CN102010731B - 一种煤热解工艺 - Google Patents
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Abstract
一种煤的热解工艺，其特征在于包括如下步骤：首先选取原料煤，放入外热式回转炉，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为20-100℃/min，至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处。
Description
技术领域
本发明涉及一种热解工艺，尤其涉及一种煤热解工艺。
背景技术
煤的热解，也称煤的干馏或热分解。煤的热解作为一种单独的加工方法，是将煤在隔绝空气的条件下加热，煤在不同温度下发生一系列的物理变化和化学反应的复杂过程，其产物主要是煤气、焦油、粗苯和焦炭或半焦。按其加热终温的不同，可分为：低温(500-700℃)、中温(700-1000℃)和高温(1000-1200℃)热解。
与煤的液化和气化过程相比，其加工条件温和，投资少，生产成本低。适于低温热解的煤一般为低阶煤，包括褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤。我国的低阶煤储量较大，约占全部煤的42％以上，因此，低温热解技术可以有效的利用我国的资源，并且可以减少燃煤造成的环境污染。
在煤的热解反应过程中，加热速度和供热条件对产品产率和组成有很大的影响，另外，煤的块度对热解产物也有一定的影响，一般煤的块度增加，焦油产率降低。现有的煤热解工艺一般采用直立式炉，其要求原料煤为块煤，限制了粉料煤的应用，并且现有的热解反应，尤其是外热式反应，其热量一般需要燃烧室供给，无形中增大了热解工艺的生产成本，且工艺较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤的热解工艺，具有生产成本低、加热速度快、煤的转化率大幅提高，并且煤焦油产率增加的优点。
其具体技术方案如下：
一种煤的热解工艺，包括如下步骤：首先选取原料煤，放入外热式回转炉，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为20-100℃/min，至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处。
所述炉体内原料煤的量占炉体总体积的1/5～1/3，保证原料煤在炉内可以充分的翻转。
所述的原料煤为褐煤、长焰煤、不粘结煤或弱粘结煤。
所述炉体外壁可以选用任何耐热且导热系数较小的材料，如轻质耐火保温砖或全纤维结构构成，保证热量不会散发到炉体外部，所述的轻质耐火保温砖可以是磷酸盐砖、镁铬砖等，所述的全纤维结构可以由陶瓷纤维、硅酸铝纤维等构成；所述内壁可以选用任何耐热且导热系数较高的材料，如陶瓷或各种金属材料，可以是不锈钢、铜等，保证热量可以很好的经内壁传入炉内的煤层。
在煤热解初期，即温度在小于300℃时，所述的加热速度优选为20-60℃/min；在煤热解中期，即温度在300-450℃时，所述的加热速度优选为50-70℃/min；在煤热解后期，即温度在451-700℃时，所述的加热速度优选为70-100℃/min。
与现有技术相比，本发明的煤热解工艺具有如下特点：
1)采用变化的加热速度，初期加热速度较慢，煤质在低温区间受热时间长，热解反应的选择性较强，初期热解使煤分子中较弱的键断开，发生了平行的和顺序的热缩聚反应，形成了热稳定性好的结构；在高温阶段分解少，当采用快速加热时，相应的结构分解多；
2)采用外热式回转炉作为热解装置，克服了直立式炉仅能热解块煤的缺陷，使得煤的转化率和焦油产率大幅提高；
3)采用循环煤气作为加热介质，大大节省了生产成本，并且使工艺得到简化。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。
实施例1
选取内蒙古褐煤，放入外热式回转炉内，直至原料煤的量占炉体总体积的1/5，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，使其对炉体内的煤进行热解；通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为30℃/min，当温度升至300℃时，调整加热速度为50℃/min，当温度升至450℃时，调整加热速度为100℃/min至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处，其中煤焦油产率为20.8％。
所述炉体外壁由轻质耐火保温砖或全纤维结构构成，所述的轻质耐火保温砖是磷酸盐砖、镁铬砖等，所述的全纤维结构由陶瓷纤维、硅酸铝纤维等构成；所述内壁选用陶瓷或各种金属材料，其为不锈钢、铜等。
实施例2
选取大同弱粘煤，放入外热式回转炉内，直至原料煤的量占炉体总体积的1/3，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，使其对炉体内的煤进行热解；通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为20℃/min，当温度升至300-450℃时，调整加热速度为60℃/min，当温度升至450℃以上时，调整加热速度为80℃/min至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处，其中煤焦油产率为21.5％。
其余同实施例1。
实施例3
选取神府长焰煤，放入外热式回转炉内，直至原料煤的量占炉体总体积的1/3，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，使其对炉体内的煤进行热解；通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为60℃/min，当温度升至300-450℃时，调整加热速度为70℃/min，当温度升至450℃以上时，调整加热速度为90℃/min至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处，其中煤焦油产率为22.0％。
其余同实施例1。
实施例4
选取内蒙古不粘结煤，放入外热式回转炉内，直至原料煤的量占炉体总体积的1/4，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，使其对炉体内的煤进行热解；通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为40℃/min，当温度升至300-450℃时，调整加热速度为60℃/min，当温度升至450℃以上时，调整加热速度为70℃/min至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处，其中煤焦油产率为20.3％。
其余同实施例1。
实施例5
选取内蒙古褐煤，放入外热式回转炉内，直至原料煤的量占炉体总体积的1/4，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，使其对炉体内的煤进行热解；通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为50℃/min，当温度升至300-450℃时，调整加热速度为65℃/min，当温度升至450℃以上时，调整加热速度为85℃/min至炉内温度达到650℃-700℃，煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处，其中煤焦油产率为21.2％。
其余同实施例1。
对比例
选取内蒙古褐煤，放入直立式炉内，通过燃烧室产生的热量对煤层进行加热热解，在温度为550℃，常压下反应85min，生成煤焦油和氢气，冷却后，分离煤焦油和氢气，其中煤焦油产率为15.6％。
Claims (7)
1.一种煤的热解工艺，其特征在于包括如下步骤：首先选取原料煤，放入外热式回转炉，所述回转炉的炉体包括外壁和内壁两层，然后向所述外壁和内壁之间的空间通入循环煤气，通过控制所述循环煤气的通入量将升温速度控制为20-100℃/min，至炉内温度达到650℃-700℃；即温度在小于300℃时，所述的加热速度为20-60℃/min；在煤热解中期，即温度在300-450℃时，所述的加热速度为50-70℃/min；在煤热解后期，即温度在451-700℃时，所述的加热速度为70-100℃/min；煤层在此温度下进行热解反应直至反应完全后收集热解产物，分离煤焦油和氢气后，将煤气循环至循环煤气入口处。
2.根据权利要求1所述的煤的热解工艺，其特征在于所述炉体内原料煤的量占炉体总体积的1/5～1/3。
3.根据权利要求1所述的煤的热解工艺，其特征在于所述的原料煤为褐煤、长焰煤、不粘结煤或弱粘结煤。
4.根据权利要求1所述的煤的热解工艺，其特征在于所述炉体外壁选用轻质耐火保温砖或全纤维结构，所述内壁由陶瓷或金属材料构成。
5.根据权利要求4所述的煤的热解工艺，其特征在于所述轻质耐火保温砖为磷酸盐砖或镁铬砖。
6.根据权利要求4所述的煤的热解工艺，其特征在于所述全纤维结构由陶瓷纤维、硅酸铝纤维构成。
7.根据权利要求4所述的煤的热解工艺，其特征在于所述金属材料包括不锈钢、铁或铜。
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