煤热解主要装置和技术.docx
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煤热解主要装置和技术
煤热解主要装置和技术
（一）干馏
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72 更新时间：
2010-08-05
（一）鲁奇鲁尔煤气公司法（LurgiRuhrgas）
1．工艺简介
该法是由LurgiGmbH公司（联邦德国）和RuhrgasAG公司（美国）开发研究的，其工艺流程见图1－1。
粒度小于5mm的煤粉与焦炭热载体混合之后，在重力移动床直立反应器中进行干馏。
产生的煤气和焦油蒸气引至气体净化和焦油回收系统，循环的焦炭部分离开直立炉用风动输送机提升加热，与废气分离后作为热载体再返回到直立炉。
在常压下进行热解得到热值为26～32MJ／m3的煤气、半焦以及煤基原油，后者是焦油产品经过加氢制得。
2．开发应用状况
此工艺过程在日处理能力12t煤的装置上已经掌握，并建立了日处理250t煤的试验装置以及日处理800t煤的工业装置。
（二）大连理工大学固体热载体干馏新技术
1．工艺简介
大连理工大学郭树才等人开发的固体热载体干馏新技术主要实验装置有混合器、反应槽、流化燃烧提升管、集合槽和焦油冷凝回收系统等。
原料煤粉碎干燥后加入原料槽。
干馏产生的半焦为热载体，存于集合槽，煤和半焦按一定的焦煤比分别经给料器进入混合器。
由于混合迅速而均匀，物料粒度小，高温的半焦将热量传给原料粒子，加热速度很快，煤即发生快速热分解。
由于煤粒热解产生的挥发物引出很快，二次热解作用较轻，故新法干馏煤焦油产率较高。
经混合器混匀的物料进入反应槽，在此完成干馏过程，析出干馏气态产物，即挥发产物。
反应槽固态产物半焦经给料器进入燃烧器。
半焦或加入的燃料与预热的空气进行燃烧，使半焦达到热载体规定的温度，在提升管中被提升到一级旋风分离器，半焦与烟气分离。
热半焦自一级旋风分离器人集合槽，作为热载体循环。
多余的半焦经排料槽作为干馏产物外送。
烟气在二级旋风分离器除尘后外排。
干馏气态产物自反应槽导出后，经过除尘器、空冷器和水冷器析出焦油和水。
煤气经干燥脱去水分，在－30℃左右条件下进行冷冻，回收煤气中的汽油。
净煤气经抽气机及计量后送出。
2．开发应用状况
已完成多种油页岩、南宁褐煤、平庄褐煤和神府煤的10kg／h的试验室实验，在内蒙古平庄煤矿进行了能力为150t／d的褐煤固体热载体热解的工业性实验并建成5．5万t／a的工业示范厂。
（三）COED法
1．工艺简介
该工艺由美国FMC和OCR联合开发，采用低压、多段、流化床煤干馏工艺流程见图1－2。
平均粒度为0．2mm的原料，顺序通过四个串联的反应器，其中第一级反应器起煤的干燥和预热的作用，在最后一级反应器中，用水蒸气和氧的混合物对中间反应器中产生的半焦进行部分气化。
气化产生的煤气作为热解反应器和干燥器的热载体和流化介质。
借助于固相和气相逆流流动，使反应区根据煤脱气程度的要求提高温度，有力地控制热解过程的进行。
热解在压力35～70kPa下进行。
最终产品为半焦、中热值（15～18MJ／m3）煤气以及煤基原油，后者是用热解液体产品在压力17～21MPa下催化（Ni－Mo）加氢制得的。
2．开发应用状况
该工艺已有日处理能力36t煤的中间装置，并附有油加工设备。
（四）CSIRO工艺
1．工艺简介
澳大利亚的CSIRO于20世纪70年代中期开始研究用快速热解煤的方法以获取液体燃料，先后建立了1g／h，100g／h，20kg／h三种不同规模的试验装置，对多种烟煤、次烟煤、褐煤进行了热解试验。
该工艺采用氮气流化的沙子床为反应器，将细粉碎的煤粒（＜0．2mm）用氮气喷入反应器的沙子床中，加热速度约为104℃／s，热解反应的主要过程约在1s内完成。
另外对热解焦油也进行了结构分析，并用几种不同类型的反应器进行了焦油加氢处理的研究。
2．开发应用状况
