專利名稱：通過(guò)移除揮發(fā)性組分處理燒結(jié)煤或煙煤的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤加工領(lǐng)域，更具體而言，涉及用于處理燒結(jié)煤或各種類型的煙煤的工藝，以生產(chǎn)適用于包括冶金或發(fā)電用途在內(nèi)的各個(gè)行業(yè)的煤衍生液體(CDL)和氣體燃料以及其他較高價(jià)值的煤衍生產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
有時(shí)對(duì)處于其原始態(tài)的煤進(jìn)行處理以提高其有用性和熱能含量。所述處理可以包括使煤干燥并且使煤經(jīng)受熱解過(guò)程以驅(qū)除低沸點(diǎn)有機(jī)化合物和較重的有機(jī)化合物。煤的熱處理致使某些揮發(fā)性烴化合物的釋放，所述烴化合物具有進(jìn)一步精煉成輸送液體燃料和其他煤衍生化學(xué)物質(zhì)的價(jià)值。隨后，可以從離開熱解過(guò)程的吹掃氣中移除所述揮發(fā)性組分。煤的熱處理通過(guò)煤揮發(fā)性組分和有機(jī)硫分解產(chǎn)物的析出而致使其轉(zhuǎn)變?yōu)槊航?，并且所得焦中的無(wú)機(jī)硫的磁化率引起隨后從煤焦中移除煤灰、硫和汞。從煤焦中有效移除這類揮發(fā)性組分(如煤灰、無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫以及汞)尚存在問(wèn)題。將有利的是，如果允許以在更為期望的濃度下從煤中有效地移除揮發(fā)性組分從而產(chǎn)生具有減少的灰分和硫的煤焦產(chǎn)物這樣的方式來(lái)處理燒結(jié)煤或煙煤。將進(jìn)一步有利的是，如果煙煤能夠以產(chǎn)生第二收益流(即，可凝結(jié)的煤液體)這樣的方式來(lái)精煉，所述第二收益流可以被收集來(lái)產(chǎn)生合成原油。期望一種用于處理燒結(jié)煤或用于精選煙煤的工藝，包括減少硫和灰分，析出有價(jià)值的煤液體和燃料氣體，提高熱值，以及改善所得煤焦產(chǎn)物的其他性倉(cāng)泛。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)寬泛的方面，本文提供一種用于處理燒結(jié)煤的工藝。所述工藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤，以及在容器中用氣流處理所述煤，所述氣流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以將煤轉(zhuǎn)變成基本不燒結(jié)煤。將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與之接觸，所述吹掃氣處于比煤的溫度高的溫度下從而將熱供給煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到吹掃氣中。將吹掃氣從所述室中移除并進(jìn)行處理以移除煤的可凝結(jié)組分。
本文還提供一種用于處理燒結(jié)煤的工藝。所述工藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤，以及在容器中用氣流處理所述煤，所述氣流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以將煤轉(zhuǎn)變成基本不燒結(jié)煤。將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與之接觸，所述吹掃氣處于比煤的溫度高的溫度下從而將熱供給煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到吹掃氣中。將吹掃氣從所述室中移除并進(jìn)行處理以移除煤的可凝結(jié)組分，并且其中氧化物的一部分轉(zhuǎn)化成順磁性礦物組分。將包括順磁性礦物組分在內(nèi)的煤從熱解室中作為煤焦移除。將順磁性礦物組分從煤焦中移除，從而產(chǎn)生具有減少的灰分和硫的煤焦。在某些實(shí)施方案中，將煤粉碎至約篩下40目至約篩下200目的尺寸。