1 2分钟反吹一次，反吹时间为1 2秒，反吹气体N2经荒煤气过滤器2顶部的盘管加热到温度为 350 400°C进入氮气罐2-1，在压差和时间的控制下快速打开快开球阀在线反吹，控制压差为300 800Pa，反吹压力0. 6MPa,过滤后的荒煤气通过管道进入余热锅炉3内与冷冻水换热冷却，煤焦油和煤气冷却至16 25°C，经油气分离器5分离得到煤焦油和煤气，部分煤气通过安装在管道上的循环风机6送入气化热解反应器1的重整室，循环利用，换热产生的水蒸气通过管道进入气化热解反应器1下端的气体分布室1-7 ；500 600°C半焦粉通过安装在管道上的阀门8 一部分进入半焦加热炉9，加热后的半焦粉为800 850°C进入气化热解反应器1的气化室c循环利用，另一部分送入高温半焦换热器7与(X)2与水蒸气的体积比为1 2. 5的混合气换热冷却，得到的60 80°C半焦粉从高温半焦换热器7下端输出， 300 350°C的(X)2与水蒸气的混合气进入破碎机4对煤粉干燥后，通过管道从气化热解反应器1底部进入气体分布室1-7。实施例2在本实施例中，安装板2-11上共安装有16排陶瓷滤芯2-14，每一排设置安装有8 个陶瓷滤芯2-14，每一排上安装的陶瓷滤芯2-14和安装板2-11上安装的排数应按照过滤器壳体2-12内的横截面积来具体确定，每一排陶瓷滤芯2-14等距排列，一排陶瓷滤芯2-14 与相邻一排陶瓷滤芯2-14交错排列，陶瓷滤芯2-14的内径为100mm。每一排滤芯通过安装在1个反吹管2-8上的1个快开球阀2-22与反吹总管2-21相联通。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。采用本实施例装置制备煤焦油和煤气的方法与实施例1相同。实施例3在本实施例中，安装板2-11上共安装有12排陶瓷滤芯2-14，每一排设置安装有 12个陶瓷滤芯2-14，每一排上安装的陶瓷滤芯2-14和安装板2-11上安装的排数应按照过滤器壳体2-12内的横截面积来具体确定，每一排陶瓷滤芯2-14等距排列，一排陶瓷滤芯 2-14与相邻一排陶瓷滤芯2-14交错排列，陶瓷滤芯2-14的内径为60mm。每一排滤芯通过安装在1个反吹管2-8上的1个快开球阀2-22与反吹总管2-21相联通。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。采用本实施例装置制备煤焦油和煤气的方法与实施例1相同。实施例4在以上的实施例1 3中，安装板2-11上安装有的排陶瓷滤芯2-14用不锈钢滤芯替换。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。采用本实施例装置制备煤焦油和煤气的方法与实施例1相同。实施例5在实施例1 4的制备煤粉及干燥步骤1中，(X)2与水蒸气的体积比为1 2的混合气以3 8米/秒的气速从气化热解反应器1下端的气体分布室1-7输入，该步骤的其他步骤与实施例1相同。在气固分离、油气分离步骤5中，500 600°C半焦粉通过安装在管道上的阀门8 —部分进入半焦加热炉9，加热后的半焦粉为800 850°C进入气化热解反应器1的气化室c循环利用，另一部分送入高温半焦换热器7与(X)2与水蒸气的体积比为 1 2的混合气换热冷却，得到的60 80°C半焦粉从高温半焦换热器7下端输出，300 350°C的(X)2与水蒸气的混合气进入破碎机4对煤粉干燥后，通过管道从气化热解反应器1 底部进入气体分布室1-7，该步骤的其他步骤与实施例1相同。其他步骤与实施例1相同。 制备煤焦油和水煤气所用装置与相应的实施例相同。实施例6在实施例1 4的制备煤粉及干燥步骤1中，(X)2与水蒸气的体积比为1 3的混合气以3 8米/秒的气速从气化热解反应器1下端的气体分布室1-7输入，该步骤的其他步骤与实施例1相同。