本发明涉及固体热载体法碳氢粉料热解烧焦系统分类排焦方法及设备，适合于粉煤热解流化床烧焦过程，在使用固体热载体r10ks的碳氢粉料r10fs热解烧焦系统unit中，在固体热载体r10ks循环流动经过的任意流程位置，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls并收集、排出回收之，以降低固体热载体中小颗粒ls的浓度，可显著降低热解反应气固产物的脱尘负荷、降低热解焦油中固体含量。
背景技术：
本发明所述碳氢粉料，指的是在本发明所述热解反应过程可以产生含油蒸汽的含有碳元素、氢元素的粉料，比如挥发分含量高的低变质煤粉、油砂、油页岩、煤直接液化生成油减压分馏塔塔底含固含油残渣。
现代化大型煤矿比如低变质煤矿通常采用机械化综采技术以提高采煤效率、降低成本，其煤炭采出品中的粉煤产率约为60～70％，成为主体产品，因此粉煤的深度转化和综合利用技术必将占据现代低变质煤炭利用技术的主体地位，粉煤加工的一个分支领域是“粉煤分质分级利用”，其中粉煤热解被视为有经济竞争力的技术途径。
本发明所述粉煤fm即r10fs，通常为干燥后脱水粉煤，其水分重量通常低于10％、一般低于7％、较佳者低于5％。
本发明所述粉煤fm即r10fs，其粒度通常为0.00001～6毫米、一般为0.0001～3.5毫米、较佳者为0.001～2毫米。
本发明所述粉煤热解过程，指的是以多产煤焦油为工艺目标的在适宜的温度范围内操作的粉煤热解过程，可以是任意一种合适的形式。
粉煤热解过程的主要产品是焦油、煤气、半焦，其中焦油被认为是潜在经济价值最大的产品，通常期望提高其产率和或氢含量。
粉煤热解商业化技术的主要目标是：提高粉煤高价值组分提取率(或提高粉煤高价值产品收率)、提高单套装置加工量、降低单位能耗、提高技术的可靠性和可控性；因此，只有在上述一个或几个目标上取得显著突破，才能支撑工业技术的经济性，并最终成为主流的粉煤热解商业化技术。
目前为止，多个工业国或大型商业公司对粉煤热解技术进行了研究开发，已经提出多种工艺如德国l-r工艺即鲁奇-鲁尔工艺、美国toscoal工艺、美国coed工艺，但是尚无大型商业化装置的成功案例。
上述典型粉煤热解技术，从工程技术角度讲，无法全面或大体消除下述缺陷，根源在于没有将实现不同目标的技术手段合理融合集成：
①热解反应的热力学机制不清晰，单个热解反应过程的主体操作温度位于超过500℃的狭窄温度范围，不具备分级热解功能，无法兼顾粉煤不同温度阶段的热解反应的差异，缺乏煤热解过程的并行反应、串联反应的反应深度的选择性控制能力，导致焦油收率低、氢含量低；
②热解反应工业过程的供热方式不合理、流体力学特性不合理及设备结构不合理，导致运转周期太短即可靠性差，不易实现大型化，导致单位加工量投资大；
③热能回收系统集成度太低，导致系统热效率低；
④热解步骤集成度太低，操作步骤多，系统复杂可靠性差。
通常，挥发分含量高的煤的不同的热解反应存在于如380～680℃的较宽的热解温度范围内，就反应类型而言，粉煤热解过程存在众多的并行反应和串联反应，就指向不同目标产品的途径方向而言，主要有煤的大分子产生更小分子量产物(煤气和焦油)的热裂解反应(包括一次热裂解反应、热裂解产物的二次热裂解反应)和煤热解过程的2个或多个中间产物自由基缩合为大分子量产物的缩合反应，因此，为了提高焦油收率、提高焦油氢含量，一方面需要增加产生焦油的煤的热裂解反应，一方面需要抑制焦油产物的二次缩合反应。
coed工艺采用的多段热解方法，分级热解反应条件符合煤的逐级升温分级热解要求，热解焦油的收率能达到18～22％且品质优良，但是，该方法包含的操作步骤太多、系统复杂、可靠性差；加之煤干馏过程供热方式仅使用了气体热载体而没有使用固体热载体，其热载体单位体积、单位质量的热容量较小，传热速度较低，反应空间体积必然庞大，不利于大型化。
随着cn105602593a、cn105694933a方法的出现，上述情况被基本改变，其基本原理可以看作是在一定程度上将石油工业蜡油或渣油流态化催化裂化领域的反应再生系统技术的移植应用。在渣油流态化催化裂化的反应再生系统中，单程通过的原料是雾化的渣油、其产品是气态裂解油气，循环加工的物料是粉状固体催化剂，排出提升管催化热裂化反应器的催化剂为结焦后催化剂固体，结焦后催化剂经过沉降器内布置的旋风分离系统完成脱气、然后进入烧炭器或再生器进行烧炭再生，高温态的再生后催化剂粉料作为固体热载体和催化剂返回提升管反应器的下部入口，在提升气体作用下，与雾化的渣油混合接触进行流态化催化裂化反应，再生器产生的至少一部分热量被返回提升管催化热裂化反应器的再生后热态催化剂载入提升管催化热裂化反应器充当热裂化过程的热源。渣油流态化催化裂化的反应再生系统，已有超过50年的成功运转历史，其大型化单系列装置加工渣油量可达400～800万吨/年，催化剂循环量可达2000～4000万吨/年即2500～5000吨/时。
与蜡油或渣油流态化催化裂化的反应再生系统相比，cn105602593a、cn105694933a方法，采用类似的提升管反应器进行粉煤热解反应，采用类似的旋风分离系统(布置于沉降器内)完成粉煤热解反应产物的气固分离，采用类似的烧炭器进行粉焦贫氧燃烧，烧炭器产生的热半焦的一部分作为固体热载体进入提升管反应器向煤热解反应过程供热并形成循环系统，多余的半焦排出系统和或氧化燃烧释放热量。在cn105602593a、cn105694933a所述系统中，单程通过的原料是新鲜固体粉煤，其热解产品是气态煤气和固体半焦，循环加工的物料是固体半焦(热解反应一次半焦产物或半焦循环料)，高温态的固体氧化半焦作为固体热载体返回提升管反应器的下部入口，在提升气体作用下，与新鲜煤粉混合接触进行流态化热解反应。
从上述对比可以看出，二种技术的热解反应器、热解产物气固分离系统、热解固体产物沉降器、循环固体料烧炭器，其相同流程位置的气固流体的流动方式基本相同。由于二者上述的相似性，cn105602593a、cn105694933a方法，极大地简化了系统的结构和操作，极大地提高了系统的安全性，是深具大型工业化潜力的技术方法，具有以下优势：
①热解反应的热力学机制清晰，使用自热式固体热载体，用提升气提供粉料的表面能和上行动能、位能，实现了固体粉料的离散化和快速聚分、强化了传热速度，实现了快速热解；
②热解反应过程的供热方式合理(系统自热式，燃料为低价值半焦)、流体力学特性合理(提升管提供固体料位能、沉降器利用重力做功下行)及设备结构合理，可靠性高即运转周期长，易于实现大型化，可降低单位加工量投资；
③热能回收系统高度集成，系统热效率高；
④热解、供热步骤高度集成，操作步骤少，系统简单、可靠性高。
然而，使用氧化半焦固体热载体的粉煤热解过程与热解半焦烧焦过程组成的“粉煤热解及烧焦系统ctc-unit”，与蜡油或渣油流态化催化裂化的反应再生系统比较而言，在循环固体热载体的颗粒粒径变化趋向和边界限制机制方面，具有完全不同的机制，主要表现为：
①通常，现代催化裂化反应过程使用的粉状催化裂化催化剂的粒度范围较窄，比如有少量小于10微米甚至小于1微米的颗粒、有大量20～180微米的颗粒、也有极少量的大于180微米的颗粒；待生催化剂即沉降器排出的等待再生的催化剂是可燃的焦层外壳和不可燃的催化剂粒子组成的“焦层包石头”双层结构的粒子，因为结焦催化剂上(内外表面)焦炭含量较低(通常低于15％、一般低于10％)、催化剂本身是不可燃烧的惰性物质，固体颗粒内可燃烧反应物较少，在烧焦反应过程中，固体粒子的粒径变化不大，这样再生催化剂(即烧焦再生后催化剂)的颗粒直径和待生催化剂的颗粒直径，通常可以粗略的看作相等，也就是说，待生催化剂的颗粒直径对再生催化剂的颗粒直径“自然地具有颗粒粒径变化趋向的下边界限制作用”；当然，其它过程如提升管反应器、沉降器内的旋风分离器、沉降器、烧焦器内的旋风分离器、固体物料输送管道及阀门内的含固体物料的流动，因为颗粒与颗粒之间的碰撞、颗粒与通道壁面的碰撞、崩裂等效应，粉碎机制会导致少量大直径颗粒向小直径颗粒的变化；
②而粉煤热解产物ccp中的固体半焦粉尘的粒度范围更宽，有大量小于10微米甚至小于1微米的颗粒(来自于原料粉煤、来自流动过程的碰撞粉碎、来自流化床烧焦过程的燃烧缩径产生的小颗粒)，有大量20～180微米的颗粒，也有大量180～2000微米甚至2000～6000微米的颗粒；当然，其它过程如提升管反应器、沉降器内的旋风分离器、沉降器、烧焦器内的旋风分离器、固体物料输送管道及阀门内的含固体物料的流动，因为颗粒与颗粒之间的碰撞、颗粒与通道壁面的碰撞、崩裂等效应，粉碎机制会导致大直径颗粒向小直径颗粒的变化；并且粉煤热解造气的裂动、气体向颗粒外的扩散冲击、粉煤强度通常低于催化裂化催化剂强度这些因数的共同作用，使得粉煤、半焦较催化裂化催化剂更容易碎裂产生更多、粒径更小的粉碎物即粉煤小颗粒、半焦小颗粒；
