采用煤-煤氣微波共熱解生產蘭炭、焦油和煤氣的方法技術

一種采用煤-煤氣微波共熱解生產蘭炭、焦油和煤氣的方法，利用防爆氣泵將微波熱解煤產生的富氫煤氣部分循環通入熱解反應器中，與低變質煤在微波熱解爐中共熱解反應，熱解過程中，煤氣分別經過多級吸收冷卻器，得到大部分焦油，后通入電捕焦油收塵器中進一步分離出其中的焦油，煤氣再進入集氣柜中，其中一部分循環返回參與共熱解反應，一部分輸送出本系統供其他系統利用，熱解反應完成后，熱解反應器中的固體產物就是蘭炭產品，本發明專利技術方法工藝簡單，裝置易實現，極大地降低了加氫熱解的成本，蘭炭質量、焦油質量、產量高，煤氣成分較優，生產速度快，煤分級利用率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于能源
，具體涉及一種。
技術介紹
我國是一個富煤、缺油、少氣的國家，煤炭產量約占總能源產量的70%左右；而在煤炭資源中，低變質煤占40%以上。低變質煤通過中低溫干餾工藝生產蘭炭、煤焦油和干餾煤氣等產品，可使煤炭增值3倍以上。蘭炭生產工業從70年代末發展至今，已有30多年的歷史，相繼經歷了由小到大、由亂散到集中、由土辦法到機械化、由污染嚴重到清潔生產、由單一產業鏈到循環經濟產業鏈初具規模的發展過程。由于蘭炭產業產品用途廣泛，市場前 景廣闊，截止“十一五”末，我國蘭炭產業產能已達到4500萬噸，“十二五”期間規劃產能將達到6000-8000萬噸，工業總產值將達1500-2000億元。低變質煤是指從煤化角度分類，變質程度較低、成煤年代較晚的煤，其揮發分含量一般較高，包括長焰煤、不粘煤和弱粘煤等。目前，國內以侏羅紀不粘結煤、弱粘結煤、長焰煤等低變質煤熱解生產蘭炭，已發展了多種類型的熱解工藝，例如多段回轉爐(MRF)熱解工藝、固體熱載體快速熱解工藝、以流化床熱解為基礎的循環流化床熱電多聯產工藝、焦載熱流化床熱解及半焦連續氣化工藝、SJ內熱式低溫干懼工藝等。當前，低變質煤熱解主流工藝采用的是煤氣與空氣混合燃燒直接加熱的傳統方法，存在的主要問題是生產周期長，原料受限，煤焦油產率低，煤耗高，煤氣中氮含量高、有價成分含量低、熱值低，難以高效利用，環境污染嚴重。為此，煤熱解生產蘭炭技術必須向高效、節能降耗、環境友好、循環經濟產業鏈方向發展。煤的加氫熱解技術是煤炭資源高效、潔凈轉化利用的一條重要途徑，它可使煤炭中多組分得到合理利用，增加液體燃料的收率，提高煤炭的綜合經濟效益。但傳統的加氫熱解工藝模式是將氫氣作為循環熱載體與煤共熱解，由于制H2過程價格昂貴，成本高，加之氣體凈化、分離及循環過程設備費用高，投資大，使煤加氫熱解工藝在經濟上阻力很大，尋求廉價氫源是煤加氫熱解工藝發展的基礎。微波加熱是目前研究開發的一種新型加熱技術，其原理主要是利用頻率在300-3000千兆赫的電波在快速變化的高頻電磁場作用下，被加熱介質物料中的水分子極性取向將隨著外電場的變化而變化，造成分子的運動相互摩擦效應，此時微波場的場能轉化為介質內的熱能，使物料溫度迅速升高。微波加熱由于加熱速度快、加熱均勻、節能高效的特點，目前已經在工農業和高科技領域內得到越來越廣泛的應用。采用微波加熱對低變質煤進行熱解已有研究報道，其加熱效率高、反應速度快，煤氣熱值高，氫含量高，氮含量低，煤處理過程清潔、無污染等突出優勢，已引起蘭炭產業升級換代新技術研究開發人員的普遍關注O
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種，該方法極大地降低了加氫熱解的成本，生產蘭炭速度快，蘭炭質量好，焦油收率高，特別是焦油中輕質油含量高，煤氣成分較優，是一種低變質煤高效分級利用的新技術。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為一種，利用防爆氣泵將微波熱解煤產生的富氫煤氣部分循環通入熱解反應器中，與低變質煤在微波熱解爐中共熱解，其反應條件是微波頻率是O. 3 300GHz，溫度300 800°C，壓力O. I 2. OMPa，煤氣空速10 10000mL/g -h,反應時間5 60min，整個熱解過程中，煤氣分別經過一級和二級吸收冷卻器，得到大部分焦油，后通入電捕焦油收塵器中進一步分離出其中的焦油，煤氣再進入集氣柜中，其中一部分循環返回參與共熱解反應，一部分輸送出本系統供其他系統利用，熱解反應完成后，殘留在熱解反應器中的固體即蘭炭產品。 所述富氫煤氣是微波熱解煤時自身生成的富氫煤氣。所述的與低變質煤共熱解時的煤氣，可以是微波熱解煤時自身生成的富氫煤氣，也可以利用其他富氫或者富含甲烷的混合氣，例如焦爐煤氣、高爐煤氣、煤層氣、天然氣、液化石油氣、油頁巖熱解煤氣、煤液化殘渣再熱解煤氣等。