一种上行加压蓄热式热解炉及热解方法技术

本发明专利技术涉及一种上行加压蓄热式热解炉及热解方法。热解炉包括炉体、辐射管和气体分布板，炉体为圆柱形，炉体的顶部设有产物出口，炉体的底部设有反应物进料口，辐射管设于炉体内，位于反应物进料口上方，辐射管为一组沿竖直方向间隔排布的蓄热式辐射管；气体分布板设于炉体的底部，气体分布板包括主流道和分流道，主流道上设有进气口，分流道上设有气体出口；气体分布板在炉体的竖直方向上的位置低于反应物进料口。本发明专利技术解决了现有热解不耐高压的问题，通过加压控制提升气体流量，从而实现对热解反应的准确控制，改善转化率，提高目标产品收率；本发明专利技术加热工艺流程简单、系统控温准确、调温方便，降低了系统的故障率，提高了系统的热效率。

An upward pressurized heat storage pyrolysis furnace and pyrolysis method

The present invention relates to an uplink pressurized heat storage pyrolysis furnace and a pyrolysis method. The pyrolysis furnace comprises a furnace body and a radiation pipe and a gas distribution plate, the furnace body is cylindrical, the top of the furnace body is provided with a product outlet, the furnace body is arranged at the bottom of the reactant inlet, radiant tube is arranged in the furnace body, located in the reactant inlet above the radiant tube for a set of intervals along the vertical direction of radiation heat pipe layout; gas distribution plate is arranged at the bottom of the furnace body, the gas distribution plate includes a sprue and runner, the main channel is provided with an air inlet, the gas outlet runner; gas distribution plate in the vertical direction of the furnace body on the position below the reactant inlet. The invention solves the problems of not high pressure pyrolysis, through the pressure control of lifting gas flow, so as to realize the accurate control of the pyrolysis reaction, improve conversion rate, improve the yield of products; the invention has the advantages of simple process, heating system, temperature control is accurate and convenient, reducing the failure rate and improve the thermal efficiency of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种上行加压蓄热式热解炉及热解方法
本专利技术涉及热解炉
，尤其涉及一种上行蓄热式热解炉及热解方法。
技术介绍