但是，更为重要的是，沉降器排出的热解半焦是整体可燃的粒子(当粒子不含无机物内核时)或几乎整体可燃的粒子(当粒子含有无机物内核时)，固体颗粒内可燃烧反应物接近100％，在烧焦反应过程中，固体粒子的粒径逐步变小直至最后消失(当粒子不含无机物内核时)，或者固体粒子的粒径逐步变小直至最后形成细灰(当粒子含无机物内核时)，这样半焦烧焦过程的氧化半焦的颗粒直径就是一个0至待生催化剂粒径din范围内的动态值，也就是说氧化半焦的颗粒直径“自然地具有颗粒粒径变化趋向于零的倾向”，热解半焦的颗粒直径对氧化半焦的颗粒直径“自然地不具有颗粒粒径变化趋向的边界限制作用”。
在流化床烧焦过程，烧焦空气即流化风对烧焦反应器内半焦颗粒形成浮选作用，这样，单位质量外表面积大、浮力/颗粒重量比值大的小粒径半焦，在流化床烧焦过程具有如下特点：
①小粒径半焦，比大粒径半焦，在密相床停留时间短；
②稀相床半焦颗粒主要是小粒径半焦，密相床上部的小粒径半焦重量浓度高于密相床下部的小粒径半焦重量浓度，即密相床上部富集小粒径半焦；
③燃烧风或烟气中的氧气浓度，沿密相床下部→密相床上部→稀相床下部→稀相床上部逐步降低，这种氧气浓度的分布，不利于小粒径半焦的燃烧；
④在“密相床上部→稀相床下部→稀相床上部→烟气旋风分离器→烟气旋风分离器半焦下降料腿”形成的小粒径半焦循环回路，有循环积累形成巨大循环量的倾向。
上述分析暗示，在热解半焦的烧焦过程中，“需要人为干预，才能使氧化半焦产物的颗粒粒径变化形成边界限制”，换句话说为了保证或者说根据固体热载体颗粒粒径的预期分布，可以根据需要对烧焦反应器内半焦颗粒粒度进行分类排焦，从而合理控制用作固体热载体的氧化半焦产物的颗粒粒径分布，其工艺目标和工艺效果是：
①选择性降低半焦烧焦过程小粒径范围的颗粒的藏量、烧焦量
当需要大颗粒固体热载体和小颗粒半焦产品时，对烧焦反应器内半焦颗粒，利用流化风的浮选功能，形成大粒度颗粒床与小粒度颗粒床(或聚集区)，大粒度颗粒床使用最佳的流化条件进行烧焦反应或控制需要的最佳的烧焦速度，大粒度颗粒床排出料形成需要粒径的固体热载体，也可形成需要的大颗粒固体半焦产品；而小粒度颗粒床(或聚集区)的半焦则可以作为小颗粒半焦产品单独排出，比如优先排出小颗粒半焦时，虽然小颗粒半焦烧焦率低但可以降低其藏量，可以显著降低烧焦反应器内烟气气固分离系统分离出的循环回流半焦物料流量，实质上降低了烧焦反应器内烧焦量；
②形成较佳的烧焦操作条件
当需要使用小颗粒固体热载体和大颗粒半焦产品时，利用流化风的浮选功能，形成大粒度颗粒床与小粒度颗粒床(或聚集区)，小粒度颗粒床使用最佳的流化条件进行烧焦反应或控制需要的最佳的烧焦速度，小粒度颗粒床排出形成需要的固体热载体，也可形成需要的小颗粒固体半焦产品；而大粒度颗粒床(或聚集区)的半焦则可以优先排出以减少烧焦量；可以显著降低烧焦反应器内烟气气固分离系统分离出的循环回流半焦物料流量；可以降低烧焦反应器内烧焦量；
③排出需要数量的大颗粒氧化半焦固体热载体和排出需要数量的小颗粒氧化半焦固体热载体，灵活控制混合氧化半焦固体热载体的粒度分布；
④排出需要数量的大颗粒氧化半焦产品和或排出需要数量的小颗粒氧化半焦固体产品，灵活控制氧化半焦固体产品的粒度分布；
⑤使用大颗粒氧化半焦固体热载体，可以降低热解反应产物内小颗粒半焦数量，降低热解反应产物的气体脱固负荷，降低焦油液体产物中的固体半焦含量；
⑥可以在烧焦反应过程，形成多个不同粒径的半焦颗粒聚集区和排放系统，从而可以获得多种不同粒径的半焦，通过分类使用或混合使用的方式，得到多种不同粒径的半焦固体热载体和或半焦产品。
通常烧焦系统的半焦去向大体分为5项：
①平衡烧焦量，产生的热能由固体热载体氧化半焦带入提升管粉煤热解反应器中；
②热能转换烧焦量，为附近单元或装置的物料提供热能如发生水蒸汽、加热煤气；
③排出的热态半焦燃料；
比如直接进入流化床锅炉系统实现热联合产生热电产品；
排出的热态半焦产品，比如回收热能冷却后储藏，外输的粉状或成型的净洁煤商品；
外输固体热载体，进入其它粉料热解反应系统；
外输固体热载体，可以直接进入干煤粉汽化炉；
④烟气携带的半焦粉尘，通常经过烟气深度脱尘系统回收；
⑤烧焦系统藏量的波动量。
以陕北长焰煤粉煤的加工为例，使用氧化半焦为高温固体热载体的提升管粉煤热解反应器、热解半焦烧焦系统，平衡烧焦量通常低于热解半焦的25％(通常仅占半焦的8～20％)，剩余的大于75％的热解半焦或氧化半焦将用作其它用途，也就是说，平衡烧焦量以外的用焦量远大于平衡烧焦量，因此，如果不考虑热能转换烧焦量，则排焦量远大于平衡烧焦量。可以设想，如果平衡烧焦量烧掉的是大颗粒半焦(其产品是烟气、小颗粒半焦)且氧化半焦混合为一个物料，则热解烧焦系统的固体热载体的粒径将小于热解半焦的粒径；也可以设想，如果平衡烧焦量烧掉的是小颗粒半焦(其产品是烟气、更小颗粒的半焦)且氧化半焦混合为一个物料，则热解烧焦系统的固体热载体的粒径将大于热解半焦的粒径，无论是何种情形，烧焦后颗粒粒度分布具有不确定性的特点是明显的，或者说人为设定分类排焦方式，可以显著影响系统内固体物料(氧化半焦即固体热载体、热解反应产物固体、沉降器内固体、烧焦器内固体、相关气固分离步骤如旋风分离器中固体)的固体颗粒的粒径分布。
然而，前述的cn105602593a、cn105694933a方法，没有涉及根据颗粒粒度大小进行分类排焦的问题，存在固体热载体粒径控制能力弱的问题，粉煤热解烧焦系统固体物料中小颗粒ls的藏量和浓度存在上升的倾向，增加了热解反应气固产物的脱尘负荷、增加了热解焦油中固体含量。
为了克服或减弱上述缺陷，本发明提出了固体热载体法碳氢粉料热解烧焦系统分类排焦方法及设备。
本发明的基本设想是：固体热载体法碳氢粉料热解烧焦系统分类排焦方法及设备，适合于粉煤热解流化床烧焦过程，在使用固体热载体r10ks的碳氢粉料r10fs热解烧焦系统unit中，在固体热载体r10ks循环流动经过的任意流程位置，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls并收集、排出回收之，以降低固体热载体中小颗粒ls的浓度，可显著降低热解反应气固产物的脱尘负荷、降低热解焦油中固体含量。
本发明的目标是，基于平衡烧焦量比例较低或者说外排氧化半焦比例较高这一条件，对大流量物流即外排半焦实施颗粒粒度的分类管理，实现对大流量循环固体热载体的颗粒粒度的控制，方法是对不同粒径半焦的分类收集、排放和后期加工，分类排焦过程包含“分类、收集、排放”步骤，其中分类步骤是第一个步骤，颗粒分类步骤的流程位置至少可以选择以下位置：
①热解反应产物气固分离系统s10；
②热解沉降器气体气固分离系统s20；
③烧焦系统的烟气气固分离系统s50；
④热解半焦的附加风力筛分系统as50。
而为了简化设备和系统、提高分类效率，本发明设想利用气固物料的风力进行旋分、利用流化风对颗粒床中半焦颗粒进行浮选分离，并产生相应的颗粒分类方案。
基于颗粒分类概念，可以设置多个流程位置、多种形式的颗粒分类系统，主要形式至少有：
(1)利用气固物料的风力进行分级旋分，将小颗粒ls重量浓度高的固体料、小颗粒ls重量浓度低即大颗粒浓度高的固体料分类收集或处理，具体方式有：
①在热解反应产物气固分离系统s10，使用2级或多级旋风分离器，将2级或后级旋风分离器排出的富含小颗粒ls的固体料，引入小颗粒半焦收集区ls-1w，并可设置气提脱油设施，ls-1w排出的小颗粒半焦，可以直接进入烧焦反应过程r50的小颗粒半焦燃烧区或者可以外排换热降温后储存；
②在热解沉降器气体气固分离系统s20，使用1级或2级或多级旋风分离器，将旋风分离器排出的富含小颗粒ls的固体料，引入小颗粒半焦收集区ls-2w，并可设置气提脱油设施，ls-2w排出的小颗粒半焦，可以直接进入烧焦反应过程r50的小颗粒半焦燃烧区或者可以外排换热降温后储存；
在热解沉降器中，根据粉尘扬起高度，可以调整旋风分离器在沉降器中的垂直安装高度，或者说可以调节沉降器顶部稀相床高度，改变旋风吸入气固物料中固体的粒径；
③在烧焦器的烟气气固分离系统s50，使用1级或2级或多级旋风分离器，将旋风分离器排出的富含小颗粒ls的固体料，引入小颗粒半焦收集区ls-5w，ls-5w排出小颗粒半焦；
在烧焦器中，根据粉尘扬起高度，可以调整旋风分离器在沉降器中的垂直安装高度，或者说可以调节沉降器顶部稀相床高度，改变旋风吸入气固物料中固体的粒径；
