粉煤低温干馏技术调研报告(2)

图-3 托斯考(Toscoal)工艺

1.2 低温干馏的物料平衡及影响因素

低温干馏产品的产率和性质与原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。干馏炉的形式、加热方式和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响。煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。

不同种类褐煤低温干馏的焦油产率差别较大，可变动与4.5%-23%。烟煤的低温焦油产率与煤的结构有关，其值介于0.5%-20%，由气煤到瘦煤，随着变质程度增高焦油产率下降。其中肥煤例外，当加热到600℃时，他生产的焦油量等于或高于气煤。腐泥煤低温干馏焦油产率一般较高。低温干馏600℃时，泥炭的煤气产率为16%-32%，褐煤为6%-22%，烟煤为6%-17%。泥炭的热解水产率为14%-26%，褐煤为2.5%-12.5%，烟煤为0.5%-9%。各煤种的煤焦油含量见表1.

加热终温是产品收率和组成的重要影响因素，也是区别干馏类型的标准。不同煤种开始热解的温度不同，煤化度低的煤开始热解温度也低。煤一般在100-120℃时所含水分基本脱出，一般加热到300℃左右煤发生热解，高于300℃时，开始析出挥发分，其中包括焦油部分。不同温度区间煤热解生成的煤气组分含量是不同的，氢气含量均随着温度升高增加，甲烷降低。焦油形成约于550℃结束，故510-600℃是低温干馏的适宜温度。煤的块度对热解产物有很大影响，一般煤的块度增加，焦油产率降低。

煤低温干馏的加热速度和供热条件对产品产率和组成有影响。提高煤加热速度能提高焦油产率，降低半焦产率，煤气产率稍有减少。

4

压力对煤的低温干馏有影响。一般，压力增大焦油产率减少，半焦和气态产物产率增加。压力增加不仅半焦产率增多，而且其强度也提高[1]。

表1 各煤种低温干馏煤焦油产率[1]

煤样名称 伊春泥炭 桦川泥炭 昌宁褐煤 大雁褐煤 坎阿褐煤 切矿长烟煤 神俯长烟煤 铁法长烟煤 大同弱黏煤 切矿腐泥煤

半焦/% 48.0 50.1 61.0 67.7 65-75 73.8 76.2 82.3 83.5 39.4

焦油/% 15.4 18.5 15.5 15.3 8-12 10.1 14.8 11.4 7.7 39.1

热解水/% 15.9 14.3 8.0 4.0 5-8 9.7 2.8 2.5 1.0 5.6

煤气/% 20.7 17.1 15.5 13.0 12-15 6.4 7.0 3.8 7.8 15.9

大连理工大学郭树才罗长齐在1988年对云南褐煤研究得出的物料平衡图如[3]表2，表3，表4.

表2 三种褐煤样的工业分析、元素分析和低温干馏分析

5

表3 云南三种褐煤新法干馏产物产率，%（干基）

表4 煤气组成， %

1.3 低温干馏新技术介绍

煤种虽然差别很大,但低温干馏的基本规律都一致, 在500～600℃的低温条件下, 热解时间愈短, 焦油的收率就愈高。而在900℃的高温条件下, 热解时间增加、焦油收率降低、气体收率增加。因此, 为提高焦油的收率, 热解应在低温下快速进行。但是,即

