探析褐煤低温干馏工艺及设备
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低温干馏生产工艺及污染治理1. 低温干馏的概念煤在隔绝空气下加热至高温600℃左右所发生的一系列复杂的物理、化学变化过程,称为煤的低温干馏。
2.干馏炉生产工艺特点及流程干馏炉是煤低温干馏生产工艺中的主要设备。
鲁奇低温干馏炉是工业上已采用的典型炉型,其采用气体热载体内热式垂直连续进料,在中国俗称三段炉,即从上而下包括干燥段、干馏段和冷却段3部分。
2.1主要工艺特点炉内采用大空腔设计,干燥段、干馏段没有严格的界限,干馏、干燥气体热载体不分;炽热的半焦进入炉底水封槽,用水冷却,采用拉盘和刮板机导出于馏产品;部分荒煤气和空气混合进入炉内花墙,经花墙孔喷出燃烧,生成千馏用的气体热载体将煤块加热干馏;煤气由炉顶集气伞引出进入冷却系统。
但其不足之处在于:①干燥和干馏气体热载体部分不足,导致出炉煤气热值低,难以符合工业和民用要求,对后续进一步加工利用造成巨大影响;②采用水封冷却出焦方式,表面看起来避免了由于煤气泄漏造成的环境污染,实际在生产中,黑褐色的熄焦高温废水,向空气中会发出大量有毒有害的气体;③由于半焦是从水里捞出,还需要浪费大量的煤气燃烧去烘干半焦;④煤干馏炉规模小,难以大型化。
目前规模均为3~5万t/a的小型炉,属国家限制和淘汰的对象之一;⑤由于气体热载体必须由下向上穿过料层,要求料层有足够的透气性,并使气流分布均匀,所以入料粒度应为20~80mm,需要由原煤破碎和筛分,其产率不高,价格还高于原煤;⑥于馏炉加料过程粉尘问题未得到有效解决。
2.2生产工艺流程图原料煤由斗式提升机提升到炉顶储煤仓,并连续加入干馏炉,经预热段进入干馏段,干馏所用热量主要由回炉煤气与空气在火道内混合均匀后,经火口进入干馏段燃烧,干馏段下部成品干馏煤落入水封槽冷却,然后排出。
荒煤气在干馏室内沿料层上升,通过煤气收集罩、上升管、桥管先后经文氏管塔、旋流板塔洗涤,煤气在风机的作用下回炉加热,剩余部分放散。
焦油进入沉淀池脱水,然后集中在焦油池进行静置恒温加热和2次脱水,脱水后的焦油即为成品油。
一、褐煤低温干馏(热解)加工的生产工艺介绍3.1低温煤干馏(热解)加工的主要工艺煤热解工艺按照不同的工艺特征有多种分类方法。
按气氛分为惰性气氛热解(不加催化剂),加氢热解和催化加氢热解。
按热解温度分为低温热解即温和热解(500~650℃)、中温热解(650~800℃)、高温热解(900一l000℃)和超高温热解(>1200℃)。
按加热速度分为慢速(3~5℃/min)、中速(5~100℃/s)、快速(500~105℃/s)热解和闪裂僻(>106℃/s)。
按加热方式分为外热式、内热式和内外并热式热解。
根据热载体的类型分为固体热载体、气体热载体和固一气热载体热解。
根据煤料在反应器内的密集程度分为密相床和稀相床两类。
依固体物料的运行状态分为固定床、流化床、气流床,滚动床。
依反应器内压强分为常压和加压两类。
而且煤热解工艺的选择取决于对目标产品的要求,并综合考虑煤质特点、设备制造、工艺控制技术水平以及最终的经济效益。
慢速热解如煤的炼焦过程,其热解目的是获得最大产率的固体产品――焦炭;而中速、快速和闪速热解包括加氢热解的主要目的是获得最大产率的挥发产品――焦油或煤气等化工原料,从而达到通过煤的热解将煤定向转化的目的。
表3—1 目标产品与相应的工艺条件上表列出了目标产品与一般所相应采用的热解温度、加热速度、加热方式和挥发物的导出及冷却速率等工艺条件。
到目前为止,国内外研究开发出了多种各具特色的煤热解工艺方法,有的处于试验室研究阶段,有的进入中试实验阶段,也有的达到了工业化生产阶段如鲁奇~鲁尔煤气公司法、COED 法、Toscoal法等。
下面将其中的典型热解方法加以介绍。
3.1.1国外低温煤干馏的加工工艺(一)鲁奇~鲁尔煤气公司法(Lurgi Ruhrgas)1.工艺简介该法是由LurgiGmbH公司(联邦德国)和Ruhrgas AG公司(美国)开发研究的。
其工艺流程为粒度小于5mm的煤粉与焦炭热载体混合之后,在重力移动床直立反应器中进行干馏。