④热解半焦的附加风力筛分系统as50，对热解半焦进行风力旋分分级，使用1级或2级或多级旋风分离器，将旋风分离器排出的富含小颗粒ls的固体料，引入小颗粒半焦收集区ls-6w，ls-6w排出小颗粒半焦；
热解半焦的附加风力筛分系统as50，可以是独立的系统，可以是与烧焦器及烧焦烟气处理系统联合的系统，比如：
第一种方案：独立的热解半焦的附加风力筛分系统as50，整体布置在烧焦器内部，as50排出的气体进入烟气旋风分离系统s50，as50排出的富含小颗粒ls的固体料，引入烟气气固分离系统s50排出的小颗粒半焦收集区ls-5w，ls-5w排出小颗粒半焦，as50排出的贫小颗粒lds的大颗粒固体半焦料，进入烧焦反应区如烧焦密相床空间；
第二种方案：热解半焦的附加风力筛分系统as50与烟气旋风分离系统s50联合，整体布置在烧焦器内部，至少一部分热解半焦先进入烟气旋风分离系统s50，利用烧焦器烟气的风力进行旋分，s50排出的富含小颗粒ld3的固体料，引入小颗粒半焦收集区ls-5w，ls-5w排出小颗粒半焦，s50排出的贫小颗粒ls的大颗粒固体半焦料，进入烧焦反应区如烧焦密相床空间；
(2)利用流化风对颗粒床中半焦颗粒进行浮选分离将小颗粒ls重量浓度高的固体料、小颗粒ls重量浓度低即大颗粒浓度高的固体料分类收集或处理，具体方式有：
①在热解沉降器中，根据粉尘扬起高度，可以设置小颗粒粉尘收集槽接收上部空间降落的小颗粒粉尘，可以设置小颗粒粉尘收集槽溢流堰挡板接收相邻空间飘游或溢流进入的小颗粒粉尘；
②在烧焦器中，根据粉尘扬起高度，可以设置小颗粒粉尘收集槽接收上部空间降落的小颗粒粉尘，可以设置小颗粒粉尘收集槽溢流堰挡板接收相邻空间飘游或溢流进入的小颗粒粉尘。
本发明方法可应用于多种含有碳氢元素的固体粉料的热解烧焦反应过程，也可应用于2种或多种不同来源粉料的联合加工。
本发明所述方法，未见报道。
本发明的第一目的在于提出固体热载体法碳氢粉料热解烧焦系统分类排焦方法及设备。
本发明的第二目的在于提出固体热载体法粉煤热解烧焦系统的分类排焦方法及设备。
本发明的第三目的在于提出固体热载体法粉煤流化床热解流化床烧焦系统的分类排焦方法及设备。
技术实现要素：
本发明固体热载体法碳氢粉料热解烧焦系统分类排焦方法及设备，其特征在于包含以下步骤：在使用固体热载体r10ks的碳氢粉料r10fs热解烧焦系统unit中，在固体热载体r10ks循环流动经过的任意流程位置，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls并收集、排出回收之，以降低固体热载体中小颗粒ls的浓度。
本发明，热解烧焦系统unit可以由流化床提升管热解反应过程和流化烧焦反应过程r50组成：
在使用固体热载体r10ks的碳氢粉料r10fs热解烧焦系统unit中，在固体热载体r10ks循环流动经过的任意流程位置，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls并收集、排出回收之，以降低固体热载体中小颗粒ls的浓度；
(1)在一级热解反应过程r10，使用流化床提升管热解反应器r10e，碳氢粉料r10fs、第一固体热载体r10ks自下部进入反应器r10e混合，在气体进料r10fv作用下通过提升管热解反应器r10e向上流动进行一级热解反应r10r转化为一级热解反应气固产物r10p；
(2)在气固分离过程s10，一级热解反应气固产物r10p通过使用旋风分离器的分离系统分离为一级热解煤气r10pv和一级热解半焦r10ps；
(3)在二级热解反应过程r20，一级热解半焦r10ps进入二级热解反应过程r20的反应空间，主体流向是自上而下流动，一级热解半焦r10ps进行第二热解反应r20r；
二级热解半焦r20ps排出二级热解反应过程r20；
(4)在气固分离过程s20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过使用旋风分离器的分离系统s20分离为排出气固分离过程s20的脱尘二级热解煤气r20pv和返回二级热解反应空间的回流半焦s2ps；
(5)在流化烧焦反应过程r50，基于二级热解半焦r20ps的最终热解半焦rcps进入流化烧焦反应空间，与含氧气体接触，进行流化床烧焦反应r50r，产生高温氧化半焦r50ps和烟气yq，烟气yq自上部空间排出流化烧焦反应过程r50；高温半焦r50ps排出流化烧焦反应过程r50；
(6)r50排出的第一高温氧化半焦bs1用作第一固体热载体r10ks进入提升管热解反应器r10e的下部与粉煤混合；
(7)r50排出的第二高温氧化半焦bs2用作第二固体热载体sk2，与源于r10e的含热解半焦的物料，在形成最终热解半焦之前混合加热之，第二固体热载体sk2的温度高于被混合物料的温度，第二固体热载体sk2的温度低于第一固体热载体r10ks的温度。
本发明，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls，分离方案可以使用下列中的1个或2个或多个：
①方案k01，用热解产物旋风分离器分类；
②方案k02，用沉降器内气体旋风分离器分类；
③方案k03，用沉降器内收集槽ls-1w收集小颗粒ls；
④方案k04，用烧焦器烟气旋风分离器分类；
⑤方案k05，用烧焦器内气体旋风分离器分类；
⑥方案k06，用烧焦器内收集槽收集小颗粒ls；
⑦方案k07，将热解半焦送入烟气旋风分离器分类。
本发明，碳氢粉料r10fs的粒径：通常为为0～6毫米、一般为0～2毫米，碳氢粉料r10fs通常选自下列物料中的一种或几种，：
①低变质粉煤；
②高变质粉煤；
③油母页岩粉；
④油砂；
⑤其它在热解过程能够产生含油蒸汽的固体粉料。
本发明，包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz数值，可以使用下列中的1个：
①dz≤5微米；
②dz≤1微米；
③dz≤0.5微米；
④dz≤0.1微米。
本发明，通常的操作目标是：
(1)在一级热解反应过程r10，气体进料r10fv提供流化动力，一级热解反应过程r10的至少大部分吸热量由第一固体热载体r10ks提供；
(4)在气固分离过程s20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过至少使用2级串联操作的旋风分离器的气固分离系统s2完成气固分离，所得脱尘二级热解煤气r20pv自二级热解反应过程r20反应空间上部排出，s20与s10至少部分共用。
本发明，通常二级热解反应过程r20的操作目标是：
(3)在二级热解反应过程r20，一级热解半焦r10ps进入二级热解反应过程r20的反应空间，主体流向是自上而下流动，一级热解半焦r10ps进行第二热解反应r20r产生二级热解煤气和二级解热解半焦，并完成气固分离；二级热解反应过程r20的气固流动状态表现为散式流化床。
本发明，通常，沉降器内收集槽ls-1w收集小颗粒ls，沉降器内收集槽ls-1w的下部，通入气提气ls-1v以气提半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气r20pv中。
本发明，通常，(3)在二级热解反应过程r20使用的二级热解反应器r20e的下部，通入气提气v22v以气提半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气r20pv中。
本发明，气提气，可以选自煤气或氮气和或水蒸气和或无氧烟气。
本发明，通常，(5)在流化烧焦反应过程r50，基于二级热解半焦r20ps的最终热解半焦rcps进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触，发生流化床烧焦反应r50r，产生高温半焦r50ps和烟气yq，烟气yq自上部空间排出流化烧焦反应过程r50；高温半焦r50ps排出流化烧焦反应过程r50。
本发明，通常，(5)在流化烧焦反应过程r50，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气r50e-yq，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统s5脱尘分离为烟气yq和半焦粉尘r50-rs；烟气yq自上部空间离开旋风分离系统s5排出流化烧焦反应过程r50。