近期在试验室开发具有最大液体产率的工艺方法，并建成23kg／h处理煤、用空气或本工艺的循环气作为流化介质进行干馏的中试厂。
（五）美国钢铁公司洁净焦炭法
1．工艺简介
洁净焦炭工艺采用热解和加氢平行运行的方法以生产冶金焦、焦油、油品、有机液体和气体。
在ERDA支持下已经建立了实验PDU，并进行了试验。
该工艺的热解是在竖立二段流化床内进行的。
煤经洗选后，一部分在流化床内于富氢和基本无硫的循环煤气存在的情况下进行热解，煤中的硫大部分脱除，产生的半焦用本工艺生产的焦油作为黏结剂压制成型，型块经过改质和燃烧，生产出坚硬、低硫的冶金焦和富氢气体。
另一部分煤首先和本工艺生产的载体油混合制成浆，然后在21～28MPa和482℃条件下进行非催化加氢，最后把从残渣中分出的液体和气体加工成液体燃料、化工原料和油，油返回本工艺。
其工艺流程见图1－3。
2．开发应用状况
已建成一座处理能力为227kg／d的实验性PDU，该装置包括干馏脱硫器、煤加氢装置和煤预氧化装置。
（六）Garrett法（西方研究公司热解法）
1．工艺简介
Garrett法是美国西方研究公司研究开发的。
将粉碎至0．1mm的煤粉，在常压气流床反应器中进行热解（见图1－4）。
该工艺是为生产液体和气体燃料以及适于作动力锅炉的燃料设计的，其依据是短停留时间快速干馏能获得较高的焦油产率。
热载体是用经空气加热的自产循环半焦。
热解在几分之一秒内发生，停留时间小于2s，因而挥发物二次裂解最小，液体产率高。
在577℃，焦油产率高达35％（质量）。
在气流床反应器中，流化介质是利用炭化后的煤气，经分离出热解半焦和液体产品之后返回到循环系统中。
液体产品进行加氢制成煤基原油。
此外还得到半焦和发热量22～24MJ／m3的中热值煤气。
2．开发应用状况
此工艺已建成日处理3．6t煤的中间装置并在宽范围条件下进行条件实验。
（七）Toscoal法
1．工艺简介
Toscoal方法是美国油页岩公司（OilShalecorp）和RockyFlats研究中心开发的。
预先制备并预热的煤送入回转炉中（图1－5），在此与赤热的瓷球热载体接触而发生热解。
热解产品引至气体净化和碳氢化合物回收系统。
瓷球与半焦在机械分离器中分离后，用一部分自产干镏煤气燃烧的热量直接加热，然后作为循环固体热载体再回到回转炉中。
加热瓷球之后的废气用于煤的预热。
工艺的产品为半焦、油和热值为22MJ／m3的煤气。
2．开发应用状况
此工艺已在1976年建成的日处理25t煤的中间装置上实验成功，1982年兴建日处理能力6．6万吨煤的工业装置。
（八）日本的煤炭快速热解法
1．工艺简介
该方法是将煤的气化和热解结合在一起的独具特色的热解技术。
它可以从高挥发分原料煤中最大限度地获得气态（煤气）和液态（焦油和苯类）产品。
其工艺流程见图1－6。
原料煤经干燥，并被磨细到有80％小于0．074mm后，用氮气或热解产生的气体密相输送，经加料器喷入反应器的热解段。
然后被来自下段半焦化产生的高温气体快速加热，在600～950℃和0．3MPa下，于几秒内快速热解，产生气态和液态产物以及固体半焦。
在热解段内，气态与固态产物同时向上流动。
固体半焦经高温旋风分离器从气体中分离出来后，一部分返回反应器的气化段与氧气和水蒸气在1500～1650℃和0．3MPa下发生气化反应，而为上段的热解反应提供热源；其余半焦经换热器回收余热后，作为固体半焦产品。
从高温旋风分离器出来的高温气体中含有气态和液态产物，经过一个间接式换热器回收余热，然后再经脱苯、脱硫、脱氨以及其他净化处理后，作为气态产品。
间接式换热器采用油作为换热介质，从煤气中回收的余热用来产生蒸汽。
煤气冷却过程中产生的焦油和净化过程中产生的苯类作为主要液态产品。
2．开发应用状况
先建了7t／d的工艺开发实验装置，后于1996年设计了原料煤处理能力为100t／d的中试装置，1999年～2000年建成并投入试运转和实验运行。
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