6

使这种场合, 半焦的收率仍超过50%。当以提取液体燃料为目标时, 如何提高焦油的收率则成为工艺开发的重点。为达到这一目标,多年来各国提出了多种方法, 如加瑞特( Garret t )研究与开发公司开发的西方热解法, 美国FMC公司的COED法, 鲁奇- 鲁尔煤气法等, 特别是近期国外开发的快速加氢热解法(FHP)煤转化技术, 它以1000℃/s 以上极快的升值速率加热煤,煤在氢气中快速热解,仅以数秒的短停留时间完成反应, 由此最大限度从煤中获取苯、甲苯、二甲苯(BTX) 和苯酚、甲酚和二甲酚(POX) 等液态轻质的芳烃和轻质油等, 同时得到富甲烷的高热值煤气。其气液态生成物的总碳氢化合物比率可达50%左右, 所以国际上称之为介于气体和液体之间的第三种煤转化技术。与传统的热解技术相比,由于氢的介入,液态物产率高达15%～25% , 其中轻质组分又占其中的主要部分。此外,FHP的产气率高,其中甲烷的产率可达20%～40% (碳转化率),由此可获得高热值煤气。鉴于快速加氢热解的优越性, 发达工业国家积极推进FHP的研究工作。美国罗克韦尔国际公司和日本NEDO新能源开发机构联合建立了24t/d规模的中试装置,美国炭燃料(CarbonFuel s) 公司完成18t/d规模的中试研究, 英国布里茨煤气(British Gas)公司投煤量为5t/d FHP的气流床反应装置投入运行, 日本大阪煤气公司在完成240kg/h规模试验的基础上,已完成50t/d的扩大中间试验设计和可行性研究, 一旦时机成熟, 这些实验装置会很快进入工业生产阶段。

国内也开始FHP的实验研究, 华东理工大学于1989年建成了投煤量0.11 kg/h规模的气流床反应装置,并对扎赉诺尔褐煤、东胜烟煤等进行了各种条件下煤快速加氢热解的深入研究,西北大学也利用气流床反应装置, 对陕西各主要煤田的烟煤进行了快速加氢催化热解的研究[4]。

山东大学发明[5]的专利，是实用新型涉及一种循环流化床锅炉高温灰热解煤制油装置，由循环流化床锅炉、旋风分离器、高温取灰装置、煤粉分离装置、煤粉进料密封装置、螺旋给料装置、热解反应器、旋风分离器、文庄里喷淋冷却装置、液体收集装置、固体生物炭和循环灰回送装置、循环水泵、吸风机、煤斗、螺旋给料机、星形给料器、风扇磨，其中，在热解反应器的顶部分别通过高温取灰装置与旋风分离器A的下部直管段连接，通过可调速螺旋给料装置与煤粉分离装置连接，热解反应器的上部出口与旋风分离器B连接，热解反应器的底部出口设有固体生物炭和循环灰回送装置。木实用新型以循环流化床的高温循环灰为载热体，快速热解煤制取液体油A，同时产生可燃气体和半焦，装置示意图如图4。

7

图-4 结构示意图

图中:1、循环流化床锅炉，2、旋风分离器A, 3、高温取灰装置，4、煤粉分离装置，5,煤粉进料密封装置，6,螺旋给料装置，7、热解反应器，8、旋风分离器B, 9,文丘里喷淋冷却装置，10、液体收集装置，11、固体焦炭和循环灰回送装置，12、循环水泵，13、吸风机，14、煤斗，15、螺旋给料机，16、星形给料器，17、风扇磨。

1.4 低温干馏存在问题

陕北地区的煤种多属低变质煤, 具有化学活性好、高挥发分、高发热量、无粘结性等特性。对其进行低温干馏加工, 除得到煤焦油和焦炉气外, 主要产品为干馏半焦, 俗称蓝炭。该产品具有低灰、低硫、固定碳高的特点, 是铁合金、化肥、电石、高炉喷吹等行业的燃料及还原剂, 也是生产活性炭等化工产品的原料。受上世纪末煤炭滞销的影响,蓝炭生产在榆林各产煤地区迅速发展。。榆林现有近300家低温干馏生产半焦的厂家, 主要采用内热式直立干馏炉作为一种原煤深加工产品, 低温干馏目前是榆林最大的煤转化工业。2006 年, 半焦产量达到2220 万t , 焦油202万t ,成为榆林煤田的一大特产。但近几年来, 由于原煤供应趋于紧张, 加之当地的蓝炭生产企业大多规模小、能耗高、环境污染严重, 蓝炭生产企业一时又成了治理的重点。近期陕西省煤业化工集团筹建的300万t/ a 蓝炭项目, 除每年生产300万t 蓝炭外, 同时利用焦炉气每年可生产30万t甲醇, 并副产36万t燃料油,总投资不到10亿元。[6]

8

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库粉煤低温干馏技术调研报告(2)在线全文阅读。