本发明，通常，(5)在流化烧焦反应过程r30，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气r50e-yq，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统s5脱尘分离为烟气yq和半焦粉尘r50-rs；旋风分离系统s5的旋风分离器料腿排出的半焦粉尘r50-rs返回流化烧焦反应空间循环加工。
本发明，通常，(7)在流化烧焦反应过程r50，设置外取热器r50-out-hx，排出流化烧焦反应过程r50的热半焦进入外取热器r50-out-hx与取热介质间接换热降低温度后，排出外取热器r30-out-hx，在取热器r50-out-hx完成冷却步骤xh。
本发明，通常，(7)在流化烧焦反应过程r50，设置外取热器r50-out-hx，来自流化烧焦反应过程r50的热半焦进入外取热器r50-out-hx与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器r50-out-hx的至少一部分热半焦返回流化烧焦反应过程r50循环使用，剩余部分热半焦用作热产品r50ps-t，在取热器r50-out-hx完成冷却步骤xh。
本发明，通常，(7)在流化烧焦反应过程r50，设置外取热器r50-out-hx，来自流化烧焦反应过程r50的热半焦进入外取热器r50-out-hx与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器r50-out-hx的第一部分热半焦返回流化烧焦反应过程r50循环使用，第二部分冷却后用作产品r50ps-c，在取热器r50-out-hx完成冷却步骤xh。
本发明，通常，二级热解反应器同时也是沉降器。
本发明，r10、r20操作目标通常为：
(1)在一级热解反应过程r10，碳氢粉料r10fs的粒径为0～6毫米，碳氢粉料r10fs选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程r20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤r10fs重量的1～12％；
二级热解反应过程r20的粉焦r20ps挥发分为3～25％；
一级热解反应过程r10的焦油产量为r10py、二级热解反应过程r2的焦油产量为r20py与，定义kr＝r20py/(r10py+r10py)，kr为0.05～0.50。
本发明，r10、r20操作目标一般为：
(1)在一级热解反应过程r10，碳氢粉料r10fs的粒径为0～6毫米，碳氢粉料chls选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程r20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤r10fs重量的1～7％；
二级热解反应过程r20的粉焦r20ps挥发分为3～15％；
kr为0.05～0.30。
本发明，各步骤操作目标通常为：
(1)在一级热解反应过程r10，含碳氢元素粉料r10fs为粉煤；
一级热解反应过程r10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体r10ks为来自流化烧焦反应过程r50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程r10的操作条件为：反应时间0.1～10s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应温度为400～500℃；
第一固体热载体r10ks的重量与粉煤r10fs重量比值为1～30；
(2)在气固分离过程s10，脱尘一级热解煤气r10pv中固体含量低于50克/立方米；
(3)在二级热解反应过程r20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为460～700℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气v22v进行焦油蒸汽汽提，气提气v22v通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中；
进入二级热解反应过程r20的第二固体热载体sk2的重量与粉煤r10fs重量比值为0.3～10；
(4)在第二级热解反应气固产物的气固分离过程s20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，各步骤操作目标一般为：
(1)在一级热解反应过程r10，含碳氢元素粉料r10fs为低变质粉煤；
一级热解反应过程r10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体r10ks为来自流化烧焦反应过程r50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程r10的操作条件为：反应时间1.0～6s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为430～470℃；
第一固体热载体r10ks的重量与粉煤r10fs重量比值为3～15；
(2)在气固气固分离过程s10，一脱尘一级热解煤气r10pv中固体含量低于10克/立方米；
(3)在二级热解反应过程r20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～600℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气v22v进行焦油蒸汽汽提，气提气v22v通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中；
进入二级热解反应过程r20的第二固体热载体sk2的重量与粉煤r10fs重量比值为1.0～5；
(4)在第二级热解反应气固产物的气固分离过程s20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，各步骤操作目标较佳者为：
(1)在一级热解反应过程r10，含碳氢元素粉料r10fs为高挥发分的低变质粉煤；
一级热解反应过程r10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体r10ks为来自流化烧焦反应过程r50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程r10的操作条件为：反应时间2.5～4s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为440～460℃；
第一固体热载体r10ks的重量与粉煤r10fs重量比值为6～10；
(2)在气固气固分离过程s10，脱尘一级热解煤气r10pv中固体含量低于4克/立方米；
(3)在二级热解反应过程r20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～530℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气v22v进行焦油蒸汽汽提，气提气v22v通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中；
进入二级热解反应过程r20的第二固体热载体sk2的重量与粉煤r10fs重量比值为2～3；
(4)在第二级热解反应气固产物的气固分离过程s20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，一级热解反应过程r10使用的提升管流化床热解反应器r10e与二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e与流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e，可以组成组合设备。
本发明，一级热解反应过程r10使用的提升管流化床热解反应器r10e、二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e、流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e，流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系可以是：流化床烧焦反应器r50e的底部比二级热解器r20e的底部更低，二级热解器r20e排出的最终热解半焦依靠料位差流入流化床烧焦反应器r50e的底部。