在气固分离、油气分离步骤5中，500 600°C半焦粉通过安装在管道上的阀门8 —部分进入半焦加热炉9，加热后的半焦粉为800 850°C进入气化热解反应器1的气化室c循环利用，另一部分送入高温半焦换热器7与(X)2与水蒸气的体积比为 1 3的混合气换热冷却，得到的60 80°C半焦粉从高温半焦换热器7下端输出，300 350°C的(X)2与水蒸气的混合气进入破碎机4对煤粉干燥后，通过管道从气化热解反应器1 底部进入气体分布室1-7，该步骤的其他步骤与实施例1相同。其他步骤与实施例1相同。 制备煤焦油和水煤气所用装置与相应的实施例相同。
权利要求
1.一种半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，其特征在于半焦加热炉(9)上部的半焦出口通过管道与气化热解反应器(1)下部相联通、顶部出口通过管道与余热锅炉(3)的烟气入口相联通、下部的半焦入口通过安装在管道上的阀门(8)与气化热解反应器(1)上部和高温半焦换热器(7)的半焦入口相联通，高温半焦换热器(7)的出气口通过管道与破碎机(4)的干燥气入口相联通，破碎机的干燥气出口通过管道与气化热解反应器(1)下端相联通、粉煤出口通过管道与气化热解反应器(1)上部相联通，气化热解反应器(1)的上端出口通过管道与荒煤气过滤器O)的入口相联通，荒煤气过滤器(2) 的气体出口通过管道与余热锅炉(3)的荒煤气入口相联通、半焦出口通过管道与气化热解反应器(1)上部相联通，余热锅炉(3)的水蒸气出口通过管道与气化热解反应器(1)的下端相联通、油气出口通过管道与油气分离器( 的入口相联，油气分离器( 的气体出口通过管道经循环风机(6)与气化热解反应器(1)中部相联通。
2.按照权利要求1所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，其特征在于所述的气化热解反应器(1)为在反应器壳体(1-1)内设置有保温层(1-5)，保温层(1-5)内设置有耐磨层(1-6)，反应器壳体(1-1)内下部为气化室(C)、中部为重整室 (b)、上部为热解反应室(d)，气化室(C)、重整室(b)、热解反应室(d)相联通且中心线相重合，反应器壳体(1-1)内上端由耐磨层(1-6)分割与热解反应室(d)相联通的旋风除尘器 (1-2)，在反应器壳体(1-1)下端设置有与气化室(c)相联通气体的分布室(1-7)，气体分布室(1-7)的侧壁设置与气体分布室(1-7)和破碎机(4)的干燥气出口相联通的混合气进气管(1-8)，反应器壳体(1-1)的下部设置有与气化室(c)相联通、通过管道与通过管道与半焦加热炉(9)上部的半焦出口相联通的高温半焦入口管(1-9)，反应器壳体(1-1)的中部设置有与重整室(b)相联通、通过管道与油气分离器(5)的出口相联通的环形进气管(1-4)， 反应器壳体(1-1)上部设置有与热解反应室(d)相联通、通过管道与破碎机的出口相联通的干煤入口管(1-10)，反应器壳体(1-1)上端设置有与旋风除尘器(1-2)内相联通、 通过管道与荒煤气过滤器(2)相联通的荒煤气出口管(1-11)，旋风除尘器(1-2)下端反应器壳体(1-1)上加工有与旋风除尘器(1- 相联通的半焦缓冲槽(a)，半焦缓冲槽(a)的下端反应器壳体(1-1)外壁上设置有与半焦缓冲槽(a)相联通、通过管道与荒煤气过滤器 (2)相联通、并通过安装在管道上的阀门(8)与半焦加热炉(9)相联通的高温半焦出口管 (1-3)。
