煤炭低温干馏工艺

科技工作者之家  |   2020-11-17 17:26

煤在隔绝空气下,受热到700℃以下,经干馏转化为半焦、焦油和煤气的工序和产品处理系统。加工不同类型原料和不同加热方式及规模的低温干馏炉,要求有相适应的备煤方式和产品处理系统,构成各有特征的煤炭低温干馏工艺。工业化生产的低温干馏工艺有鲁奇、地斯科和鲁奇一鲁尔。

释义煤在隔绝空气下,受热到700℃以下,经干馏转化为半焦、焦油和煤气的工序和产品处理系统。加工不同类型原料和不同加热方式及规模的低温干馏炉,要求有相适应的备煤方式和产品处理系统,构成各有特征的煤炭低温干馏工艺。工业化生产的低温干馏工艺有鲁奇、地斯科和鲁奇一鲁尔。

鲁奇(Lurgi-spuelgas)低温干馏工艺20世纪20年代,由德国鲁奇公司发明了三段内热式低温干馏炉,经逐步改进发展,30~40年代在世界许多国家建立有这种以生产液体燃料为目的的低温干馏工厂。三段内热式低温干馏炉一般高16~18m,日处理煤能力300t,外有金属外壳,内有分段的耐火砖衬里。炉的上段为装料系统和干燥段,褐煤或煤砖与250℃左右的烟道气接触,大约经8~9h后干燥至含水分1%左右,通过输料管进入炉子中段的低温干馏段,这里料煤与650~700℃的气体热载体接触,大约需8h左右,完成低温干馏后的半焦进入炉的下部冷却段,通过冷凝净化后的回流煤气将半焦冷却至60~70℃,经卸料装置排出。用于干燥和干馏的气体热载体由分别安装于炉子旁的风机、燃烧室提供,干燥后废气和低温干馏气体分别由排气管和煤气管导出。

三段内热式低温干馏炉使用20~50mm块煤或煤砖,在备煤系统中需要设置块煤筛分或煤砖制备工序,一般适用无粘结性的褐煤和烟煤,少数情况下用弱粘结性烟煤为原料。半焦的挥发分为10%~12%,干馏温度较低时还会增高。半焦粒度组成通常为小于6mm约占 20%,6~20mm约占 50%,大于20mm约占30%。半焦反应性强; 煤气热值大致在4.2~8.8MJ/m3。焦油产率 (焦油质量占煤样质量的百分率) 占焦油理论产率的60%左右,油中轻质组分较多,既可加工成汽油、柴油,还可加工成为木材防腐油、浮选药剂、沥青和一些化工原料。

地斯科(disco)低温干馏工艺20世纪30~40年代,由美国成功开发,以生产无烟燃料为主的连续低温干馏强粘结性粉煤工艺。低温干馏炉系由不锈钢制作的直径2.7m、长38.4m外热式回转热解炉,煤在炉中受热分解,挥发物析出冷凝分离为焦油和煤气,部分煤气返回供加热炉体。为控制调节煤的粘结性,用废热烟道气焙烤氧化煤料。该工艺分为4个工序:

(1) 预干燥。湿煤用废热烟道气干燥,使水分降至2%~3%。

(2) 焙烧氧化。干煤送入输送式焙烤炉,由470℃热烟道气间接焙烤氧化。

(3) 干馏。焙烤后的煤送入外部达570℃的低温干馏炉内进行炭化,煤经软化分解,滚动粘结成球状半焦排出。

(4) 冷却。球状半焦经冷却筛分,筛出焦粉可配入煤粉中做瘦化料。球状半焦挥发分15%~17%,为优质家庭用块状无烟煤料,在工业上亦有一定用途。

该工艺最大特点是原料用强粘结性粉煤,为使设备运转正常,要求焙烤工序控制严格,既不能使煤过度氧化,导致半焦不能粘结成球,也不能氧化不足,造成煤料粘在炉体内壁,影响炉体传热。该工艺每吨煤可得到煤气约100m3,还可获得5%左右的轻质煤焦油。

鲁奇-鲁尔(Lurgi-ruhrgas)低温干馏工艺20世纪50年代开始,德国开发以细粒状固体热载体(砂子或半焦)的低温干馏工艺,用于煤、油页岩、油砂、液态烃等原料的低温热解。小于8mm的褐煤和无粘结性的烟煤是理想的原料。该工艺是以机械搅拌热解反应器为主体,煤被循环热半焦混合迅速加热至600℃左右,实现煤的干馏,煤与热半焦混合比例为1:3~5。干馏完毕后,半焦混合物分成两股半焦流:一股半焦流可趁热送往锅炉或气化炉用,或冷却后再利用;另一股半焦送往提升管,用气流把它提升到提升管顶部,在提升管底部一部分半焦被燃烧用来加热半焦至700~800℃,生成的烟气和提升的热半焦,用旋风分离器加以分离,热半焦再送入热解反应器使煤干馏,而热烟气用于提升管空气预热和煤料干燥。炽热的固体热载体与原料煤均匀混合,强化了传热与传质过程,实现快速热解和气相产物快速导出,焦油产率高,可达30%。半焦可供制备型焦或作为高炉喷吹燃料等多种用途。煤气热值可达14~20MJ/m,可作民用煤气和其他气源。该工艺较为理想是与发电厂相结合,在获取大量液体产品的同时,将半焦和煤气供电厂锅炉燃用。1

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学