一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统，该系统包括分段式热处理单元、气体净化分离单元以及混合半焦活化单元；其中，分段式热处理单元使用的蓄热式下行床反应器包括煤热解区、焦油催化裂解区以及生物质热解区；煤热解区设置有粉煤入口和半焦出口，生物质热解区设置有生物质入口和生物质焦出口，焦油催化裂解区设置有热解混合气出口；气体净化分离单元包括热解混合气入口、合成气出口、飞灰出口以及二氧化碳出口；混合半焦活化单元包括高温混合半焦入口、二氧化碳入口、活性炭出口以及活化后二氧化碳出口。本实用新型专利技术的技术方案能充分利用热解气所携带的热量，并解决焦油利用困难问题，实现高温热解半焦的高效综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统
本技术涉及化工
，尤其涉及一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统。
技术介绍
煤热解是在一定的温度、绝氧环境下对煤进行加热，从而使煤中的挥发份分解，产生热解固体、热解气和焦油的过程，是实现煤炭分质梯级利用的关键步骤。但是，目前大多数处理粉煤的热解炉型，均以获得油品为目的，且热解油中含有大量的尘，造成热解油难以有效利用、价值不高；同时，热解产生的高温半焦和热解气中携带的热量也未得到充分利用，造成能量浪费。由此，现有技术存在热解气携带热量利用不充分、焦油利用困难以及半焦利用效率低的问题。
技术实现思路
面临上述技术问题，本技术旨在设计一种集煤热解、生物质热解和焦油催化裂解产生合成气为一体的热解装置，并将其与气体净化分离及混合半焦活化耦合，形成一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的方法和系统，以充分利用热解气所携带的热量，解决焦油利用困难问题，实现高温热解半焦的高效综合利用。为实现上述目的，本技术提出了一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统，包括分段式热处理单元、气体净化分离单元以及混合半焦活化单元；其中，所述分段式热处理单元使用的装置为蓄热式下行床反应器；所述蓄热式下行床反应器被隔热墙划分为左侧的煤热解区，以及右侧的焦油催化裂解区和生物质热解区；该反应器右侧被隔热插板阀划分为上部的所述焦油催化裂解区以及下部的所述生物质热解区；所述煤热解区设置有粉煤入口和半焦出口，所述生物质热解区设置有生物质入口和生物质焦出口，所述焦油催化裂解区设置有热解混合气出口；所述气体净化分离单元包括热解混合气入口、合成气出口、飞灰出口以及二氧化碳出口，所述热解混合气入口和所述热解混合气出口相连；所述混合半焦活化单元包括高温混合半焦入口、二氧化碳入口、活性炭出口以及活化后二氧化碳出口，所述高温混合半焦入口和所述半焦出口、所述生物质焦出口、所述飞灰出口均相连，所述二氧化碳入口与所述二氧化碳出口相连。进一步地，所述系统还包括原煤预处理单元，所述原煤预处理单元包括依次连接的中低阶煤破碎装置、中低阶煤中间储仓和中低阶粉煤螺旋输送装置，所述中低阶粉煤螺旋输送装置与所述粉煤入口相连。具体地，所述蓄热式下行床反应器设置有多层蓄热式辐射管，所述辐射管位于所述煤热解区和所述焦油催化裂解区。任一层所述辐射管沿所述反应器水平方向均匀分布，且所述多层蓄热式辐射管沿所述反应器的竖直方向上下分布。进一步地，所述煤热解区还设置有防爆口。具体地，所述隔热墙设置在所述蓄热式下行床反应器横向宽度的2/3处并垂直贯穿于该反应器内。所述隔热插板阀设置在所述蓄热式下行床反应器右侧区垂直方向的1/3处。具体地，所述隔热墙设置有连通构件，所述连通构件设置在所述隔热墙纵向下部。所述隔热插板阀上设置有连通件，所述连通件设置在所述隔热插板阀的中间。具体地，所述生物质入口设置在隔热插板阀下方的侧壁上。进一步地，所述焦油催化裂解区设置有催化床层，所述催化床层设置有生物质焦入口和催化剂出口，所述生物质焦入口和所述生物质焦出口相连。具体地，所述气体净化分离单元包括旋风分离器和PSA吸附分离装置，所述旋风分离器和PSA吸附分离装置连接。其中，所述热解混合气入口和所述飞灰出口均设置在所述旋风分离器上，所述合成气出口以及所述二氧化碳出口均设置在所述PSA吸附分离装置上。采用本技术的技术方案有如下优点：(1)充分利用煤热解与生物质热解的温度差，采取分段式热处理方式，将煤热解产生的荒煤气作为生物质热解的热源，在冷却煤热解产物的同时完成生物质热解，不仅充分利用荒煤气的热量，而且使得生物质变废为宝，获取油气产品；(2)采用分段式蓄热式下行床作为煤粉与生物质的热解装置，采用内置外热的加热方式，辐射管置于炉膛内部，而加热载体与热解物料隔绝，所得油气与加热介质隔离，热解气品质高；(3)将生物质热解产生的生物质焦进行自循环，作为焦油裂解的催化剂，降低催化剂成本且不掺入其它物质，实现系统资源的合理配置，(4)充分利用混合半焦比表面积大的优势，将粉煤热解与生物质热解产生的混合半焦用作制备活性炭的原料，实现混合半焦的综合高效利用；(5)将煤与生物质热解产生的热解混合气进行分离获得富氢还原气及二氧化碳，并将二氧化碳用作混合半焦制备活性炭的活化剂，实现自身系统的资源整合利用；(6)热解产生的半焦及热解混合气均在高温下直接利用，充分利用了气固产物所携带的热量，提高整个系统的热效率。