固体热载体干馏工艺及设备课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,固体热载体,法,干馏工艺及设备,1,固体热载体法干馏工艺及设备1,目录,序言,褐煤热解提质的概述,固体热载体法干馏的阐述,国内外典型固体热载体法干馏工艺,褐煤固体热载体法干馏可行性工艺的设计,褐煤固体热载体法干馏工艺设备,干馏产品的概述及市场分析,总 结,2,目录序言褐煤热解提质的概述固体热载体法干馏的阐述国内外典型固,第一章 序言,随着国民经济的快速发展，我国石油消费迅速增长，石油属于战略物资，关系到国家安全，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为了减少对进口石油的依赖，我国正在实施多元化能源战略,，因此,发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一,全球褐煤地质储量约为4万亿吨，约占煤炭储量的40%。我国褐煤探明保有资源1291.32亿吨占全国探明保有资源量的12.69%。在缺油、少气、富煤(褐煤)的地区，以高挥发分低阶褐煤为原料，采用先进低温干馏技术制取半焦(动力煤)用于发电不但热值提高发电效率提高，而且减少了10%的二氧化碳排放，回收的煤焦油(石油替代品)加氢裂解制取柴油和汽油，又可缓解我国原油55%的进口依赖度,，,具有较强的竞争力、较好的经济效益及战略意义,。,锡林郭勒盟褐煤田是全球最大的矿产之一，褐煤的综合利用是我国西部大开发及矿产资源合理利用的重要举措，对经济的发展具有重要意义。,随着我国褐煤生产量的提高，节能减排降耗、油价高涨和煤炭、石油的不稳定性对褐煤的有效洁净利用显得日益重要。褐煤固体热载体法热解技术，符合国家产业政策及未来发展趋势，可以有效的改善褐煤品质，拓展褐煤应用领域。,3,第一章 序言 随着国民经济的快速发展，我,第二章 褐煤热解提质的概述,2.1 褐煤提质：,采取一定的工艺方法，脱除褐煤中非发热物质水、氧和灰分，使发热物质碳、氢富集，从而提高褐煤单位重量热值，提升褐煤燃料品质，使低热值褐煤加工成为高热值动力燃料。,2.1.1 褐煤提质的分类：,干燥提质（180）,改性提质（180300）,炭化提质（500600）,受热温度,4,第二章 褐煤热解提质的概述2.1 褐煤提质：干燥提质（1,2.2,褐煤热解（干馏）提质,：,是指在隔绝空气(或在非氧化气氛)条件下将煤加热，发生热解反应，最终得到焦油、煤气和半焦的加工过程（方法）。,2.2.1 褐煤热解提质的分类：,气体热载体法热解提质：,使用热气体传递热量给褐煤，提高褐煤品质的过程,固体热载体法热解提质：,使用热固体传递热量给褐煤，提高褐煤品质的过程,其它特殊热解方法提质,加热方式,外热式：,热效率低，煤料加热不均，挥发产物的二次分解严重,内热式：,克服了外热式的缺点，借助热载体把热量直接传递给煤料，发生热解反应,供热介质,5,2.2 褐煤热解（干馏）提质：是指在隔绝空气(或,第三章 褐煤固体热载体干馏的阐述,3.1 褐煤固体热载体法热解提质,：,将褐煤通过与热的载体（热半焦、热灰、陶瓷）快速混合加热使褐煤热解（干馏）得到轻质油品、煤气和半焦的过程。固体热载体法热解提质使用粉粒状原料，避免褐煤热粉化。,3.2,褐煤固体热载体法干馏,优点,：,1、工艺简单、单元设备能力大,2、装置的时空效率高,3、油质轻，煤气热值高,6,第三章 褐煤固体热载体干馏的阐述3.1 褐煤固体热载体法热解,3.3 褐煤热解技术应用范围：,褐煤,干馏,煤气,半焦,焦油,城市煤气、工业燃气,制氢（用于煤焦油加氢）,发电,煤气化联合循环发电,制氢、甲醇、型焦、无烟燃料、活性炭等,化学品、燃料油等,7,3.3 褐煤热解技术应用范围：褐煤干馏煤气半焦焦油城市煤气,第四章 国内外典型褐煤固体热载体法干馏工艺,大连理工大学的固体热载体干馏技术,（DG工艺）,BJY工艺,BT工艺,俄罗斯3TX（ETCh）175工艺,德国 LR工艺,TOSCOAL 