一种煤热解增油装置及工艺制造方法及图纸

一种煤热解增油装置及工艺，包括自左向右依次连接的煤浆制备单元、缓冲罐、管式加热炉、生焦塔、分馏塔、焦油收集单元和焦炭收集单元；其中，煤油浆制备单元包括自左向右依次连接的煤粉仓、螺旋给料机、流量计、搅拌器、煤浆罐和罐底泵；罐底泵与缓冲罐相连。本发明专利技术从煤的热解过程机理出发，以影响煤的一次热解为核心，通过强化煤热解过程中自由基的生成和自由基的逸出来实现煤热解增油。解决现有加氢热解氢耗高的问题。低变质煤中氧含量较高，且大多以酚羟基的形式存在，加氢热解过程中会和氢自由基反应生成水。该热解工艺过程采用煤油浆进料方式，进入热解炉内热解不会有扬尘现象发生(油包煤)，解决现有煤热解工艺过程中焦油收率低的问题。

A Coal Pyrolysis Oil Increasing Device and Technology

The utility model relates to a coal pyrolysis oil enrichment device and process, which comprises a coal slurry preparation unit, a buffer tank, a tubular heating furnace, a coke generating tower, a fractionating tower, a tar collecting unit and a coke collecting unit connected in turn from left to right, wherein the kerosene slurry preparation unit comprises a pulverized coal bunker, a screw feeder, a flowmeter, a mixer, a coal slurry tank and a bottom pump connected in turn from left to right, and a tank bottom pump and a buffer. The tank is connected. Starting from the mechanism of coal pyrolysis process and taking the primary pyrolysis of coal as the core, the invention realizes coal pyrolysis and oil increase by strengthening the generation of free radicals and the escape of free radicals in coal pyrolysis process. To solve the problem of high consumption of hydrogen in hydropyrolysis. Oxygen content in low metamorphic coal is high, and mostly exists in the form of phenolic hydroxyl groups. Hydrogen radicals react to form water during hydropyrolysis. This pyrolysis process adopts kerosene slurry feeding mode, and there will be no dust (coal-in-oil) in the pyrolysis furnace, which solves the problem of low tar yield in the existing coal pyrolysis process.

