(一)魯奇魯爾煤氣公司法(LurgiRuhrgas)
1.工藝簡介
該法是由LurgiGmbH公司(聯(lián)邦德國)和RuhrgasAG公司(美國)開發(fā)研究的,其工藝流程
粒度小于5mm的煤粉與焦炭熱載體混合之后,在重力移動床直立反應器中進行干餾。
產(chǎn)生的煤氣和焦油蒸氣引至氣體凈化和焦油回收系統(tǒng),循環(huán)的焦炭部分離開直立爐用風動輸送機提升加熱,與廢氣分離后作為熱載體再返回到直立爐。在常壓下進行熱解得到熱值為26~32MJ/m3的煤氣,半焦以及煤基原油,后者是焦油產(chǎn)品經(jīng)過加氫制得。
2.開發(fā)應用狀況
此工藝過程在日處理能力12t煤的裝置上已經(jīng)掌握,并建立了日處理250t煤的試驗裝置以及日處理800t煤的工業(yè)裝置。
(二)大連理工大學固體熱載體干餾新技術(shù)
1.工藝簡介
大連理工大學郭樹才等人開發(fā)的固體熱載體干餾新技術(shù)主要實驗裝置有混合器、反應槽、流化燃燒提升管、集合槽和焦油冷凝回收系統(tǒng)等。原料煤粉碎干燥后加入原料槽。干餾產(chǎn)生的半焦為熱載體,存于集合槽,煤和半焦按一定的焦煤比分別經(jīng)給料器進入混合器。由于混合迅速而均勻,物料粒度小,高溫的半焦將熱量傳給原料粒子,加熱速度很快,煤即發(fā)生快速熱分解。由于煤粒熱解產(chǎn)生的揮發(fā)物引出很快,二次熱解作用較輕,故新法干餾煤焦油產(chǎn)率較高。經(jīng)混合器混勻的物料進入反應槽,在此完成干餾過程,析出干餾氣態(tài)產(chǎn)物,即揮發(fā)產(chǎn)物。反應槽固態(tài)產(chǎn)物半焦經(jīng)給料器進入燃燒器。半焦或加入的燃料與預熱的空氣進行燃燒,使半焦達到熱載體規(guī)定的溫度,在提升管中被提升到一級旋風分離器,半焦與煙氣分離。熱半焦自一級旋風分離器人集合槽,作為熱載體循環(huán)。多余的半焦經(jīng)排料槽作為干餾產(chǎn)物外送。煙氣在二級旋風分離器除塵后外排。干餾氣態(tài)產(chǎn)物自反應槽導出后,經(jīng)過除塵器、空冷器和水冷器析出焦油和水。煤氣經(jīng)干燥脫去水分,在-30℃左右條件下進行冷凍,回收煤氣中的汽油。凈煤氣經(jīng)抽氣機及計量后送出。
2.開發(fā)應用狀況
已完成多種油頁巖、南寧褐煤、平莊褐煤和神府煤的10kg/h的試驗室實驗,在內(nèi)蒙古平莊煤礦進行了能力為150t/d的褐煤固體熱載體熱解的工業(yè)性實驗并建成5.5萬t/a的工業(yè)示范廠。
(三)COED法
1.工藝簡介
該工藝由美國FMC和OCR聯(lián)合開發(fā),采用低壓、多段、流化床煤干餾工藝流程見圖
平均粒度為0.2mm的原料,順序通過四個串聯(lián)的反應器,其中第一級反應器起煤的干燥和預熱的作用,在最后一級反應器中,用水蒸氣和氧的混合物對中間反應器中產(chǎn)生的半焦進行部分氣化。氣化產(chǎn)生的煤氣作為熱解反應器和干燥器的熱載體和流化介質(zhì)。借助于固相和氣相逆流流動,使反應區(qū)根據(jù)煤脫氣程度的要求提高溫度,有力地控制熱解過程的進行。熱解在壓力35~70kPa下進行。最終產(chǎn)品為半焦、中熱值(15~18MJ/m3)煤氣以及煤基原油,后者是用熱解液體產(chǎn)品在壓力17~21MPa下催化(Ni-Mo)加氫制得的。
2.開發(fā)應用狀況
該工藝已有日處理能力36t煤的中間裝置,并附有油加工設備。
(四)CSIRO工藝
1.工藝簡介
澳大利亞的CSIRO于20世紀70年代中期開始研究用快速熱解煤的方法以獲取液體燃料,先后建立了1g/h,100g/h,20kg/h三種不同規(guī)模的試驗裝置,對多種煙煤、次煙煤、褐煤進行了熱解試驗。該工藝采用氮氣流化的沙子床為反應器,將細粉碎的煤粒(<0.2mm)用氮氣噴入反應器的沙子床中,加熱速度約為104℃/s,熱解反應的主要過程約在1s內(nèi)完成。另外對熱解焦油也進行了結(jié)構(gòu)分析,并用幾種不同類型的反應器進行了焦油加氫處理的研究。
2.開發(fā)應用狀況
近期在試驗室開發(fā)具有最大液體產(chǎn)率的工藝方法,并建成23kg/h處理煤、用空氣或本工藝的循環(huán)氣作為流化介質(zhì)進行干餾的中試廠。
(五)美國鋼鐵公司潔凈焦炭法
1.工藝簡介
潔凈焦炭工藝采用熱解和加氫平行運行的方法以生產(chǎn)冶金焦、焦油、油品、有機液體和氣體。在ERDA支持下已經(jīng)建立了實驗PDU,并進行了試驗。