在煤转化利用的过程中，如燃烧、气化、液化和热解都是化学反应的第一步，并影响着后续的过程，因此对煤的气化、液化和燃烧等都有着很重要的意义。煤的热解过程是一个极其复杂的物理、化学过程。在此过程中煤中各组分的行为受到煤的性质、热解条件等因素的影响。以往人们对煤热解技术的开发和研究工作偏重于常压，但随着加压流化床和整体煤气化联合循环发电系统(IntegratedGasificationCombinedCycle，简称“IGCC”)等技术的发展，近20年来，世界各国对加压下的煤热解越来越重视。煤加压热解是煤加压气化的一个重要阶段，尽管此阶段相对于整个气化过程而言十分短暂，但几乎所有的焦油和气态烃类都来于此阶段。目前，从加热方式来看，国内外现有热解工艺多采用瓷球以及热解产物半焦作为固体热载体，或产物半焦气化后的煤气作为气体热载体等加热方式。现有的加热方式涉及到热载体的加热、分离等过程，导致系统工艺流程长，系统故障率较高。而且，试验中发现瓷球被反复加热到600℃以上循环使用，会产生磨损性问题；黏结性煤在热解过程中会黏附在瓷球上，仅有非黏结性煤和弱黏结性煤可用于该工艺，通常焦油收率不高。采用半焦作为热载体时，由于大量焦砟细颗粒被带入焦油中，焦油中固体颗粒物含量高达40％-50％，给焦油的加工和利用带来了困难；使用黏结性煤时会因焦油和粒子的凝集而引起故障；采用机械搅拌对煤和热的半焦进行混合，磨损较严重，设备放大存在问题。采用气体作为热载体，涉及到加热、分离等，导致系统工艺流程长，系统故障率较高；采用可燃气作为热载体，可燃气在预热过程中如果出现泄漏现象，可能与加热室的加热介质接触，带来安全隐患。总之，半焦、瓷球等固体热载体严重影响了热解炉装置的处理能力，煤气等气体热载体预热也存在较大安全隐患。另外，从热解炉反应器类型来看，目前使用的热解炉，多数为固定床，或具有下行流化床的功能，煤粉热解不充分或挥发产物的二次分解严重，导致转化率和目标产品收率过低。从热解条件来看，国内外现有的热解炉多数适用于常压条件下的热解反应。因此，现在急需设计一种满足在高压条件下进行热解反应的上行蓄热式热解炉。
技术实现思路
针对上述问题，为了满足在高压条件下进行热解反应，并能够降低焦油含尘量，简化工艺流程，降低系统的故障率，使得系统控温准确、调温方便，对热解反应深度和反应进程进行有效控制，改善热解转化率，提高目标产品收率，提高系统的热效率，本专利技术提供一种上行蓄热式热解炉及热解方法。本专利技术旨在提供一种上行加压蓄热式热解炉，所述热解炉包括炉体、辐射管和气体分布板，其中，所述炉体为圆柱形，所述炉体的顶部设有产物出口，所述炉体的底部设有反应物进料口，所述辐射管设于所述炉体内，位于所述反应物进料口上方，所述辐射管为一组沿竖直方向间隔排布的蓄热式辐射管；所述气体分布板设于所述炉体的底部，所述气体分布板包括主流道和分流道，所述主流道上设有气体进口，所述分流道上设有气体出口；所述气体分布板在所述炉体的竖直方向上的位置低于所述反应物进料口。上述的热解炉，所述主流道贯通所述炉体的两侧面，所述分流道在所述主流道的长度方向上间隔设置，每个所述分流道与所述主流道交叉连通并被所述主流道分成两段。上述的热解炉，所述辐射管两端均设置有燃烧器，所述燃烧器分别与所述炉体外部的蓄热器相连，所述燃烧器与所述蓄热器一一对应。上述的热解炉，所述辐射管在所述气体分布板上的垂直投影与所述气体分布板上的分流道的位置相互不重叠。上述的热解炉，所述分流道垂直排布在两个所述辐射管的水平间距间，所述分流道上设有多个气体出口；所述辐射管的管径d，所述辐射管的水平间距D，和所述分流道的宽度L1满足(1/2)(D-d)≤D/L1≤D-d。上述的热解炉，所述分流道的长度L2和所述分流道上气体出口的总面积S的比值满足8≤L2/S≤10。上述的热解炉，所述炉体的顶部为圆台形，所述顶部的上底面半径为下底面半径的1.5-3倍，所述顶部的高度为所述炉体的高度的1/9-1/8，所述热解炉的高径比为5-10。本专利技术还提供一种利用上述热解炉进行热解的方法，所述方法包括：将反应物从所述热解炉的反应物进料口送入所述热解炉的炉体内；将提升气体从所述热解炉的底部通过所述主流道送入所述分流道，并沿所述分流道上的气体出口进入所述热解炉的炉体内；使所述反应物在所述提升气体的作用下沿所述热解炉的下部向上部运动；使所述反应物被所述辐射管加热发生热解反应，生成气态、液态产物以及固体半焦；将热解反应生成的产物从所述热解炉的顶部排出。上述的方法，所述反应物被辐射管加热至450-950℃，单根所述辐射管上的温度差不高于30℃。上述的方法，所述提升气体为氮气。本专利技术的上行加压蓄热式热解炉，反应装置结构紧凑、传热效率高、操作简单、便于工业化放大和连续化生产，与传统的流化床相比，上行流化床内物料参与了循环，热量传递更加均匀迅速，反应更加充分；采用多根蓄热式辐射管，为热解炉中的反应物提供热源，没有热载体和机械转动装置，工艺流程简单、系统控温准确、调温方便，无需气体和固体热载体的加热、分离过程，降低了系统的故障率，可结合对流、热传导和辐射传热控制，提高了系统的热效率；降低了焦油的含尘量；通过气体分布板将反应物料充分打散，有效地增大了反应物料与辐射管的接触面积，使得热量传递更加均匀迅速，反应更加充分，提高了反应物的利用率和系统热量的利用率；本专利技术采用了圆柱形热解炉，解决了现有方形热解炉在加压热解过程中出现的不耐高压，易变形的问题。