浅谈褐煤低温大风量干燥路线及干燥技术创新[摘要]分析了褐煤干燥现状,介绍了振动混流干燥器的结构,技术关键,应用效果及前景[关键词]褐煤干燥器振动混流低温大风量应用效果成果鉴定一、开发研究低温大风量干燥器的背景中国是煤炭资源大国,储量丰富,但随着优质煤炭开采接近枯竭,褐煤等年轻煤炭已成为我国重要的动力煤资源。
目前我国褐煤分布较广,然而褐煤煤化程度低、灰分低、水分高、孔隙大、挥发分高、热值低,不能满足电煤的热值要求,更不适合长途运输。
水分高,挥发分大是褐煤的显著特征,极大的影响褐煤的使用。
褐煤若经有效脱水,就会有利于使用、运输和存贮。
因此,我国对年轻低质煤利用仍停留在产煤区消化,利用率低的阶段,资源浪费严重。
二、当前褐煤干燥的现状褐煤传统的干燥方式多是采用自然晾晒、滚筒干燥、沸腾床等方法。
但自然晾晒虽能去水,但时间太长,受自然天气影响大;滚筒干燥进口热风温度高损失煤的挥发份,褐煤在滚筒内螺旋翻转,末煤存在过干燥,产品煤挥发分高易燃,易爆,安全生产无法保障,且干燥设备腐蚀严重;沸腾床干燥采用低温,产品温度低,虽产品存放时间长,但干燥效率低,无法产能大型化。
综合干燥设备现状,褐煤的结构特点,所以开发干燥效率高、处理能力大,设备安全可靠地干燥设备势在必行。
创新技术解决困绕我国褐煤有效利用的重大关键技术,使我国丰富的低质煤炭资源发挥其应有的能源贡献,对支撑我国经济与社会发展具有重要意义。
三、振动混流干燥器的开发针对以往干燥器的种种缺陷,经过我公司技术人员的反复设计、试验、研究,终于开发出了采用低温大风量干燥适用于褐煤等年轻煤种的SZ型振动混流干燥设备。
SZ型振动混流干燥设备是一种连续操作的干燥设备,其干燥流程如图1所示,湿物料首先由运输设备输送到干燥器顶部通过回转布料器进入干燥器,在干燥器内部的多层振动干燥床作用下分散形成物料长龙,一部分粒度小于床孔的细物料经热烟气干燥后穿过床孔垂直下落,大部分粗颗粒物料在干燥床的振动作用下形成疏松料层沿干燥床移动,移至床体端部洒落到下一层干燥床上;热风炉产生的热烟气首先进入沉降室进行沉降、去除火星后由引风机引入干燥机底部,热气流在干燥器内由下至上垂直地与各层干燥床上的湿物料进行充分地、高强度地混合,将物料干燥。
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煤干馏产物低温干馏生产工艺及污染治理1. 低温干馏的概念煤在隔绝空气下加热至高温600℃左右所发生的一系列复杂的物理、化学变化过程,称为煤的低温干馏。
2.干馏炉生产工艺特点及流程干馏炉是煤低温干馏生产工艺中的主要设备。
鲁奇低温干馏炉是工业上已采用的典型炉型,其采用气体热载体内热式垂直连续进料,在中国俗称三段炉,即从上而下包括干燥段、干馏段和冷却段3部分。
2.1主要工艺特点炉内采用大空腔设计,干燥段、干馏段没有严格的界限,干馏、干燥气体热载体不分;炽热的半焦进入炉底水封槽,用水冷却,采用拉盘和刮板机导出于馏产品;部分荒煤气和空气混合进入炉内花墙,经花墙孔喷出燃烧,生成千馏用的气体热载体将煤块加热干馏;煤气由炉顶集气伞引出进入冷却系统。
但其不足之处在于:①干燥和干馏气体热载体部分不足,导致出炉煤气热值低,难以符合工业和民用要求,对后续进一步加工利用造成巨大影响;②采用水封冷却出焦方式,表面看起来避免了由于煤气泄漏造成的环境污染,实际在生产中,黑褐色的熄焦高温废水,向空气中会发出大量有毒有害的气体;③由于半焦是从水里捞出,还需要浪费大量的煤气燃烧去烘干半焦;④煤干馏炉规模小,难以大型化。
目前规模均为3~5万t/a的小型炉,属国家限制和淘汰的对象之一;⑤由于气体热载体必须由下向上穿过料层,要求料层有足够的透气性,并使气流分布均匀,所以入料粒度应为20~80mm,需要由原煤破碎和筛分,其产率不高,价格还高于原煤;⑥于馏炉加料过程粉尘问题未得到有效解决。
2.2生产工艺流程图原料煤由斗式提升机提升到炉顶储煤仓,并连续加入干馏炉,经预热段进入干馏段,干馏所用热量主要由回炉煤气与空气在火道内混合均匀后,经火口进入干馏段燃烧,干馏段下部成品干馏煤落入水封槽冷却,然后排出。