該工藝的熱解是在豎立二段流化床內(nèi)進行的。煤經(jīng)洗選后,一部分在流化床內(nèi)于富氫和基本無硫的循環(huán)煤氣存在的情況下進行熱解,煤中的硫大部分脫除,產(chǎn)生的半焦用本工藝生產(chǎn)的焦油作為黏結(jié)劑壓制成型,型塊經(jīng)過改質(zhì)和燃燒,生產(chǎn)出堅硬、低硫的冶金焦和富氫氣體。另一部分煤首先和本工藝生產(chǎn)的載體油混合制成漿,然后在21~28MPa和482℃條件下進行非催化加氫,最后把從殘渣中分出的液體和氣體加工成液體燃料、化工原料和油,油返回本工藝。其工藝流程見圖
2.開發(fā)應用狀況
已建成一座處理能力為227kg/d的實驗性PDU,該裝置包括干餾脫硫器、煤加氫裝置和煤預氧化裝置。
(六)Garrett法(西方研究公司熱解法)
1.工藝簡介
Garrett法是美國西方研究公司研究開發(fā)的。將粉碎至0.1mm的煤粉,在常壓氣流床反應器中進行熱解。
該工藝是為生產(chǎn)液體和氣體燃料以及適于作動力鍋爐的燃料設計的,其依據(jù)是短停留時間快速干餾能獲得較高的焦油產(chǎn)率。熱載體是用經(jīng)空氣加熱的自產(chǎn)循環(huán)半焦。熱解在幾分之一秒內(nèi)發(fā)生,停留時間小于2s,因而揮發(fā)物二次裂解最小,液體產(chǎn)率高。在577℃,焦油產(chǎn)率高達35%(質(zhì)量)。在氣流床反應器中,流化介質(zhì)是利用炭化后的煤氣,經(jīng)分離出熱解半焦和液體產(chǎn)品之后返回到循環(huán)系統(tǒng)中。液體產(chǎn)品進行加氫制成煤基原油。此外還得到半焦和發(fā)熱量22~24MJ/m3的中熱值煤氣。
2.開發(fā)應用狀況
此工藝已建成日處理3.6t煤的中間裝置并在寬范圍條件下進行條件實驗。
(七)Toscoal法
1.工藝簡介
Toscoal方法是美國油頁巖公司(OilShalecorp)和RockyFlats研究中心開發(fā)的。預先制備并預熱的煤送入回轉(zhuǎn)爐中,在此與赤熱的瓷球熱載體接觸而發(fā)生熱解。熱解產(chǎn)品引至氣體凈化和碳氫化合物回收系統(tǒng)。瓷球與半焦在機械分離器中分離后,用一部分自產(chǎn)干鎦煤氣燃燒的熱量直接加熱,然后作為循環(huán)固體熱載體再回到回轉(zhuǎn)爐中。加熱瓷球之后的廢氣用于煤的預熱。工藝的產(chǎn)品為半焦、油和熱值為22MJ/m3的煤氣。
2.開發(fā)應用狀況
此工藝已在1976年建成的日處理25t煤的中間裝置上實驗成功,1982年興建日處理能力6.6萬噸煤的工業(yè)裝置。
(八)日本的煤炭快速熱解法
1.工藝簡介
該方法是將煤的氣化和熱解結(jié)合在一起的獨具特色的熱解技術(shù)。它可以從高揮發(fā)分原料煤中最大限度地獲得氣態(tài)(煤氣)和液態(tài)(焦油和苯類)產(chǎn)品。其工藝流程見圖。
原料煤經(jīng)干燥,并被磨細到有80%小于0.074mm后,用氮氣或熱解產(chǎn)生的氣體密相輸送,經(jīng)加料器噴入反應器的熱解段。然后被來自下段半焦化產(chǎn)生的高溫氣體快速加熱,在600~950℃和0.3MPa下,于幾秒內(nèi)快速熱解,產(chǎn)生氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物以及固體半焦。在熱解段內(nèi),氣態(tài)與固態(tài)產(chǎn)物同時向上流動。固體半焦經(jīng)高溫旋風分離器從氣體中分離出來后,一部分返回反應器的氣化段與氧氣和水蒸氣在1500~1650℃和0.3MPa下發(fā)生氣化反應,而為上段的熱解反應提供熱源;其余半焦經(jīng)換熱器回收余熱后,作為固體半焦產(chǎn)品。從高溫旋風分離器出來的高溫氣體中含有氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物,經(jīng)過一個間接式換熱器回收余熱,然后再經(jīng)脫苯、脫硫、脫氨以及其他凈化處理后,作為氣態(tài)產(chǎn)品。間接式換熱器采用油作為換熱介質(zhì),從煤氣中回收的余熱用來產(chǎn)生蒸汽。煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的焦油和凈化過程中產(chǎn)生的苯類作為主要液態(tài)產(chǎn)品。
2.開發(fā)應用狀況
先建了7t/d的工藝開發(fā)實驗裝置,后于1996年設計了原料煤處理能力為100t/d的中試裝置,1999年~2000年建成并投入試運轉(zhuǎn)和實驗運行。
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