多级流化床除尘热解反应器及热解与除尘耦合方法技术

本发明专利技术涉及一种多级流化床除尘热解反应器及热解与除尘耦合方法，包括反应器筒体，在反应器筒体内最上部设置有流化换热床，最下部设置有吹灰分离床，在流化换热床与吹灰分离床之间形成热解腔，在热解腔内设置有至少1层热解床，在流化换热床的底部设置多级旋风分离器，流化换热床与最上层的热解床之间通过一级溢流通道连通，热解床与吹灰分离床之间通过二级溢流通道连通，本发明专利技术将多级热解床叠加热解来减少载气量并增加停留时间，同时将高温荒煤气经多级旋风子除尘，之后再与低温颗粒煤进行热交换，使高温荒煤气的重质分子附着在煤的表面可将荒煤气夹带的细煤粉裹挟在粒煤上，实现荒煤气的精除尘，大大提高荒煤气的除尘效率，提高产品煤焦油品质，同时可利用吹灰后的高温半焦颗粒对荒煤气进一步除尘。

Multistage fluidized bed dedusting reactor and coupling method of pyrolysis and dedusting

【技术实现步骤摘要】
多级流化床除尘热解反应器及热解与除尘耦合方法
本专利技术属于煤化工处理
，具体涉及一种多级流化床除尘热解反应器。
技术介绍
高挥发份烟煤和褐煤热解是煤炭梯级分质利用的重要途径，是洁净煤化工技术，煤热解装置投资少，能耗低，热效率高，耗水少、碳排放少，有着广泛的市场前景和较好的经济效益。根据煤粒度不同采用的热解工艺也不同，同一粒径的煤也有不同的热解工艺，在众多热解工艺中，流化床热解传质传热效果好，但载气量大，对后续除尘带来更大的压力，使本来就难于除尘的高温荒煤气更难于应对，同时单级流化床热解停留时间短，无法对较大的颗粒进行热解，需要将煤破碎到更小的颗粒，热量的梯级利用也不近合理。高温荒煤气煤焦油的大分子会缩合积碳，降温后煤焦油就会析出，现在普遍采用旋风除尘器在高温下粗除尘，但达不到除尘的精度，还有部分细尘在冷凝时进入煤焦油中，造成煤焦油后续无法进一步加工利用。有些采用后续精除尘工艺，但由于再生系统太复杂难于长周期运行。北京雷浩环保能源技术有限公司申请号为201520499924.0的一种流化床煤热解的系统专利，采用多层流化床反应器，实现了流化反应器气化和流化床反应器内热解过程耦合，但该专利技术并未就热解采用多级流化床缩小单级流化床的面积来减少流化载气量，并对荒煤气的余热利用，而且在除尘方面只采用旋风分离器进行粗除尘，对于小于10um的细尘无法通过旋风分离器除去，因此，对煤焦油的含尘问题并未得到很好的解决，在煤焦油精除尘效率难以保证。
技术实现思路
为了克服现有技术的流化床反应器所存在不足，本专利技术提供了一种将热解与除尘耦合且载气量大、流化除尘效果好、能耗小的多级流化床除尘热解反应器。本专利技术所采用的技术方案是：该多级流化床除尘热解反应器，包括反应器筒体41，在反应器筒体41内，最上部设置有能够对粉煤预热并对荒煤气过滤的流化换热床42，最下部设置有利用高温荒煤气对半焦流化吹灰的吹灰分离床49，在流化换热床42与吹灰分离床49之间形成热解腔，在热解腔内设置有至少1层能够使粉煤流化热解的热解床46，在流化换热床42的底部设置能够对热解荒煤气和高温煤气进行除尘、油气分离的多级旋风分离组合。进一步限定，在反应器筒体41的顶部开设有粒煤入口4f和荒煤气导出口4a，在反应器筒体41的底部开设有高温煤气入口4d，在反应器筒体41的底部或者侧部高于高温荒煤气入口4d的位置设置有半焦出料口4e；所述流化换热床42与热解床46、吹灰分离床49之间分别设置有固体溢流通道和气流通道；在反应器筒体41的侧壁上与热解床46对应的位置开设有热解高温热源入口4b。进一步限定，所述多级旋风分离组合包括设置在流化换热床42底部并与流化换热床42之间形成气流缓存腔的环形挡板43和设置在环形挡板43上的多级旋风分离器45，多级旋风分离器45的顶部延伸至环形挡板43上方，多级旋风分离器45的下料腿油气分离粉尘出口4c延伸至反应器筒体41外部。进一步限定，所述热解床46是2～6层。