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)將煤在約400° F至約600° F的溫度下處理約30分鐘的時(shí)間時(shí)，氣流的氧含量足以使煤增重的量處于煤的約0.5重量％至約2.0重量％的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，用氣流處理煤包括將所述煤在氧化性旋轉(zhuǎn)式干餾爐或氧化性 流化床容器中加熱至約400° F至約650° F的溫度。在某些實(shí)施方案中，將經(jīng)處理的煤在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中預(yù)熱至約550° F至約900° F范圍內(nèi)的溫度。在某些實(shí)施方案中，將預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器的溫度控制為約550-900° F，從而從經(jīng)處理的煤中移除約2重量％至約10重量％的煤揮發(fā)性組分，同時(shí)允許期望的揮發(fā)物與煤粒子一起保留。在某些實(shí)施方案中，預(yù)熱步驟從經(jīng)處理的煤中移除揮發(fā)物并且包括從預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中抽出廢氣，然后使廢氣中的揮發(fā)物燃燒并且使來(lái)自燃燒的熱能遞送至預(yù)熱步驟。在某些實(shí)施方案中，熱解室為旋轉(zhuǎn)式干餾爐，將經(jīng)處理的煤在干餾爐中加熱至約900° F至約1200° F的溫度以產(chǎn)生粉碎的煤焦，從所述室中移除的吹掃氣具有至少約25%的可凝結(jié)烴含量。在某些實(shí)施方案中，熱解步驟產(chǎn)生呈H2S、CS2和COS中至少之一的形式的硫，H2S,CS2和COS與吹掃氣一起從所述室中移除，并且熱解步驟還包括從吹掃氣中移除硫。在某些實(shí)施方案中，煤被連續(xù)供應(yīng)到所述室的一端中并且從所述室的另一端移除，吹掃氣被連續(xù)供應(yīng)到所述室的一端中并且從所述室的另一端移除，并且離開所述室的吹掃氣具有至少25重量％的可凝結(jié)烴含量。
在某些實(shí)施方案中，進(jìn)入所述室的經(jīng)處理的煤包括黃鐵礦(FeS2)和赤鐵礦(Fe2O3),并且其中煤在所述室中的熱解導(dǎo)致黃鐵礦向磁黃鐵礦(Fe7S8)的轉(zhuǎn)化以及赤鐵礦向磁鐵礦(Fe3O4)的轉(zhuǎn)化。在某些實(shí)施方案中，所述工藝還包括通過(guò)磁分離從煤中移除磁黃鐵礦和磁鐵礦的步驟。在某些實(shí)施方案中，在從煤中移除磁黃鐵礦和磁鐵礦之前將煤冷卻至低于350° F的溫度。在某些實(shí)施方案中，進(jìn)入所述室的吹掃氣的至少80%由CO2和H2O組成。在某些實(shí)施方案中，自所述室移除的吹掃氣包含C3H8、CH4和CO中的至少之一，并且還包含H2S、CS2和COS中的至少之一。在某些實(shí)施方案中，燒結(jié)煤具有約4或更大的自由溶脹指數(shù)(FSI)，其在燒結(jié)煤的處理之后減小至約I或更小的FSI。在另一寬泛的方面，本文提供一種用于處理燒結(jié)煤的工藝。所述工藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤，并且在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中將煤預(yù)熱至約550° F至約900° F的溫度。將煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與煤接觸，所述吹掃氣處于比煤的溫度高的溫度下從而將熱供給煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到吹掃氣中。將吹掃氣從所述室中移除并進(jìn)行處理以移除煤的可凝結(jié)組分。在另一寬泛的方面，本文提供一種用于處理燒結(jié)煤的工藝。所述工藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤，并且在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中將煤預(yù)熱至約550° F至約900° F的溫度。將煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與煤接觸，所述吹掃氣處于比 煤的溫度高的溫度下從而將熱供給煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到吹掃氣中。將吹掃氣從所述室中移除并進(jìn)行處理以移除煤的可凝結(jié)組分。在某些實(shí)施方案中，將預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器的溫度控制為約600-900° F，從而從經(jīng)處理的煤中移除約2重量％至約10重量％的煤揮發(fā)性組分，同時(shí)允許期望的揮發(fā)物與煤粒子一起保留。在某些實(shí)施方案中，預(yù)熱步驟從經(jīng)處理的煤中移除揮發(fā)物并且包括從預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中抽出廢氣，然后使廢氣中的揮發(fā)物燃燒并且使來(lái)自燃燒的熱能遞送至預(yù)熱步驟。在某些實(shí)施方案中，熱解室為旋轉(zhuǎn)式干餾爐，將預(yù)熱的煤在干餾爐中加熱至約850° F至約1200° F的溫度以產(chǎn)生粉碎的煤焦，從所述室中移除的吹掃氣具有至少約25%的揮發(fā)物含量。在還一寬泛的方面，本文提供一種用于處理燒結(jié)煤的工藝。所述工藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤，并且在容器中用氣流處理所述煤，所述氣流具有的氧含量足以使所述煤增重的量處于煤的約0. 5重量％至約重量2%的范圍內(nèi)并足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以將煤轉(zhuǎn)變成基本不燒結(jié)煤。將經(jīng)處理的煤在旋轉(zhuǎn)式干餾爐或流化床容器中預(yù)熱至約550° F至約900° F的溫度。將煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與煤接觸，所述吹掃氣處于比煤的溫度高的溫度下從而將熱供給煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到吹掃氣中。將吹掃氣從所述室中移除并進(jìn)行處理以移除煤順磁性礦物組分的可凝結(jié)組分。將包括順磁性礦物組分在內(nèi)的煤作為煤焦從熱解室中移除。將順磁性礦物組分從煤焦中移除，從而產(chǎn)生具有減少的灰分和硫的煤焦。在另一寬泛的方面，本文提供一種用于處理煙煤的工藝。所述工藝包括提供干燥、粉碎的煤，并且在容器中用氣流處理粉碎的煤，所述氣流具有的氧含量足以使所述煤增重的量處于煤的約0. 5重量％至約2. 0重量％的范圍內(nèi)并足以在煤粒子的表面上形成氧化物。將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與煤接觸，所述吹掃氣處于比煤的溫度高的溫度下從而將熱供給煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到吹掃氣中，并且其中氧化物的一部分轉(zhuǎn)變成順磁性礦物組分。將包括順磁性礦物組分在內(nèi)的煤作為煤焦從熱解室中移除。將順磁性礦物組分從煤焦中移除，從而產(chǎn)生具有減少的灰分和硫的煤焦。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，當(dāng)參照附圖閱讀時(shí)，本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)將從以下的優(yōu)選實(shí)施方案的詳述中變得顯而易見。