附图说明图1为本专利技术实施例的上行蓄热式热解炉正视结构示意图；图2为本专利技术实施例的上行蓄热式热解炉俯视结构示意图；图3为本专利技术实施例的气体分布板结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利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专利技术的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术实施的上行加压蓄热式热解炉，包括炉体3、辐射管2和气体分布板5，其中，所述炉体3为圆柱形，所述炉体3的顶部设有产物出口1，所述炉体3的底部设有反应物进料口4，所述辐射管2设于所述炉体3内，位于所述反应物进料口4上方，所述辐射管2为一组沿竖直方向间隔排布的蓄热式辐射管；所述气体分布板5设于所述炉体3的底部，所述气体分布板5包括主流道5-2和分流道5-1，所述主流道5-2上设有气体进口6，所述分流道5-1上设有气体出口5-3；所述气体分布板5在所述炉体3的竖直方向上的位置低于所述反应物进料口4。进一步地，炉体3的顶部为圆台形，其下底面半径为2-10m，上底面半径为下底面半径的1.5-3倍，高度为炉体高度的1/9-1/8。热解炉反应器高径比(H/D)为5-10。多根蓄热式辐射管为热解炉反应器中的热解反应提供热源。所述蓄热式辐射管2两端均设置有燃烧器7，燃烧器7与反应器外部的蓄热器相连，燃烧器与蓄热器一一对应。多根蓄热式辐射管2沿竖直方向间隔排布，辐射管2的直径为0.1-0.3m。所述气体进口6设置于反应器底部，气体进口6的管径为辐射管2管径的1/5-1/3倍。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上行加压蓄热式热解炉，其特征在于，所述热解炉包括炉体、辐射管和气体分布板，其中，所述炉体为圆柱形，所述炉体的顶部设有产物出口，所述炉体的底部设有反应物进料口；所述辐射管设于所述炉体内，位于所述反应物进料口上方，所述辐射管为一组沿竖直方向间隔排布的蓄热式辐射管；所述气体分布板设于所述炉体的底部，所述气体分布板包括主流道和分流道，所述主流道上设有气体进口，所述分流道上设有气体出口；所述气体分布板在所述炉体的竖直方向上的位置低于所述反应物进料口。

【技术特征摘要】
1.一种上行加压蓄热式热解炉，其特征在于，所述热解炉包括炉体、辐射管和气体分布板，其中，所述炉体为圆柱形，所述炉体的顶部设有产物出口，所述炉体的底部设有反应物进料口；所述辐射管设于所述炉体内，位于所述反应物进料口上方，所述辐射管为一组沿竖直方向间隔排布的蓄热式辐射管；所述气体分布板设于所述炉体的底部，所述气体分布板包括主流道和分流道，所述主流道上设有气体进口，所述分流道上设有气体出口；所述气体分布板在所述炉体的竖直方向上的位置低于所述反应物进料口。2.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述主流道贯通所述炉体的两侧面，所述分流道在所述主流道的长度方向上间隔设置，每个所述分流道与所述主流道交叉连通并被所述主流道分成两段。3.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述辐射管两端均设置有燃烧器，所述燃烧器分别与所述炉体外部的蓄热器相连，所述燃烧器与所述蓄热器一一对应。4.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述辐射管在所述气体分布板上的垂直投影与所述气体分布板上的分流道的位置相互不重叠。5.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述分流道垂直排布在两个所述辐射管的水平间距间，所述分流道上设有多个气体出口；所述辐射管...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丽，孟嘉乐，张宏伟，郑倩倩，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11