本发明，二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e，与流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e，可以组成同轴式组合设备；
同轴式指的是，二级热解反应器r20e、流化床烧焦反应器r50e为同轴式立式组合设备，从空间位置关系讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器r50e的空间部分地包围着二级热解器r20e的空间；来自二级热解器r20e的底部空间的热解半焦通过立管和塞阀流入流化床烧焦反应器r50e的下部空间。
本发明，各反应步骤的操作压力通常为：
(1)一级热解反应过程r10的操作压力为：0.1～6.0mpa，以绝对压力计；
(3)二级热解反应过程r20的操作压力为：0.1～6.0mpa，以绝对压力计；
(5)流化烧焦反应过程r50的操作压力为：0.1～6.0mpa，以绝对压力计。
附图说明
图1是本发明碳氢粉料固体热载体热解烧焦系统的分类排焦方法的流程功能示意图，同时是一种粉煤提升管流化床热解、热解半焦流化烧焦、固体热载体循环、分类排焦的固体物料循环路径的流体力学状态示意图，用于表示粉煤热解烧焦过程中各流程位置的功能。
如图1所示的粉煤提升管流化床热解流化床烧焦系统，包括粉煤提升管流化床热解反应器、沉降器即第二热解反应器、热解半焦的流化床烧焦反应器，其中沉降器的上部空间布置有分离煤气和半焦的旋风分离器，其中流化床烧焦反应器的上部空间布置有分离烟气和半焦的旋风分离器。
从固体物料循环路径的流体力学状态方面讲，图1所示流程的功能安排是：常规的“上行(一级粉煤热解提升管反应器)、水平流动(一级粉煤热解反应产物气固分离)、下行(一级热解半焦在旋风分离器料腿内、二级粉煤热解反应空间)、热解半焦固体输送、流化床烧焦、固体热载体输送”，共同组成0形回路。
如图1所示，在0形回路中，对热解半焦执行分类排焦，可以得到大颗粒氧化半焦、小颗粒氧化半焦，并可根据需要控制固体热载体的粒径分布；分类排焦的方法至少有：
①方案k01，用热解产物旋风分离器分类、收集、排放；
②方案k02，用沉降器内气体旋风分离器分类、收集、排放；
③方案k03，用沉降器内收集槽收集、排放；
④方案k04，用烧焦器烟气旋风分离器分类、收集、排放；
⑤方案k05，用烧焦器内气体旋风分离器分类、收集、排放；
⑥方案k06，用烧焦器内收集槽收集、排放；
⑦方案k07，将热解半焦送入烟气旋风分离器分类、收集、排放；
⑧选择方案k01至方案k07中，2种或多种方案的有效组合方案。
如图2所示，沉降器r20e内部空间布置的小颗粒收集槽ls-1w的分类排焦方式，是k01、k02、k03三种方案的组合。
如图5所示，烧焦器r50e内部空间布置的小颗粒收集槽的分类排焦方式，是k04、k05、k06、k07四种方案的组合。
图2是本发明一种粉煤流化床热解烧焦系统的分类排焦方法的设备功能示意图，沉降器r20e与烧焦器r50e为高低并列式，用于表示粉煤热解烧焦过程中分类排焦系统的流程位置和设备结构。
图2是高低并列式粉煤热解烧焦系统；高低并列式指的是，沉降器r20e、流化床烧焦反应器r50e均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器r50e的底部比沉降器r20e的底部更低，沉降器r20e排出的最终热解半焦可依靠料位差自流进入流化床烧焦反应器r50e的底部。沉降器r20e，因为具有一定热解功能，也可称为二级热解反应器。
如图2所示，r10e为提升管式一级热解反应器，提升气r10fv经管道p101进入布置于r10e底部的分配器r10fv-sb分配后向上流动，粉煤fm(即r10fs)经管道p102、第一固体热载体半焦r10ks经管道p103进入r10e底部混合区r10e-1在提升气r10fv作用下形成流化床沿着提升管向上移动，期间发生粉煤第一热解反应r10r；传热途径有热载体半焦→粉煤、高温粉煤→低温粉煤、热载体半焦→气体、高温气体→低温气体、高温气体→粉煤，高频次的混合、分离形成快速传热效应，在升温过程中粉煤进行一级热解反应；完成第一热解反应的物料作为第一热解反应流出物r10p自顶部开口r10e-out排出r10e，r10p是由包含焦油组分的煤气、热解半焦组成的气固混相物流。
如图2所示，一级热解反应流出物r10p经管p105进入粗旋s101，粗旋s101完成一级气固分离。
如图2所示，分离段s10为一级热解反应流出物r10p的气固分离系统，布置于沉降器r20e内部空间的顶部位置。
图3是图2中的气固分离系统s10的三级串联分离流程详图，粗旋s101为一级分离，一级主旋s102为二级分离，二级主旋s103为三级分离。
图4是图3中的气固分离系统s10的粗旋s101与一级主旋s102的连接方式示意详图。如图4所示，粗旋s101出口气体输送管道与主旋的气体进料口之间存在周隙，用作接收沉降器r20e的含尘煤气的进料口。
如图3所示，一级热解反应流出物r10p经管p105进入粗旋s101，粗旋s101完成一级气固分离，粗旋粉料沿料腿p106下降进入沉降器r20e内部空间并通常流入密相床区域以防止粉尘过度飞扬；含粉尘的粗旋煤气沿管p107喷入软连接的一级主旋s102的进料管p108，一级主旋s102完成二级气固分离，一级主旋粉料沿料腿p109下降进入沉降器r20e内部空间并通常流入稀相床区域，至少一部分一级主旋粉料沿料腿p109下降进入沉降器r20e内部空间布置的小颗粒收集槽ls-1w；含少量粉尘的一级主旋煤气沿管p111进入直接连接的二级主旋s103，二级主旋s103完成三级气固分离，二级主旋粉料沿料腿p112下降进入沉降器r20e内部空间并通常流入稀相床区域，至少一部分二级主旋粉料沿料腿p112下降进入沉降器r20e内部空间布置的小颗粒收集槽ls-1w；脱尘二级主旋煤气作为一段分离煤气s10pv沿管p115排出系统s10。
如图4所示，在分离段s10中，含粉尘的粗旋煤气沿管p107喷入软连接的一级主旋s102的进料管p108，图4表示了一种软连接方式，进料管p108的头部是一个扩径的喇叭口敞口p1081，管p107的头部p1071是一个同径延伸管敞口p1071，p1071伸入到喇叭口p1081的空间内，粗旋出口气体输送管道与主旋的气体进料管口之间存在周隙。
如图2所示，r20e为二级热解反应器，r20e的内部空间，按照工艺功能至少包括设置旋风分离系统的顶部空间v21、一段分离半焦s10pl的沉降脱气空间或二级热解反应空间v22、小颗粒收集槽ls-1w。
通常希望二级热解反应空间呈现散式流化床形态，此时，上部为稀相空间v21、下部为密相空间v22，密相空间v22底部通常有气提气体v22v向上流动。
如图2所示，系统s10的料腿中的粉焦依靠重力进入二级热解反应过程r20，即旋风分离器料腿中的粉焦依靠重力进入二级热解反应器r20e的空间。
如图2所示，进入沉降器r20e反应空间v22的一段分离半焦s10pl，产生主体流向为自上而下的流动并被挡板多次改变流向，挡板的结构形式有多种比如设置多块人字挡板、多块环形板等，在上述过程中一段分离半焦s10pl进行第二热解反应r20r；完成二级热解反应的物料分为下行的二级热解半焦r20eps和二级热解含尘煤气r20epv，脱气后二级热解半焦r20ps自沉降器r20e反应空间的底部经管道p302、阀门、管道p502排出，二级热解半焦r20ps最终可以去流化床烧焦反应器r50e或冷却后储存。
如图2所示，沉降器r20e中，至少一部分小颗粒半焦被收集于小颗粒收集槽ls-1w中，经管道p351、阀门、管道p352排出；小颗粒收集槽ls-1w底部，通常通入450～650℃气提气ls-1v沿管道p355进入r20e内布置的分配器ls-1v-sb分配后进入收集槽ls-1w底部，气提气通过半焦料层后气提并携带焦油蒸汽向上流动并最终进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中。
图5是图2中的流化床烧焦系统r50使用的流化床烧焦反应器r50e的结构详图，烧焦反应器r50e内布置有顶部烟气旋风分离系统s50、底部密相床烧焦区va52、底部密相床小颗粒收集槽vb52(也可以布置为烧焦区)。