进一步限定，所述固体溢流通道包括连通流化换热床42与相邻热解床46的一级溢流通道44、连通吹灰分离床49与相邻热解床46之间的二级溢流通道48以及连通两两热解床46之间的热解溢流通道47。进一步限定，所述一级溢流通道44、热解溢流通道47以及二级溢流通道48上下错位分布。进一步限定，所述热解床4-6和流化换热床42以及吹灰分离床49倾斜设置且相邻床层的倾斜方向相反，其与水平面的倾斜角度均为5°～25°。进一步限定，所述热解溢流通道47上端的入料口高于对应热解床46的高度；一级溢流通道44的上端入料口高于流化换热床42高度，二级溢流通道48的上端入料口高于最下层热解床46的高度。进一步限定，所述热解溢流通道47上端的入料口高出对应热解床46表面80～200mm且下端距离下一层热解床46表面40～100mm；所述一级溢流通道44的上端入料口高出流化换热床42表面80～200mm且下端距离最上层的热解床46表面40～100mm；所述二级溢流通道48的上端入料口高出最下层热解床46表面80～200mm且下端距离吹灰分离床49表面40～100mm。进一步限定，所述热解床46、流化换热床42、吹灰分离床49上均开设有气流孔，形成相邻床层之间的气流通道；所述气流孔在热解床46、流化换热床42、吹灰分离床49的厚度方向倾斜，并与热解床46、流化换热床42、吹灰分离床49的表面之间形成5°～25°的夹角，气流孔的开孔率为5％～25％。一种利用上述的多级流化床除尘热解反应器实现热解与除尘耦合的方法，其包括以下步骤：利用自下而上的高温煤气与粉煤逆流对粉煤进行流化换热，之后在高温条件下对粉煤进行流化热解，再利用煤气对热解生成的半焦进行逆流吹灰，得到半焦产品；而同时自下而上的高温荒煤气在流动过程中与吹灰细粉以及热解产生的荒煤气混合后经多级旋风除尘处理后与粉煤流化换热冷却，荒煤气中的重质分子冷却析出附着在粉煤表面、细粉尘也被裹挟在粉煤表面随着粉煤自上而下移动，进而得到精除尘的荒煤气。上述方法具体为：(1)温度为480～550℃的高温荒煤气经反应器筒体41底部的高温煤气入口4d自下而上进入反应器筒体41内，经流化换热床42与粉煤进行流化换热，使粉煤被加热至360～380℃，同时，煤气中的重质分子冷却析出后附着在粉煤表面、细粉尘也被裹挟在粉煤表面随着粉煤溢流经一级溢流通道44进入热解腔；(2)在热解腔中，步骤(1)加热后的粉煤与热解高温热源入口4b进入的750～850℃的高温热源混合，并进一步流化热解，热解温度为480～650℃，热解产生的荒煤气随着从反应器筒体41的高温煤气自下而上进入多级旋风分离器45中进一步除尘，之后经气流缓存腔汇集后流经流化换热床42降温，进一步精除尘，之后由反应器筒体41顶部的荒煤气导出口4a排出，得到精除尘的荒煤气；(3)热解后产生的半焦随着二级溢流通道48进入吹灰分离床49，从高温荒煤气入口4d进入的高温煤气自下而上流动过程中与半焦逆流，气流带动粉尘实现吹灰，吹灰后的半焦作为产品排出，在实现荒煤气除尘的同时大大提高粉煤热解效果，产出高品质半焦。本专利技术的多级流化床除尘热解反应器是将多级热解床叠加热解来减少载气量并增加停留时间，同时将高温荒煤气经多级流化床层粗过滤后再经多级旋风子除尘，之后再与干燥后的低温颗粒煤进行热交换，使高温荒煤气的重质分子由于降温析出附着在煤的表面可将荒煤气夹带的细煤粉裹挟在粉煤上，既可以回收部分余热又可进一步除尘，实现荒煤气的精除尘，大大提高荒煤气的除尘效率，吹灰后的半焦也可作为进一步精除尘的滤料，此外本专利技术还可以将大分子焦油通过再次热解，提高产品煤焦油的品质，做到热解和除尘耦合，滤料无需再生与升温，充分利用了荒煤气的余热，显著的降低了装置的能耗，也节省了投资。附图说明图1为本专利技术实施例1的多级流化床除尘热解反应器结构示意图。图2为本专利技术实施例2的多级流化床除尘热解反应器结构示意图。图3为吹灰分离床49的结构示意图。具体实施方式现结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行进一步说明。