法,西方热解,（Garrett）法,加拿大的固体热载体ATP工艺,国内,国外,4.1 国内外不同工艺：,8,第四章 国内外典型褐煤固体热载体法干馏工艺大连理工大学的固体,4.2 不同工艺比较：,表4-1 煤炭热解技术原料产品分析比较,9,4.2 不同工艺比较：表4-1 煤炭热解技术原料产品分析比较,表4-2 煤炭热解技术原理比较,10,表4-2 煤炭热解技术原理比较10,表4.3 各工艺优缺点比较,11,表4.3 各工艺优缺点比较11,4.3 不同工艺流程图：,图4-1 大连理工大学新法干馏工艺流程图,12,4.3 不同工艺流程图：图4-1 大连理工大学新法干馏工,图4-2 LR褐煤低温干馏工艺流程图,13,图4-2 LR褐煤低温干馏工艺流程图13,图4-3 TOSCOAL工艺流程图,14,图4-3 TOSCOAL工艺流程图14,图4-4 3TX(ETCh)-175工艺流程图,15,图4-4 3TX(ETCh)-175工艺流程图15,第五章 褐煤干馏工艺设计,5.1 工艺基础：,由第四章中各种工艺进行比较结果可知，当前技术发展的趋势连续式、大规模的、内热式循环流化装置，考虑资源的综合利用、热载体的传热速度、热量利用等问题，大多选择固体热载体半焦或循环热灰，同时也因考虑焦油等产品收率，采取的工艺最优操作温度为650750。另外，快速热解可以短时间获得产品，并抑制焦油的二次裂解。,固体热载体法热解属于低温快速热解，产焦油多且质量好，焦油中含有脂肪烃、芳烃和酚类物质，可加工得化学品和燃料油。同时，固体热载体法热解提质得到中热值煤气，可用作城市煤气、工业燃料，也可以用作化工原料。,褐煤固体热载体法干馏是将褐煤通过与高温的载体（热半焦）的显热使褐煤热解（干馏）得到轻质油品、煤气和半焦的过程，使用粉粒状原料，避免褐煤热粉化。,5.2 固体热载体的选择：,热载体是固体热载体热解提质工艺中热量传递的媒介，对整个热解工艺起着至关重要的作用。通过热载体热解可以避免煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时可以避免系统额热负荷。热载体除了具备传递和存储热量的能力，还应有足够的机械强度以及抗烧结的能力。,16,第五章 褐煤干馏工艺设计5.1 工艺基础：16,表 5-1 工业固体热载体的对比,分类,：,根据来源,系统内固体热载体：利用系统反应产物作为固体热载体，如热解半焦、燃烧热灰,外来固体热载体：陶瓷球,17,表 5-1 工业固体热载体的对比分类：根据来源系统内固体热载,5.3 工艺流程：,破碎,原煤,筛分,原料煤贮槽,（一）备煤系统：,（二）干燥提升系统：,原料煤贮槽,干燥提升管,水分约37%,水分约5%,煤料温度约80,干煤贮槽,（三）热解混合系统：,煤料力度8mm,干馏炉,干煤贮槽,热半焦贮槽,煤气,焦油,半焦,18,5.3 工艺流程：破碎原煤筛分原料煤贮槽 （一）备煤,（四）热烟气循环系统：,主要包括循环烟气鼓风机和热烟气发生炉,，为褐煤脱水干馏提供符合要求及保证干馏炉干馏温度的热量来源。,（五）烟气除尘系统：,顶部出来的干,煤和热烟气,干燥提升管,二级旋风分离器,热烟气,环流式旋风除尘器,放空,热烟气发生炉,19,（四）热烟气循环系统：（五）烟气除,5.4 褐煤固体热载体低温干馏过程简图：,干褐煤,提升管,旋风分离器,除尘,褐煤贮斗,换热器,干馏反应器,燃烧炉,煤气处理,焦油,煤气,流化换热器,半焦冷却器,半焦,空气,煤,20,5.4 褐煤固体热载体低温干馏过程简图：干褐煤提升管旋风分,5.5 相关工艺技术指标：,5.4.1 粉尘处理情况,干馏过程中荒煤气携带部分粉尘，由于输送和干馏过程中磨损而产生的粉尘，因此粉尘所占炉煤量比例越小越便于处理。,5.4.2 环境保护,环保治理本着起点高，适用可靠地原则采用行之有效的环境保护措施，使各污染物的排放浓度符合国家排放标准。