3.按照权利要求1或2所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置， 其特征在于所述的荒煤气过滤器( 为在过滤器壳体0-1 的左侧设置有与过滤器壳体0-1 内相联通的荒煤气进口管(2-19)，过滤器壳体0-1 上端设置有封头0-3)， 封头0-3)内壁上设有上隔热层0-4)、上端设置有与过滤器壳体(1 内相联通的荒煤气出口管0-6)，封头0-3)内设置有压力传感器(2-7)和温度传感器0-5)以及入口通过管道接外氮气源、出口通过管道与氮气罐(2-1)相联通的盘管0-2)，过滤器壳体0-12) 下端设置有与过滤器壳体0-1 内相联通的缓冲仓(2-17)，缓冲仓0-17)上部设置有上圆顶阀(2-16)、下部设置有下圆顶阀(2-18)，过滤器壳体0-12)内壁上装有下保温耐磨层(2-13)，过滤器壳体0-12)内设置有安装板(2-11)，安装板0-11)上设置有滤芯，过滤器壳体0-12)上设置位于滤芯上方通过快开球阀0-22)与反吹总管0-21)相联通的反吹管0-8)，反吹总管0-21)通过管道与氮气罐相联通，过滤器壳体0-12)内下部设置有通过导线与过滤器壳体0-1 外壁上的可编程控制器O-20)相连的压力传感器 (2-7)和位移传感器(2-5)。
4.按照权利要求3所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，其特征在于所述的安装板0-11)上设置的滤芯有12 20排，每一排设置有4 12个滤芯， 每一排滤芯通过安装在1个反吹管(2-8)上的1个快开球阀0-22)与反吹总管0-21)相联通。
5.按照权利要求4所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，其特征在于所述的每一排上的滤芯等距排列，一排滤芯与相邻一排滤芯交错排列。
6.按照权利要求3或4所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置， 其特征在于所述的滤芯的内径为60 150mm。
7.按照权利要求3或4或5所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，其特征在于所述的滤芯为不锈钢滤芯或陶瓷滤芯0-14)。
8.按照权利要求6所述的半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，其特征在于所述的滤芯为不锈钢滤芯或陶瓷滤芯0-14)。
9.一种使用权利要求1半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置制煤焦油和水煤气的方法，其特征在于它是由下述步骤组成(1)制备煤粉及干燥运转时半焦经破碎机(4)破碎到粒径为80%小于200目的半焦粉输出到气化热解反应器(1)的热解反应室(d)，经高温半焦换热器(7)、破碎机的CO2与水蒸气的体积比为1 2 3的混合气以3 8米/秒的气速从气化热解反应器(1)下端的气体分布室 (1-7)输入，对热解反应室(d)的半焦粉进行提升，经热解反应室(d)上部的旋风除尘器 (1-2)分离，从半焦出口流出的半焦粉通过安装在管道上的阀门(8) —部分进入半焦加热炉(9)加热，气速为3 8米/秒的空气从半焦加热炉(9)底部通入，2% 5%的半焦粉燃烧将其余半焦粉加热到800 850°C，经半焦加热炉(9上部的旋风除尘器(1- 分离后， 800 850°C的半焦粉通过管道进入气化热解反应器(1)的气化室(()，800 8501烟气进入余热锅炉C3)与冷冻水进行换热冷却后排出，产生的水蒸气通过管道进入气化热解反应器(1)下端的气体分布室(1-7)；另一部分从半焦出口流出的半焦粉通过安装在管道上的阀门(8)进入高温半焦换热器(7)与(X)2与水蒸气的体积比为1 2 3的混合气进行换热冷却，半焦粉冷却到60 80°C，从高温半焦换热器(7)下端输出，CO2与水蒸气的混合气加热到300 