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明图1为本技术的煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统示意图；1-原煤预处理单元，2-分段式热处理单元，3-气体净化分离单元，4-混合半焦活化单元；11-中低阶煤破碎装置，12-中低阶煤中间储仓，13-中低阶粉煤螺旋输送装置；21-隔热墙，22-连通构件，23-隔热插板阀，24-连通件，25-催化床层，26-煤热解区，27-生物质热解区，28-焦油催化裂解区；200-防爆口，201-粉煤入口，202-半焦出口，203-生物质入口，204-生物质焦出口，205-生物质焦入口，206-热解混合气出口；31-热解混合气入口，32-合成气出口，33-飞灰出口，34-二氧化碳出口，35-旋风分离器，36-PSA吸附分离装置；41-高温混合半焦入口，42-二氧化碳入口，43-活性炭出口，44-活化后二氧化碳出口。图2为本技术的煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本技术的限制。本技术旨在设计一种集煤热解、生物质热解和焦油催化裂解为一体的热解装置，并根据热解产品的特性，将上述热解技术与半焦活化制备活性炭技术耦合，形成一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的方法和系统，以实现热解焦油的催化裂解及高温热解半焦的高效综合利用。为此，本技术提出了一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的的系统，参见图1，该系统包括分段式热处理单元2、气体净化分离单元3以及混合半焦活化单元4；其中，所述分段式热处理单元2使用的装置为蓄热式下行床反应器；所述蓄热式下行床反应器被隔热墙21划分为左侧的煤热解区26，以及右侧的焦油催化裂解区28和生物质热解区27；该反应器右侧被隔热插板阀23划分为上部的所述焦油催化裂解区28以及下部的所述生物质热解区27；所述煤热解区26设置有粉煤入口201和半焦出口202，所述生物质热解区27设置有生物质入口203和生物质焦出口204，所述焦油催化裂解区28设置有热解混合气出口206；所述气体净化分离单元3包括热解混合气入口31、合成气出口32、飞灰出口33以及二氧化碳出口34，所述热解混合气入口31和所述热解混合气出口206相连；所述混合半焦活化单元4使用的装置是活化室，其包括高温混合半焦入口41、二氧化碳入口42、活性炭出口43以及活化后二氧化碳出口44，所述高温混合半焦入口41通过保温密闭输送系统分别与和所述半焦出口202本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统，包括分段式热处理单元、气体净化分离单元以及混合半焦活化单元；其中，所述分段式热处理单元使用的装置为蓄热式下行床反应器；所述蓄热式下行床反应器被隔热墙划分为左侧的煤热解区，以及右侧的焦油催化裂解区和生物质热解区；该反应器右侧被隔热插板阀划分为上部的所述焦油催化裂解区以及下部的所述生物质热解区；所述煤热解区设置有粉煤入口和半焦出口，所述生物质热解区设置有生物质入口和生物质焦出口，所述焦油催化裂解区设置有热解混合气出口；所述气体净化分离单元包括热解混合气入口、合成气出口、飞灰出口以及二氧化碳出口，所述热解混合气入口和所述热解混合气出口相连；所述混合半焦活化单元包括高温混合半焦入口、二氧化碳入口、活性炭出口以及活化后二氧化碳出口，所述高温混合半焦入口和所述半焦出口、所述生物质焦出口、所述飞灰出口均相连，所述二氧化碳入口与所述二氧化碳出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种煤粉和生物质热解制备还原气和活性炭的系统，包括分段式热处理单元、气体净化分离单元以及混合半焦活化单元；其中，所述分段式热处理单元使用的装置为蓄热式下行床反应器；所述蓄热式下行床反应器被隔热墙划分为左侧的煤热解区，以及右侧的焦油催化裂解区和生物质热解区；该反应器右侧被隔热插板阀划分为上部的所述焦油催化裂解区以及下部的所述生物质热解区；所述煤热解区设置有粉煤入口和半焦出口，所述生物质热解区设置有生物质入口和生物质焦出口，所述焦油催化裂解区设置有热解混合气出口；所述气体净化分离单元包括热解混合气入口、合成气出口、飞灰出口以及二氧化碳出口，所述热解混合气入口和所述热解混合气出口相连；所述混合半焦活化单元包括高温混合半焦入口、二氧化碳入口、活性炭出口以及活化后二氧化碳出口，所述高温混合半焦入口和所述半焦出口、所述生物质焦出口、所述飞灰出口均相连，所述二氧化碳入口与所述二氧化碳出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括原煤预处理单元，所述原煤预处理单元包括依次连接的中低阶煤破碎装置、中低阶煤中间储仓和中低阶粉煤螺旋输送装置，所述中低阶粉煤螺旋输送装置与所述粉煤入口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热式下行床反应器设置有多层蓄热式辐射管，所述辐射管位于所述煤热解区...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维娜，丁力，董宾，路丙川，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11