荒煤气在干馏室内沿料层上升,通过煤气收集罩、上升管、桥管先后经文氏管塔、旋流板塔洗涤,煤气在风机的作用下回炉加热,剩余部分放散。
焦油进入沉淀池脱水,然后集中在焦油池进行静置恒温加热和2次脱水,脱水后的焦油即为成品油。
低温干馏的方法和工艺研究进展煤热解技术研究开发进展随着石油资源的日趋紧张,煤炭转化为洁净气体、液体和固体燃料的相关技术已发展成为我国洁净能源研究开发的重要领域。
煤转化为液体燃料的技术路线主要有三条:一是煤的间接液化,主要包括F-T合成油技术,甲醇和二甲醚合成技术等,二是煤的直接液化技术,三是低变质煤的低温热解技术。
煤低温热解技术因具有工艺过程简单,加工条件温和,投资少,生产成本低等优势,其开发研究和推广应用受到了国内外学者和企业投资者的高度关注。
煤热解技术开发研究始于19世纪,当时主要用于制取灯油和蜡。
二次世界大战期间,德国建立了大型低温干馏工厂,用褐煤为原料生产低温煤焦油,再高压加氢制取汽油和柴油。
后来,石油工业的发展而停滞,到上世纪70年代,由于能源危机的出现,煤炭热解生产低温焦油又受到各国学者的广泛重视,并开发出多种热解新技术和新工艺。
我国洁净煤技术研究是“863”计划能源技术领域设置的4个专题之一,其重点是开发煤炭的燃烧、加工、转化、污染控制、发电的技术,其中煤炭加工与转化技术主要包括了“褐煤与低变质煤提质、改质技术”、“低、中变质煤热解提取焦油技术”,因此,煤炭的低温热解技术作为一种洁净煤技术近年来再一次被赋予了新的发展活力。
目前国内研究煤炭热解技术的单位众多,比较典型的技术有大连理工大学开发的褐煤固体热载体干馏多联产工艺、北京煤化所开发的MRF热解工艺、浙江大学和清华大学开发的以流化床热解为基础的循环流化床热电多联产工艺、北京动力经济研究所和中国科学院工程热物理研究所开发的以移动床为基础的热电气多联产工艺、济南锅炉厂的多联供工艺、中国科学院山西煤化所和中国科学院过程工程研究所的“煤拔头工艺”,以及西北大学、西安科技大学等正开发的催化加氢热解及其新型多联产技术等。
一、我国热解技术的发展历程我国煤炭热解技术开发和研究的第1个阶段始于20世纪50,60年代,建造了上吸式炉、水平铁甑等热解装置。
第3期(总第92期)煤 化 工No.3(Total No.92) 2000年8月 C oal Chemical Industry Aug.2000褐煤新法干馏 郭树才 大连理工大学 116012 摘 要 褐煤含挥发分高,适于转化利用。
简单介绍了150t/d平庄工业试验褐煤固体热载体低温干馏(新法干馏)工艺流程。
讨论了干燥,混合,气固分离和灰熔温度。
中国年轻煤多,有利于发展新法干馏技术。
关键词 褐煤 低温干馏 热解 温和转化引 言东北和内蒙东四盟地区褐煤多,占全区煤储量的76%,产量也达到38%左右。
云南省褐煤也很多。
褐煤直接燃烧利用效率低,污染环境。
转化有效洁净利用褐煤,将促进褐煤产区的经济发展。
我国褐煤挥发分含量为40%~50%(daf),焦油产率为8%~30%(daf),水分含量为20%~50%。
我国多数褐煤灰分含量高,发热量低。
云南、扎赉诺尔、大雁褐煤灰分含量较低。
褐煤水分含量大,如果灰分含量也高,灰分和水分含量接近40%~50%,即废物占了一半,不适于远途输送利用。
褐煤易风化崩碎,易氧化自燃,难于储运。
褐煤H、C原子比较高,我国褐煤的H、C原子比约为0.75~ 1.1[1]。
干馏时挥发物多,其中烃类相对含量高,可多得焦油和煤气。
煤转化为焦油和煤气的转化率接近50%左右。
干馏是利用煤中氢的潜在优势,使富氢部分以优质液态和气态能源或化工原料产出。
目前褐煤多是在矿区附近作为锅炉燃料产生蒸汽发电。
蒸汽锅炉只需要供给热量,其燃料可以是煤气、油或半焦。
用半焦代替煤燃烧加热锅炉,供热要求可以满足。
同一种煤和它的半焦相比,半焦含有的有害污染物少于原煤。
因此燃用半焦对环境保护有利。
对于提供单位热量来说,煤焦油和煤气比半焦具有更高的经济价值,所以通过低温干馏方法,把煤转化成焦油、煤气和半焦三种产品,在经济上是合理的。
由于低温干馏煤焦油性质与直接加氢煤液化第一段所得焦油性质大致相似,而干馏未用高压加氢和催化剂,采用干馏方法生产的焦油生产成本必然低得多。