350°C，从高温半焦换热器(7)的出气口通过管道进入破碎机(4)的干燥气入口，当从气化热解反应器(1)的热解反应室(d)半焦出口的半焦粉温度达到500°C，将进入破碎机的半焦粉换为煤，并将对破碎机(4)破碎至80%小于200目以下的煤粉进行干燥，得到的100 120°C干煤粉通过管道从气化热解反应器(1)的干煤入口管(1-10)进入热解反应室(d)、120 150°C的(X)2与水蒸气的混合气通过管道从气化热解反应器(1)混合气进气管(1-8)进入气体分布室(1-7)；(2)半焦气化氧气通过管道从气化热解反应器(1)的混合气进气管(1-8)通入气体分布室(1-7)，进入气化热解反应器(1)的气化室(c)内的800 850°C半焦粉与气体分布室(1-7)进入的气速为3 8米/秒的02、CO2、水蒸气的混合气进行气化反应，气化温度为950 1050°C，气化后的煤气和半焦流向上流动，进入气化热解反应器(1)的重整室(b)；(3)甲烷重整循环煤气通过管道送入气化热解反应器(1)的重整室(b)，循环煤气中的甲烷与C02、 水蒸气在重整室(b)内进行重整反应，气速为8 12米/秒，重整反应后的温度为800 850°C，重整反应后的煤气和800 850°C的半焦流进入气化热解反应器(1)的热解反应室 (d)；(4)煤的热解重整反应后的煤气和800 850°C半焦流与进入热解反应室(d)内的100 120°C干煤粉进行热解反应，气速为3 8米/秒，热解温度为500 600°C，经旋风除尘器(1-2)和荒煤气过滤器( 除尘，生成荒煤气与半焦；(5)气固分离、油气分离热解后的荒煤气和半焦流经气化热解反应器(1)上部的旋风除尘器(1- 除尘，荒煤气通过安装在管道上的荒煤气过滤器( 过滤，过滤速度为60 120米/秒，每间隔1 2分钟反吹一次，反吹时间为1 2秒，反吹气体队经荒煤气过滤器(2)顶部的盘管(2-2) 加热到温度为350 400°C进入氮气罐0-1)，在压差和时间的控制下快速打开快开球阀 (2-22)在线反吹，控制压差为300 800Pa，反吹压力0. 6MPa，过滤后的荒煤气通过管道进入余热锅炉(3)内与冷冻水换热冷却，煤焦油和煤气冷却至16 25°C，经油气分离器(5) 分离得到煤焦油和煤气，部分煤气通过安装在管道上的循环风机(6)送入气化热解反应器 (1)的重整室(b)，循环利用，换热产生的水蒸气通过管道进入气化热解反应器(1)下端的气体分布室(1-7) ；500 600°C半焦粉通过安装在管道上的阀门(8) —部分进入半焦加热炉(9)，加热后的半焦粉为800 850°C进入气化热解反应器(1)的气化室(c)循环利用， 另一部分送入高温半焦换热器(7)与(X)2与水蒸气的体积比为1 2 3的混合气换热冷却，得到的60 80°C半焦粉从高温半焦换热器(7)下端输出，300 350°C的(X)2与水蒸气的混合气进入破碎机(4)对煤粉干燥后，通过管道从气化热解反应器(1)底部进入气体分布室(1-7)。
全文摘要
一种半焦粉气化与重整气热解耦合制煤焦油和煤气的装置，半焦加热炉与气化热解反应器下部联通、顶部与余热锅炉联通、下部经阀门与气化热解反应器上部和高温半焦换热器联通，高温半焦换热器与破碎机联通，破碎机与气化热解反应器下端和上部联通，气化热解反应器上端与荒煤气过滤器联通，荒煤气过滤器与余热锅炉联通、半焦出口与气化热解反应器上部联通，余热锅炉一出口与气化热解反应器的下端联通、油气出口与油气分离器联通，油气分离器经循环风机与气化热解反应器中部联通。采用该装置制备煤焦油和煤气的方法由制备煤粉及干燥、半焦气化、甲烷重整、煤的热解、气固分离和油气分离步骤组成。本发明装置和方法可用于制备煤焦油和煤气。
文档编号C10J3/66GK102250646SQ20111014374
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者杨占彪, 王树宽 申请人:王树宽