如图5所示，分离段s50为烟气的三级气固分离系统，布置于烧焦器r50e内部空间的顶部位置。同时，分离段s50是一部分热解半焦sx100的旋风分离系统，一部分来自沉降器r20e的热解半焦sx100，经管道p551进入旋风分离器s501，s501完成烟气一级气固分离，一旋分离粉料沿料腿p555下降进入烧焦器r50e内部空间并通常流入密相床区域va52以防止粉尘过度飞扬；含粉尘的一旋烟气沿管p558进入二级旋风s502完成二级气固分离，二旋粉料沿料腿p562下降进入烧焦器r50e内部空间并通常流入稀相床区域，至少一部分二旋粉料沿料腿p562下降进入烧焦器r50e内部空间布置的小颗粒收集槽vb52；含粉尘的二旋烟气沿管p561进入三级旋风s503完成三级气固分离，三旋粉料沿料腿p508下降进入烧焦器r50e内部空间并通常流入稀相床区域，至少一部分三旋粉料沿料腿p508下降进入烧焦器r50e内部空间布置的小颗粒收集槽vb52，脱尘三旋烟气作为脱尘烟气yq沿管p507排出系统r50e。
图6是图5所示的烧焦反应器的部分结构的详图。
图6表示了图5中的气固分离系统s50的一级旋风分离器的进料入口管的连接方式示意详图。如图6所示s501进料管详图，热解半焦sx100输送管道p551与一旋s501的气体进料管p553之间存在周隙，用作接收烧焦器r50e内部空间的含尘烟气的进料口。
如图5、图6所示，在烧焦反应器r50e的下部空间，分割出两个烧焦区(或一个烧焦区、一个小颗粒半焦收集排放区)的密相床空间4和6，两个烧焦区分别设置燃烧风通道和分布器，两个烧焦区的上部烟气公用烟气气固分离器即仅设置一套气固分离系统，两个密相床空间各自排出氧化半焦用作固体热载体或产品；至少一部分、通常是大部分甚至是全部热解半焦进入第一烧焦区密相床4，第一烧焦区密相床4排出的烟气和第二烧焦区密相床6排出的烟气(或流化气)一并进入烧焦反应器r50e顶部稀相床并进入旋风分离系统s50，至少一部分通常全部由旋风分离系统料腿排出的小颗粒半焦进入第二烧焦区密相床6烧焦(或进入该小颗粒半焦收集排放区)；第一烧焦区4密相床顶部浮选出的小颗粒半焦可以溢流到第二烧焦区6密相床。
如图5、图6所示，烧焦反应器r50e，其下部装有垂直的弧形隔板3将烧焦反应器底部分为4和6两部分，6部分可以是圆形、椭圆形或方形；隔板3上设有溢流堰8，溢流堰8尽可能远离热解半焦入口管和氧化半焦出口管；热解半焦通过管道p502自烧焦反应器的底部或侧面(如图5中所示)进入第一烧焦段密相床空间4；第一烧焦段密相床4的氧化半焦出口管18上部有一翻边19，位于第一烧焦段密相床空间4的底部；第二烧焦段密相床6的氧化半焦出口管23上部有一翻边24，位于第二烧焦段密相床空间6的底部；第一烧焦风通过入口管29进入空气分布器26；可能使用的第二烧焦风通过入口管31进入空气分布器27；隔板3和烧焦反应器器壁的连接方式应保证在各种操作工况条件下的避免焊接开裂，防止隔板3变形造成两个烧焦段密相床之间形成半焦短路；两个烧焦段密相床之间的半焦流通输送形成隔板顶部的槽口溢流，可以相互输送床层顶部的固体颗粒，实现料位调节，适应烧焦、分类排焦的过程控制。通过调控氧化半焦外取热器热负荷和烧焦反应器的燃烧风量，可以灵活地调节烧炭比例，实现控制性烧炭，得到需要粒径分布的氧化半焦固体热载体或产品。
如图2、图5所示，在流化床烧焦反应器r50e，来自沉降器r20e的最终热解半焦如二级热解半焦r20ps，经过管道p302、阀门、管道p502后进入烧焦反应器r50e的烧焦段密相床va52即空间4中，含氧气提升气va52-zf进入布置于空间4底部的分布器va52-sb分布后向上流动，形成半焦流化床燃烧，燃烧生成的烟气沿着流化床烧焦反应器r50e内的空间va52、v51向上移动并夹带半焦粉尘。
如图2、图5所示，流化床烧焦反应器r50e的烧焦段的器内烧焦烟气va50epv，其气固分离过程s50布置于流化床烧焦反应器r50e内部空间的顶部位置，由1级旋风分离器或串联操作的2级或多级旋风分离器组成，图中示出的是3级旋风分离器串联操作的方案。气固分离过程s50，分离粉焦后所得脱尘烟气yq经管道p507排出流化床烧焦反应器r50e并去压力能回收和或热量回收和或粉尘深度分离系统处理，通常处理后烟气yq排入大气或部分循环利用；气固分离过程s50，分离器料腿中的粉焦r50-kr依靠重力返回流化床烧焦反应器r50e内。
如图2所示，通过管道p503、滑阀和管道p103输送的大颗粒氧化半焦，作为固体热载体r10ks进入一级热解反应器r10e。
根据需要，其它热半焦排出流化床烧焦反应器r50e，可以换热冷却后储存或直接用于燃过程烧或直接用于气化过程等。
如图2所示，一段分离煤气s10pv通过管道p115进入后续分离回收系统s30。
如图5所示的流化床烧焦反应器r50e，其器内顶部空间可以布置间接换热器r50e-hx，用以加热气相或液相或混相取热物流如循环水、待过热水蒸气、煤气物流等。
图5中，分布器r10fv-sb或v22v-sb或va525-sb或vb525-sb或ls-1v-sb，可为任意合适的形式，比如可为一个开有多个小孔的顶盖的喷头或为一个开有多个小孔的环形分布管或为一个开有多个小孔的顶盖的喷气室。
如图2所示，二级热解含尘煤气r20epv，其气固分离过程s20与一级热解反应流出物的气固分离段s10，可部分或全部共用主旋系统，接收二级热解含尘煤气r20epv的进料口为“粗旋出口气体输送管道与主旋的气体进料口之间的周隙”，二级热解含尘煤气r20epv离开二级热解反应空间进入系统s10的主旋进行气固分离。
如图2所示，450～650℃气提气v22v沿管道p2201进入v22内布置的分配器v22v-sb分配后进入二级热解反应空间v22底部，气提气通过半焦料层后气提并携带焦油蒸汽向上流动并最终进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中。
如图2所示本发明的一种碳氢粉料流化床热解烧焦系统的分类排焦方法及其设备，实现了分类排焦的目的，在碳氢粉料流化床热解烧焦系统的任意合适位置，在旋风分离器比如在热解反应产物气固分离系统s1和或热解沉降器气体气固分离系统s2和或烧焦系统的烟气气固分离系统s3或热解半焦的附加风力筛分系统as4中进行旋风分离分类，或者在具有风力浮选效应的位置如在沉降器中上部、烧焦反应器中下部设置粉焦收集槽进行分类收集，如此分离和或收集出热解反应过程的固体物料em中的预期粒径范围之下的小颗粒ls并排出系统回收之。
具体实施方式
本发明固体热载体法碳氢粉料热解烧焦系统分类排焦方法及设备，其特征在于包含以下步骤：在使用固体热载体r10ks的碳氢粉料r10fs热解烧焦系统unit中，在固体热载体r10ks循环流动经过的任意流程位置，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls并收集、排出回收之，以降低固体热载体中小颗粒ls的浓度。
本发明，热解烧焦系统unit可以由流化床提升管热解反应过程和流化烧焦反应过程r50组成：
在使用固体热载体r10ks的碳氢粉料r10fs热解烧焦系统unit中，在固体热载体r10ks循环流动经过的任意流程位置，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls并收集、排出回收之，以降低固体热载体中小颗粒ls的浓度；
(1)在一级热解反应过程r10，使用流化床提升管热解反应器r10e，碳氢粉料r10fs、第一固体热载体r10ks自下部进入反应器r10e混合，在气体进料r10fv作用下通过提升管热解反应器r10e向上流动进行一级热解反应r10r转化为一级热解反应气固产物r10p；
(2)在气固分离过程s10，一级热解反应气固产物r10p通过使用旋风分离器的分离系统分离为一级热解煤气r10pv和一级热解半焦r10ps；
(3)在二级热解反应过程r20，一级热解半焦r10ps进入二级热解反应过程r20的反应空间，主体流向是自上而下流动，一级热解半焦r10ps进行第二热解反应r20r；
二级热解半焦r20ps排出二级热解反应过程r20；
(4)在气固分离过程s20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过使用旋风分离器的分离系统s20分离为排出气固分离过程s20的脱尘二级热解煤气r20pv和返回二级热解反应空间的回流半焦s2ps；
(5)在流化烧焦反应过程r50，基于二级热解半焦r20ps的最终热解半焦rcps进入流化烧焦反应空间，与含氧气体接触，进行流化床烧焦反应r50r，产生高温氧化半焦r50ps和烟气yq，烟气yq自上部空间排出流化烧焦反应过程r50；高温半焦r50ps排出流化烧焦反应过程r50；