实施例1如图1所示，本实施例的多级流化床除尘热解反应器包括反应器筒体41，在反应器筒体41的顶部开设有粉煤入口4f和荒煤气导出口4a，在反应器筒体41的底部开设有高温荒煤气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级流化床除尘热解反应器，包括反应器筒体(41)，其特征在于，在反应器筒体(41)内，最上部设置有能够对粉煤预热并对荒煤气过滤的流化换热床(42)，最下部设置有利用高温煤气对半焦流化吹灰的吹灰分离床(49)，在流化换热床(42)与吹灰分离床(49)之间形成热解腔，在热解腔内设置有至少1层能够使粉煤流化热解的热解床(46)，在流化换热床(42)的底部设置能够对热解荒煤气和高温煤气进行除尘、油气分离的多级旋风分离组合。

【技术特征摘要】
1.一种多级流化床除尘热解反应器，包括反应器筒体(41)，其特征在于，在反应器筒体(41)内，最上部设置有能够对粉煤预热并对荒煤气过滤的流化换热床(42)，最下部设置有利用高温煤气对半焦流化吹灰的吹灰分离床(49)，在流化换热床(42)与吹灰分离床(49)之间形成热解腔，在热解腔内设置有至少1层能够使粉煤流化热解的热解床(46)，在流化换热床(42)的底部设置能够对热解荒煤气和高温煤气进行除尘、油气分离的多级旋风分离组合。2.根据权利要求1所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：在反应器筒体(41)的顶部开设有粒煤入口(4f)和荒煤气导出口(4a)，在反应器筒体(41)的底部开设有高温煤气入口(4d)，在反应器筒体(41)的底部或者侧部高于高温煤气入口(4d)的位置设置有半焦出料口(4e)；所述流化换热床(42)与热解床(46)、吹灰分离床(49)之间分别设置有固体溢流通道和气流通道；在反应器筒体(41)的侧壁上与热解床(46)对应的位置开设有热解高温热源入口(4b)。3.根据权利要求1所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：所述多级旋风分离组合包括设置在流化换热床(42)底部并与流化换热床(42)之间形成气流缓存腔的环形挡板(43)和设置在环形挡板(43)上的多级旋风分离器(45)，多级旋风分离器(45)的顶部延伸至环形挡板(43)上方，多级旋风分离器(45)的下料腿油气分离粉尘出口(4c)延伸至反应器筒体(41)外部。4.根据权利要求1所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：所述热解床(46)是2～6层。5.根据权利要求1所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：所述固体溢流通道包括连通流化换热床(42)与相邻热解床(46)的一级溢流通道(44)、连通吹灰分离床(49)与相邻热解床(46)之间的二级溢流通道(48)以及连通两两热解床(46)之间的热解溢流通道(47)。6.根据权利要求5所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：所述一级溢流通道(44)、热解溢流通道(47)以及二级溢流通道(48)上下错位分布。7.根据权利要求6所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：所述热解床(46)和流化换热床(42)以及吹灰分离床(49)倾斜设置且相邻床层的倾斜方向相反，其与水平面的倾斜角度均为5°～25°。8.根据权利要求5所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于：所述热解溢流通道(47)上端的入料口高于对应热解床(46)的高度；一级溢流通道(44)的上端入料口高于流化换热床(42)高度，二级溢流通道(48)的上端入料口高于最下层热解床(46)的高度。9.根据权利要求8所述的多级流化床除尘热解反应器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树宽，杨占彪，
申请(专利权)人：王树宽，
类型：发明
国别省市：陕西,61