【技术实现步骤摘要】
一种煤热解增油装置及工艺
本专利技术属于煤化工
，涉及一种煤热解增油装置及工艺。
技术介绍
近年来我国的能源化工行业取得了一定的进步与发展，但也存在着一些问题，如以高碳化石燃料为主的能源结构产生的污染问题以及大量煤炭能源利用效率较低的问题等，严重制约着我国经济绿色低碳环保的发展进程。目前，我国已探明煤炭储量10200亿吨，其中极具加工利用价值的低变质煤(褐煤与次烟煤)占55％，蕴含于其中的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。煤热解产物(煤焦油、半焦和煤气)可为煤化工的下游延伸提供良好的基础原料。煤热解与煤的直接液化和间接液化等加工过程相比，总热效率高，不仅投资、生产成本低，而且可延伸煤化工产业链，促进产品多元化，实现产品的高附加值，丰富煤炭替代石油的途径。开发高效的煤热解技术对煤的有效转化利用和污染控制有着重要的应用价值和现实意义。然而现有煤热解工艺中还存在一些亟待解决的问题，如：焦油产率较低，油尘分离困难和油品中重质组分含量高等。基于此，本专利技术选择通过控制煤热解一次反应过程来调控煤热解产物的组成和分布，开发新型煤热解增油技术。中国专利CN104479711A，采用由醇类(甲醇、乙醇、乙二醇按一定体积比例混合)与四氢呋喃按体积比为2-10：1的混合溶液对煤样在温度为60-100℃，压力为0.1-0.5MPa下进行溶胀处理，并对热解工艺进行了改进，使得总挥发分产率提高3-7％，焦油产率提高3.4％。该专利技术使用的溶胀试剂醇类是由三种醇混合而成，这不但使得溶胀试剂成本昂贵，并且无法判断出是具体的哪一种醇类对煤样有预处理作用。中国专利技术专利CN104479711A中描述了一种提高低阶煤热解煤焦油产率的方法，先后通过煤的干燥、溶胀和控制热解反应等方法可实现增加煤焦油收率。采用溶胀的溶剂有甲醇、乙醇、乙二醇和四氢呋喃等。该专利技术中涉及到溶胀溶剂会增加生产过程的成本，相比煤或煤焦油而言，溶胀所用溶剂的价格要高很多。该专利技术不是一种经济的方法去提高焦油产率。
技术实现思路
为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种煤热解增油装置及工艺，可连续化操作，有效减少了挥发分与煤/煤焦发生二次反应，使焦油收率高，焦炭品质高，克服了现有煤热解转化过程中焦油产率低和煤热解焦油回收不完全等技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种煤热解增油装置，包括自左向右依次连接的煤浆制备单元、缓冲罐、管式加热炉、生焦塔、分馏塔、焦油收集单元和焦炭收集单元；其中，煤油浆制备单元包括自左向右依次连接的煤粉仓、螺旋给料机、流量计、搅拌器、煤浆罐和罐底泵；罐底泵与缓冲罐相连。本专利技术进一步的改进在于，煤粉仓底部设置有插板阀；生焦塔内顶部开设有除焦口和泡沫塔油气出口，在生焦塔自上而下塔高2/3处一侧开设有预热油气出口，塔底部开设有排焦口，在生焦塔自上而下塔高2/3处另一侧开设有煤油浆进料口，生焦塔的一侧不同高度开设有若干料面指示计口。本专利技术进一步的改进在于，生焦塔塔底部为锥形；并且生焦塔为多个；分馏塔与煤浆制备单元相连。本专利技术进一步的改进在于，管式加热炉与生焦塔通过煤油浆进料管相连，煤油浆进料管内设置有煤油浆进料管内构件。本专利技术进一步的改进在于，分馏塔顶端出气口连接有回流罐；分馏塔一侧中上部开设有油气进料口，分馏塔内设置有喷淋器，喷淋器与油气进料口相连；分馏塔另一侧下部开设有出焦油口。本专利技术进一步的改进在于，分馏塔底端连接有一个循环泵。本专利技术进一步的改进在于，分馏塔内顶部设置有压力控制器。一种煤热解增油工艺，将煤粉送至煤粉仓，煤粉仓中的煤粉输送至螺旋给料机，由螺旋给料机送至流量计称重计量后借重力流至搅拌器内，与分馏塔出来的煤焦油或煤焦油馏分进行搅拌，搅拌后的煤浆靠重力流向煤浆罐，通过罐底泵送至缓冲罐，再用泵送入管式加热炉中预热至550-650℃，通过煤油浆进料管，从生焦塔自上到下2/3高处进入生焦塔进行热解，生焦塔压力维持在0.05-0.2MPa，油气从生焦塔顶部逸出并收集，焦炭残留在生焦塔内；经过换热后的油气从分馏塔中上部的喷淋器中喷出，进入分馏塔。本专利技术进一步的改进在于，煤焦油为低温煤焦油、中低温煤焦油、中温煤焦油或高温煤焦油，煤焦油馏分为其100-170℃、170-240℃、240-270℃、270-300℃、300-340℃、340-390℃馏分。本专利技术进一步的改进在于，分馏塔获得的馏分通过泵送到煤浆制备单元。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术通过低变质煤与煤焦油或其馏分混合制浆，煤油浆液通过管式炉预热后进入负压热解塔进行热解，使得煤热解焦油收率明显提高，该热解有效减少了挥发分与煤/煤焦发生二次反应，解决了现有煤热解工艺过程中油尘分离困难这一瓶颈问题。进一步的，本专利技术在煤浆制备单元的煤浆送入管式炉预热，再通过煤油浆进料管，从生焦塔自上到下2/3处高的地方进入生焦塔进行热解，油气从塔顶部逸出并收集，焦炭残留在塔内。进一步的，煤油浆进料管内设置有内构件，是为了增加煤油浆流动时的湍动程度，防止煤油浆沉积。分馏塔底设置循环泵，保证塔底油能够流动，防止塔底结焦。进一步的，通过在分馏塔顶部设置压力控制器，使得在减压下进行的，通过分馏塔塔顶分离器的压力控制器控制焦炭塔顶压力，从而达到低压操作。本专利技术从煤的热解过程机理出发，以影响煤的一次热解为核心，通过强化煤热解过程中自由基的生成和自由基的逸出来实现煤热解增油。解决现有加氢热解氢耗高的问题。低变质煤中氧含量较高，且大多以酚羟基的形式存在，加氢(加压)热解过程中会和氢自由基反应生成水。该热解工艺过程采用煤油浆进料方式，进入热解炉内热解不会有扬尘现象发生(油包煤)，解决现有煤热解工艺过程中焦油收率低的问题。煤与煤焦油或其馏分混合制浆从煤浆制备单元进入缓冲罐(目的让进料充分混合均匀，在原料因外系统原因中断的情况下，起到缓冲的作用)，再用泵送入加热炉对流段升温至550-650℃左右，经过预热后的煤油浆通过煤油浆进料管进入生焦塔反应生成焦炭，聚集在生焦塔内，经过换热后的油气从分馏塔中上部的喷淋器中喷出进入分馏塔。本专利技术采用煤油浆进料方式，进入热解炉内热解不会有扬尘现象发生，使得焦油收率和焦油品质高，焦炭品质高。本专利技术具有以下优点：(1)油煤共混减压热解，不仅实现了粉煤热解，而且难以加工的煤焦油重油也得到了进一步转化；(2)该热解工艺过程采用煤油浆进料方式，进入热解炉内热解不会有扬尘现象发生；(3)煤和煤焦油/煤焦油馏分共热解，溶剂溶胀+溶剂萃取作用强化了煤的一次热解过程中挥发性自由基的生成，负压条件强化了挥发性自由基的逸出，实现了煤热解增油；(4)本技术放大建厂投资少，可连续化生产。附图说明图1为煤热解增油工艺图；图2为煤浆制备单元结构示意图；图3为生焦塔结构示意图；图4为煤油浆进样管结构示意图；图5为分馏塔结构示意图；图6为实施例1相色谱质谱联用分析结果；图7为实施例1各组分含量结果。图8为实施例2相色谱质谱联用分析结果；图9为实施例2各组分含量结果。图中，1、煤浆制备单元；2、缓冲罐；3、管式加热炉；4、生焦塔；5、分馏塔；6、焦油收集单元；7、焦炭收集单元；8、煤粉仓；9、螺旋给料机；10、流量计；11、搅拌器；12、煤浆罐；13、罐底泵；14、除焦口；15、泡沫塔油气出口；16、预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤热解增油装置，其特征在于，包括自左向右依次连接的煤浆制备单元(1)、缓冲罐(2)、管式加热炉(3)、生焦塔(4)、分馏塔(5)、焦油收集单元(6)和焦炭收集单元(7)；其中，煤油浆制备单元(1)包括自左向右依次连接的煤粉仓(8)、螺旋给料机(9)、流量计(10)、搅拌器(11)、煤浆罐(12)和罐底泵(13)；罐底泵(13)与缓冲罐(2)相连。