所述熱解反應器為間歇式熱解反應器或者連續式熱解反應器。本專利技術可采用單臺微波熱解裝置進行生產，或者采用多臺微波熱解裝置并聯生產。為進一步提高焦油產率，在熱解中使用包含有Mo、La、Ni、Zn、Co、Fe、W和Cr中的其中一種或多種活性物質組成的催化劑。本專利技術同時提供了一種實現所述生產蘭炭、焦油和煤氣方法的裝置，其包括帶反應器3的微波熱解爐1，反應器3中通過管道接一級吸收冷卻器4，一級吸收冷卻器4頂端出口接位于循環冷卻器5中的二級吸收冷卻器6，二級吸收冷卻器6的頂端出口接電捕焦油收塵器7，電捕焦油收塵器7出口接三通管8，三通管8的一個出口豎直朝下，為焦油出口，另一個出口水平接入集氣柜9，集氣柜9頂端出口通過循環煤氣進氣管12回接至反應器3中，集氣柜9頂端出口另接單獨的煤氣出口管16。所述反應器3中設置有熱電偶11，熱電偶11接程序控溫儀10。所述循環煤氣進氣管12上設置有回路閥門13和防爆氣泵14。所述反應器3外設置有陶瓷保溫套2。相比于現有技術，本專利技術的有益效果是充分利用了煤氣中的富氫(或者甲烷)成分，與煤在微波加熱條件下產生共熱解反應，得到了高質量、高收率焦油，高質量煤氣，質量穩定的蘭炭產品。該過程不僅大大降低了加氫熱解的成本，同時不需要通入空氣，極大地減少了熱解煤氣中的氮含量，煤氣利用價值大為增加；而且采用微波加熱，速度快，效率高，充分實現了節能減排，提高了煤的分級利用率。附圖說明附圖是本專利技術裝置結構示意圖。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術做進一步詳細說明。本專利技術采用附圖所示裝置，該裝置包括帶反應器3的微波熱解爐1，反應器3中通過管道接一級吸收冷卻器4，一級吸收冷卻器4頂端出口接位于循環冷卻器5中的二級吸收冷卻器6，二級吸收冷卻器6的頂端出口接電捕焦油收塵器7，電捕焦油收塵器7出口接三通管8，三通管8的一個出口豎直朝下，為焦油出口，另一個出口水平接入集氣柜9，集氣柜9頂端出口通過循環煤氣進氣管12回接至反應器3中，集氣柜9頂端出口另接單獨的煤氣出口管16，反應器3中設置有熱電偶11，熱電偶11接程序控溫儀10，反應器3外設置有陶瓷保溫套2。循環煤氣進氣管12上設置有回路閥門13和防爆氣泵14，而煤氣出口管16上設置出氣閥門15。實施例一 所選煤種為陜西神木煤，其工業分析和元素分析見表I。稱取粒度為I 3cm的煤樣40g，置于反應器3中，利用程序控溫儀10控制熱電偶11加熱，反應條件為微波頻率是O.3 300GHz，終溫700°C，壓力O. 12MPa，循環煤氣流速lOmL/min，反應時間40min。反應結束后，蘭炭產率57. 9%，焦油產率12. 7%，蘭炭產品分析結果見2。表I神木煤分析結果(％ )權利要求1.一種，其特征在于，利用防爆氣泵將微波熱解煤產生的富氫煤氣部分循環通入熱解反應器中，與低變質煤在微波熱解爐中共熱解，其反應條件是微波頻率是O. 3 300GHz，溫度300 800°C，壓力O. I 2. OMPa,煤氣空速10 10000mL/g · h，反應時間5 60min，整個熱解過程中，煤氣分別經過一級和二級吸收冷卻器，得到大部分焦油，后通入電捕焦油收塵器中進一步分離出其中的焦油，煤氣再進入集氣柜中，其中一部分循環返回參與共熱解反應，一部分輸送出本系統供其他系統利用，熱解反應完成后，殘留在熱解反應器中的固體即蘭炭產品。2.根據權利要求I所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用煤？煤氣微波共熱解生產蘭炭、焦油和煤氣的方法，其特征在于，利用防爆氣泵將微波熱解煤產生的富氫煤氣部分循環通入熱解反應器中，與低變質煤在微波熱解爐中共熱解，其反應條件是：微波頻率是0.3～300GHz，溫度300～800℃，壓力0.1～2.0MPa，煤氣空速10～10000mL/g·h，反應時間5～60min，整個熱解過程中，煤氣分別經過一級和二級吸收冷卻器，得到大部分焦油，后通入電捕焦油收塵器中進一步分離出其中的焦油，煤氣再進入集氣柜中，其中一部分循環返回參與共熱解反應，一部分輸送出本系統供其他系統利用，熱解反應完成后，殘留在熱解反應器中的固體即蘭炭產品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周軍，蘭新哲，趙西成，宋永輝，張秋利，吳雷，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：