,下表5-1 列出整个工艺中污染物排放及处理措施：,21,5.5 相关工艺技术指标：5.4.1 粉尘处理情况21,表5-1 污染物排放一览表,22,表5-1 污染物排放一览表22,1、原料煤,因原料煤的性质不同，所产的低温焦油组成有较大差异；原料煤种类不同，其低温热解煤 气 的组成也不同；煤的块度对热解产物也有很大的影响，一般煤的块度增加，焦油产率降低。,2、加热终温,煤热解终温是产品产率和组成的重要影响因素，也是区别热解类型的标志随着温度的升高，使得具有较高活化能的热解反应有可能进行。,3、加热速度,提高煤的加热速度可降低半焦的产率，增加焦油的产率，煤气产率稍有减少。加热速度慢时，热解反应的选择性较强，形成了热稳定性好的结构，在高温阶段分解少。快速加热时，相应的结构分解多，快速加热供给煤大分子热解过程高强度能量，热解形成较多的小分子碎块。,4、压力,压力增大，焦油产率减少，半焦和气态产物产率增加。,5.6 影响干馏的因素：,23,1、原料煤5.6 影响干馏的因素：23,第六章 褐煤固体热载体法干馏工艺设备,6.1 工艺设备介绍：,褐煤固体热载体低温干馏干馏炼油工艺的装置，包括破碎筛分装置、布料装置、干馏炉、冷凝回收装置、水循环装置和自动控制系统。,干馏炉是低温干馏工艺的核心设备，其主要功能是对褐煤进行干馏，将褐煤中的含油物质气化并最大限度地分离出来。干馏炉的优劣的检验标准是油回收率的高低。,6.2 主要干馏设备：,6.2.1 混合设备：,24,第六章 褐煤固体热载体法干馏工艺设备6.1 工艺设备介绍,一、螺旋式混合器,一种用于用于褐煤低温干馏的混合器，采用单轴螺旋结构传动方式和良好的密封结构，轴的两端固定在引出轴承支架之上，进出料管带有可调节伸缩的控制螺杆。该螺旋混合器解决了固体敢问物料和低温物料充分混合、推进的问题。其结构如6-1图所示,25,一、螺旋式混合器 一种用于用于褐煤低温干馏的混,二、机械搅拌混合机,目前国内使用的混合机普遍存在搅拌混合不均匀，而且功效低，或结构复杂，使用不便。此混合机克服了以上缺点，是一种搅拌混合均匀、使用方便的高功效搅拌混合机。,在机架的下部装有电动机，上部装设螺旋搅拌器，电动机和螺旋搅拌器之间由传动轮带相连接，在螺旋搅拌器的进料口与料斗之间设有分流器，其分流器是由框架内斜装有多块板片构成，在螺旋搅拌器内的螺旋片间设有搅拌叶，利于翻动物料混合。,其结构图如图6-2所示：,图6-2 机械搅拌混合机结构示意图,26,二、机械搅拌混合机 目前国内使用的混合机普遍存在搅,6.2.2 反应设备：,一、,内燃式移动床干馏炉,该炉主要用于褐煤的中低温干馏，为干法出焦，结构简单，热效率高。不仅可以从煤种获得半焦、煤焦油和煤气产品。而且还可以与工业锅炉组成煤气-蒸汽联产装置。炉体的顶部装有带甲板阀的煤斗，带下料阀的焦斗装在炉体的下部，焦斗的出口有下焦器，沿圆筒形炉体的高度分为预热干馏段、燃烧段和冷却段。燃烧段周边设有周边烧嘴和中心烧嘴，冷却段装有对半焦显热进行回收。其结构剖视图如右图所示：,图6-2 形状结构剖视图,27,6.2.2 反应设备：一、内燃式移动床干馏炉图6-2 形,二、移动床反应器,该反应器用于基于固体热载体的褐煤干馏、深加工，经过处理过的褐煤及热载体经进料器进入移动床反应器，进料器和折流板使固体物料反复混合，热载体与褐煤在移动床内不断进行传热并停留一定时间，发生干馏，产生的油气通过输气管导出作为产品或再次升温后作为热载体。其示意结构图如6-3所示：,图 6-3 移动床反应器示意图,28,二、移动床反应器图 6-3 移动床反应器示意图28,三、直立式干馏炉,一种适用于煤低温连续干馏的直立式干馏炉，该炉体主要由在炉腔中设置的干流管和干馏管上的集气装置构成。这种装置可选择采用内热式或外热式或同时进行内热式和外热式干馏方式，具有结构合理、干馏效率高、便于采用不同的工艺和用在不同的场合、节能环保等众多的等优点。其结构示意图如6-4所示：,图6-4 直立式干馏炉结构示意图,29,三、直立式干馏炉图6-4 直立式干馏炉结构示意图29,6.3 设备设计需考虑的因素,1、固体热载体与冷物料进入反应器时混合不均匀，在反应器内传热效率较低；,2、炉内温度分布不均匀，冷物料加热效果较差焦油和