【技术特征摘要】
1.一种煤热解增油装置，其特征在于，包括自左向右依次连接的煤浆制备单元(1)、缓冲罐(2)、管式加热炉(3)、生焦塔(4)、分馏塔(5)、焦油收集单元(6)和焦炭收集单元(7)；其中，煤油浆制备单元(1)包括自左向右依次连接的煤粉仓(8)、螺旋给料机(9)、流量计(10)、搅拌器(11)、煤浆罐(12)和罐底泵(13)；罐底泵(13)与缓冲罐(2)相连。2.根据权利要求1所述的一种煤热解增油装置，其特征在于，煤粉仓(8)底部设置有插板阀；生焦塔(4)内顶部开设有除焦口(14)和泡沫塔油气出口(15)，在生焦塔(4)自上而下塔高2/3处一侧开设有预热油气出口(16)，塔底部开设有排焦口(17)，在生焦塔(4)自上而下塔高2/3处另一侧开设有煤油浆进料口(18)，生焦塔的一侧不同高度开设有若干料面指示计口(19)。3.根据权利要求1所述的一种煤热解增油装置，其特征在于，生焦塔(4)塔底部为锥形；并且生焦塔(4)为多个；分馏塔(5)与煤浆制备单元(1)相连。4.根据权利要求1所述的一种煤热解增油装置，其特征在于，管式加热炉(3)与生焦塔(4)通过煤油浆进料管(21)相连，煤油浆进料管(21)内设置有煤油浆进料管内构件(20)。5.根据权利要求1所述的一种煤热解增油装置，其特征在于，分馏塔(5)顶端出气口连接有回流罐(22)；分馏塔(5)一侧中上部开设有油气进料口(26)，分馏塔(5)内设置有喷淋器(25)，喷淋器(25)与油气进料口(26)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鸣，孔祥玺，马明明，李亚波，么秋香，代成义，马晓迅，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61