(6)r50排出的第一高温氧化半焦bs1用作第一固体热载体r10ks进入提升管热解反应器r10e的下部与粉煤混合；
(7)r50排出的第二高温氧化半焦bs2用作第二固体热载体sk2，与源于r10e的含热解半焦的物料，在形成最终热解半焦之前混合加热之，第二固体热载体sk2的温度高于被混合物料的温度，第二固体热载体sk2的温度低于第一固体热载体r10ks的温度；
本发明，分离出包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz之下的至少一部分小颗粒ls，分离方案可以使用下列中的1个或2个或多个：
①方案k01，用热解产物旋风分离器分类；
②方案k02，用沉降器内气体旋风分离器分类；
③方案k03，用沉降器内收集槽ls-1w收集小颗粒ls；
④方案k04，用烧焦器烟气旋风分离器分类；
⑤方案k05，用烧焦器内气体旋风分离器分类；
⑥方案k06，用烧焦器内收集槽收集小颗粒ls；
⑦方案k07，将热解半焦送入烟气旋风分离器分类。
本发明，碳氢粉料r10fs的粒径：通常为为0～6毫米、一般为0～2毫米，碳氢粉料r10fs通常选自下列物料中的一种或几种，：
①低变质粉煤；
②高变质粉煤；
③油母页岩粉；
④油砂；
⑤其它在热解过程能够产生含油蒸汽的固体粉料。
本发明，包含固体热载体的物料em中的临界粒径dz数值，可以使用下列中的1个：
①dz≤5微米；
②dz≤1微米；
③dz≤0.5微米；
④dz≤0.1微米。
本发明，通常的操作目标是：
(1)在一级热解反应过程r10，气体进料r10fv提供流化动力，一级热解反应过程r10的至少大部分吸热量由第一固体热载体r10ks提供；
(4)在气固分离过程s20，离开固体粉料主体床层后的含尘二级热解煤气，通过至少使用2级串联操作的旋风分离器的气固分离系统s2完成气固分离，所得脱尘二级热解煤气r20pv自二级热解反应过程r20反应空间上部排出，s20与s10至少部分共用。
本发明，通常二级热解反应过程r20的操作目标是：
(3)在二级热解反应过程r20，一级热解半焦r10ps进入二级热解反应过程r20的反应空间，主体流向是自上而下流动，一级热解半焦r10ps进行第二热解反应r20r产生二级热解煤气和二级解热解半焦，并完成气固分离；二级热解反应过程r20的气固流动状态表现为散式流化床。
本发明，通常，沉降器内收集槽ls-1w收集小颗粒ls，沉降器内收集槽ls-1w的下部，通入气提气ls-1v以气提半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气r20pv中。
本发明，通常，(3)在二级热解反应过程r20使用的二级热解反应器r20e的下部，通入气提气v22v以气提半焦颗粒中携带的焦油气和煤气，气提气向上流动最终进入脱尘二级热解煤气r20pv中。
本发明，气提气，可以选自煤气或氮气和或水蒸气和或无氧烟气。
本发明，通常，(5)在流化烧焦反应过程r50，基于二级热解半焦r20ps的最终热解半焦rcps进入流化烧焦反应空间，与自下而上流动的含氧气体接触，发生流化床烧焦反应r50r，产生高温半焦r50ps和烟气yq，烟气yq自上部空间排出流化烧焦反应过程r50；高温半焦r50ps排出流化烧焦反应过程r50。
本发明，通常，(5)在流化烧焦反应过程r50，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气r50e-yq，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统s5脱尘分离为烟气yq和半焦粉尘r50-rs；烟气yq自上部空间离开旋风分离系统s5排出流化烧焦反应过程r50。
本发明，通常，(5)在流化烧焦反应过程r30，流化烧焦反应空间的上部稀相段的器内含尘烟气r50e-yq，经过布置于流化烧焦反应器内部的上部空间的旋风分离系统s5脱尘分离为烟气yq和半焦粉尘r50-rs；旋风分离系统s5的旋风分离器料腿排出的半焦粉尘r50-rs返回流化烧焦反应空间循环加工。
本发明，通常，(7)在流化烧焦反应过程r50，设置外取热器r50-out-hx，排出流化烧焦反应过程r50的热半焦进入外取热器r50-out-hx与取热介质间接换热降低温度后，排出外取热器r30-out-hx，在取热器r50-out-hx完成冷却步骤xh。
本发明，通常，(7)在流化烧焦反应过程r50，设置外取热器r50-out-hx，来自流化烧焦反应过程r50的热半焦进入外取热器r50-out-hx与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器r50-out-hx的至少一部分热半焦返回流化烧焦反应过程r50循环使用，剩余部分热半焦用作热产品r50ps-t，在取热器r50-out-hx完成冷却步骤xh。
本发明，通常，(7)在流化烧焦反应过程r50，设置外取热器r50-out-hx，来自流化烧焦反应过程r50的热半焦进入外取热器r50-out-hx与取热介质间接换热降低温度，排出外取热器r50-0ut-hx的第一部分热半焦返回流化烧焦反应过程r50循环使用，第二部分冷却后用作产品r50ps-c，在取热器r50-out-hx完成冷却步骤xh。
本发明，通常，二级热解反应器同时也是沉降器。
本发明，r10、r20操作目标通常为：
(1)在一级热解反应过程r10，碳氢粉料r10fs的粒径为0～6毫米，碳氢粉料r10fs选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程r20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤r10fs重量的1～12％；
二级热解反应过程r20的粉焦r20ps挥发分为3～25％；
一级热解反应过程r10的焦油产量为r10py、二级热解反应过程r2的焦油产量为r20py与，定义kr＝r20py/(r10py+r10py)，kr为0.05～0.50。
本发明，r10、r20操作目标一般为：
(1)在一级热解反应过程r10，碳氢粉料r10fs的粒径为0～6毫米，碳氢粉料chls选自高挥发分的低变质粉煤；
(3)二级热解反应过程r20产生的焦油蒸汽重量为新鲜粉煤r10fs重量的1～7％；
二级热解反应过程r20的粉焦r20ps挥发分为3～15％；
kr为0.05～0.30。
本发明，各步骤操作目标通常为：
(1)在一级热解反应过程r10，含碳氢元素粉料r10fs为粉煤；
一级热解反应过程r10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体r10ks为来自流化烧焦反应过程r50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程r10的操作条件为：反应时间0.1～10s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应温度为400～500℃；
第一固体热载体r10ks的重量与粉煤r10fs重量比值为1～30；
(2)在气固分离过程s10，脱尘一级热解煤气r10pv中固体含量低于50克/立方米；
(3)在二级热解反应过程r20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为460～700℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气v22v进行焦油蒸汽汽提，气提气v22v通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中；
进入二级热解反应过程r20的第二固体热载体sk2的重量与粉煤r10fs重量比值为0.3～10；
(4)在第二级热解反应气固产物的气固分离过程s20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，各步骤操作目标一般为：
(1)在一级热解反应过程r10，含碳氢元素粉料r10fs为低变质粉煤；
一级热解反应过程r10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体r10ks为来自流化烧焦反应过程r50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程r10的操作条件为：反应时间1.0～6s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为430～470℃；
第一固体热载体r10ks的重量与粉煤r10fs重量比值为3～15；
(2)在气固气固分离过程s10，一脱尘一级热解煤气r10pv中固体含量低于10克/立方米；
(3)在二级热解反应过程r20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～600℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气v22v进行焦油蒸汽汽提，气提气v22v通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中；
进入二级热解反应过程r20的第二固体热载体sk2的重量与粉煤r10fs重量比值为1.0～5；
(4)在第二级热解反应气固产物的气固分离过程s20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，各步骤操作目标较佳者为：
(1)在一级热解反应过程r10，含碳氢元素粉料r10fs为高挥发分的低变质粉煤；
一级热解反应过程r10，使用提升管流化床热解反应器，第一固体热载体r10ks为来自流化烧焦反应过程r50的高温氧化半焦；
一级热解反应过程r10的操作条件为：反应时间2.5～4s，提升管反应产物出口温度即一级热解反应过程终端反应为440～460℃；
第一固体热载体r10ks的重量与粉煤r10fs重量比值为6～10；
(2)在气固气固分离过程s10，脱尘一级热解煤气r10pv中固体含量低于4克/立方米；
(3)在二级热解反应过程r20的反应空间，设置2～12副人字挡板或环形挡板，二级热解反应过程的主热解段的温度为480～530℃；
二级热解段底部通入450～650℃气提气v22v进行焦油蒸汽汽提，气提气v22v通过半焦料层后向上流动并进入二级热解反应过程r20的二级热解煤气产物中；
进入二级热解反应过程r20的第二固体热载体sk2的重量与粉煤r10fs重量比值为2～3；
(4)在第二级热解反应气固产物的气固分离过程s20，二级热解煤气产物经过粗旋与顶旋之间的周隙进入顶旋离开二级热解反应空间，在顶旋内与第一热解反应气相产物即第一热解煤气混合进行气固分离。
本发明，一级热解反应过程r10使用的提升管流化床热解反应器r10e与二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e与流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e，可以组成组合设备。
本发明，一级热解反应过程r10使用的提升管流化床热解反应器r10e、二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e、流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e，可以组成组合设备。
本发明，二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e，流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e均为立式设备，从空间位置标高讲，其相互位置关系可以是：流化床烧焦反应器r50e的底部比二级热解器r20e的底部更低，二级热解器r20e排出的最终热解半焦依靠料位差流入流化床烧焦反应器r50e的底部。
本发明，二级热解反应过程r20使用的二级流化床热解反应器r20e，与流化烧焦反应过程r50使用的流化床烧焦反应过程r50e，可以组成同轴式组合设备；
同轴式指的是，二级热解反应器r20e、流化床烧焦反应器r50e为同轴式立式组合设备，从空间位置关系讲，其相互位置关系是：流化床烧焦反应器r50e的空间部分地包围着二级热解器r20e的空间；来自二级热解器r20e的底部空间的热解半焦通过立管和塞阀流入流化床烧焦反应器r50e的下部空间。
本发明，各反应步骤的操作压力通常为：
(1)一级热解反应过程r10的操作压力为：0.1～6.0mpa，以绝对压力计；
(3)二级热解反应过程r20的操作压力为：0.1～6.0mpa，以绝对压力计；
(5)流化烧焦反应过程r50的操作压力为：0.1～6.0mpa，以绝对压力计。
以下结合总体流程描述各步骤具体特征。
进入一级热解反应过程r10的粉煤fm即r10fs，通常为干燥后脱水粉煤，其水分重量通常低于10％、一般低于7％、较佳者低于5％。
进入一级热解反应过程r10的粉煤fm即r10fs，其粒度通常为0.00001～6毫米、一般为0.0001～3.5毫米、较佳者为0.001～2毫米。
进入一级热解反应过程r10的气提气r10fv，可以是任意一种温度、压力、组分组成等合适的气体，通常为水蒸气或氮气或不含氧气烟道气或净化脱油后的煤气或煤制合成气或半焦制合成气。
进入一级热解反应过程r10的第一固体热载体sk1，通常为来自流化床烧焦反应过程r50的高温氧化半焦，其重量流量与粉煤r10fs重量流量的比值，根据需要确定，通常为0.5～30、一般为3～15、较佳者为5～10。
一级热解反应过程r10，使用的一级热解反应器r10e的设备型式根据需要确定，通常使用提升管式一级热解反应器。
气固分离段s1，通常使用离心分离式气固分离设备元件，可以形成1级或2级或多级串联操作的气固分离系统。
一级热解煤气r10pv中固体含量通常低于50克/立方米、一般低于10克/立方米、较佳者低于4克/立方米。
二级热解反应过程r20，其设备型式根据需要确定，通常使用立式下流式沉降器r20e。
二级热解反应器底部的气提气，通常选择惰性气体如蒸汽或氮气或无氧气的烟道气或净化煤气循环气或其它惰性气体。
关于沉降器r20e结构，其工艺功能是形成流化床、最好是形成散式流化床即膨胀床，沉降器r20e的内部空间大体分为三段：上段为低气速的气体脱固空间、中段为气速适宜的二级热解主反应空间、下段为气提段。
上段为低气速的气体脱固空间，因此，需要降低来自下部热解主反应空间的煤气的截面流速，也就是说要求降低气体流速即需要扩大截面面积，因此，通常上段即气体脱固空间的径向截面积大于中段即二级热解主反应空间的径向截面积。
中段为气速适宜的二级热解主反应空间，在此，一级热解半焦发生二级热解反应释放出煤气、焦油蒸汽；在一级热解半焦从上而下穿过二级热解主反应空间的过程中，随着温度的升高，一级热解半焦逐步释放煤气、焦油蒸汽，二级热解主反应空间的底部排出的半焦的释放煤气、焦油蒸汽的能力已经很小。
在气提段，自底部进入二级热解反应器下部气提段的向上流动的气提气，通常通过气体分布器实现初期的均匀分布，由于该气体的作用是携带二级热解反应段底部半焦中包含的焦油气，因此，气提气的流量通常是较小的，从后续煤气加工利用角度讲气提气属于无效组分(水蒸气、氮气、烟气)或循环煤气，其数量应尽可能缩小，这样气提段的截面面积通常较小。实际上，气提段的截面面积通常小于二级热解主反应空间的截面面积。
排出气固分离系统s20的脱尘二级热解煤气s20v或r20pv中固体含量通常低于50克/立方米、一般低于10克/立方米、较佳者低于4克/立方米。
气提气v22v，可以是任意一种温度、压力、组分组成等合适的气体，通常为水蒸气或氮气或不含氧气烟道气或净化脱油后的煤气或煤制合成气或半焦制合成气。
流化床烧焦反应过程r50，流化床烧焦反应器r50e的设备型式根据需要确定，通常使用立式流化床烧焦反应器r50e。
根据需要，流化床烧焦反应过程r50，可以排出热氧化半焦r50ps产品或不排出热氧化半焦r50ps产品；排出的热氧化半焦r50ps可以通过间接换热器冷却回收热能后储存。
根据需要，流化床烧焦反应过程r50，可以设置循环氧化半焦物流r50rs取热器，循环氧化半焦物流r50rs通过间接换热器如蒸汽发生器外输热能冷却后返回流化床烧焦反应过程r50，此时，循环氧化半焦物流r50rs充当外输热能的热载体。
如图1所示，提升管式一级热解反应器，可以是上下同直径的圆柱体式提升管，可以是上部大直径圆柱体、中间过渡椎体、下部小直径圆柱体组成的不等径提升管，过渡椎体部位可以布置第二固体热载体sk2的分布器。
本发明的优点在于：
①分类排焦能够有效循环固体热载体中小颗粒ls的藏量和浓度，显著降低热解反应气固产物的脱尘负荷、降低热解焦油中固体含量，利于热解煤气后期加工过程的平稳操作，利于降低热解焦油的加工难度、提高其利用率；
②多种方案，供具体过程结合具体要求优选；
③适合新建装置或现有装置改造。