圖I為用于處理各種類型的煙煤的工藝的示意圖。圖2為圖I的用于處理燒結(jié)煤和各種類型的煙煤的工藝的繼續(xù)部分的示意圖。圖3是在圖I和2的工藝中使用的氣體加熱的干餾爐的示意性放大橫截面圖。圖4是圖I和2的氣體加熱的干餾爐橫截面的示意性放大側(cè)視圖。圖5是在圖I和2的工藝中使用的電加熱的干餾爐的示意性放大橫截面圖。圖6是示出初始自由溶脹指數(shù)(FSI)為4、隨后根據(jù)圖I和2的工藝降低至I的燒結(jié)煤的煤層(seam)的熱重分析(TGA)的示意圖。圖7是示出初始自由溶脹指數(shù)(FSI)為4、隨后根據(jù)圖I和2的工藝降低至I的燒結(jié)煤的另一煤層的熱重分析(TGA)的示意圖。圖8是示出初始自由溶脹指數(shù)(FSI)為4、隨后根據(jù)圖I和2的工藝降低至I的燒結(jié)煤的另一煤層的熱重分析(TGA)的示意圖。
具體實(shí)施方式

本發(fā)明的工藝涉及處理燒結(jié)煤和各種類型的煙煤，以生產(chǎn)適于包括冶金和發(fā)電等行業(yè)中的各種用途的煤衍生的液體(CD L)和其他較高價(jià)值的煤衍生產(chǎn)物，例如高熱值、低揮發(fā)性、低灰分、低硫煤(焦)。通過(guò)使用低溫碳化(即，小于約1300° F)從所得的煤焦中移除期望量的揮發(fā)性組分，以精煉固體產(chǎn)物并產(chǎn)生第二收益流(可凝結(jié)的煤液體)，其可被收集來(lái)產(chǎn)生合成原油。另外，在比用常規(guī)煤處理工藝能夠?qū)崿F(xiàn)的更有利的濃度下從煤中移除期望的可凝結(jié)烴液體。具體而言，所述工藝結(jié)合了用調(diào)溫的、高顯熱貧氧氣流(吹掃氣)進(jìn)行熱解加熱外加通過(guò)如下所述的旋轉(zhuǎn)式熱解干餾爐的旋轉(zhuǎn)式金屬殼體傳遞一部分所需熱進(jìn)行間接加熱的優(yōu)點(diǎn)。熱解加熱在所述工藝中為有利步驟，因?yàn)槊航o料被分離成煤焦和蒸汽，然后使其通過(guò)下游冷凝器，這類化合物可被分離成煤焦油、水和燃料氣體。所述工藝還結(jié)合了預(yù)處理或化學(xué)吸附步驟(設(shè)備32)的優(yōu)點(diǎn)，從而在將煤精煉為具有減少的灰分和硫的煤焦產(chǎn)物時(shí)破壞或降低煙煤的結(jié)塊性能。所述工藝為雙區(qū)熱解工藝。在第一步驟中，將煙煤加熱至某一溫度，而在第二步驟中，將煤加熱至比第一步驟中更高的溫度。通過(guò)采用雙區(qū)熱解工藝，第二熱解步驟的間接/直接熱解加熱步驟得以優(yōu)化。間接加熱的主要原因在于，其使得可凝結(jié)烴組分的蒸汽壓最大化并且使得細(xì)煤或煤焦粒子的遺留物或下角料(lofting)最小化。雙區(qū)熱解的另一優(yōu)點(diǎn)是降低用于第二熱解步驟的熱需求。控制第二熱解步驟中的工作溫度以維持煤焦中的目標(biāo)或期望的揮發(fā)物含量，因?yàn)槊航怪械囊恍]發(fā)物對(duì)于冶金和鍋爐用煤焦產(chǎn)物需求來(lái)說(shuō)均是有利的。應(yīng)當(dāng)理解，本文所披露的工藝適于各種類型的燒結(jié)或高度燒結(jié)的煙煤，特別是自由溶脹指數(shù)(FSI)大于I. O的結(jié)塊煉焦煤。對(duì)于附圖，應(yīng)當(dāng)理解，為了清楚的目的，沒有提供某些構(gòu)造的細(xì)節(jié)，這是因?yàn)檫@類細(xì)節(jié)是常規(guī)的并且一旦本發(fā) 明在本文中披露且描述恰在本領(lǐng)域技術(shù)人員掌握之中。減少包括水分在內(nèi)的揮發(fā)物，涉及數(shù)個(gè)熱處理步驟。通常，清洗來(lái)自表層采礦操作的煙煤以移除通常與這些煤相關(guān)的礦物質(zhì)。清洗取決于與原樣開采的煤一起包含在其內(nèi)的有機(jī)煤物質(zhì)和礦物質(zhì)之間的大的密度差。清洗之后，典型的西肯塔基(Western Kentucky)煙煤將具有接近12重量％的水分含量，即使平衡水分含量在約7%至約9%的范圍內(nèi)。因此，如此獲得的煤必須如下述系列熱步驟中的第一步驟那樣進(jìn)行干燥?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出使用間接氣體加熱用于處理各種類型的煙煤12的工藝10的示意圖。將粉碎煤流12引入具有內(nèi)部加熱管的流化床干燥器14，所述內(nèi)部加熱管具有熱交換嵌入的管狀表面16?？梢允褂萌魏魏线m的干燥器。在將煤12引入流化床干燥器14之前將其粉碎至通過(guò)60目的尺寸。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于下游順磁性礦質(zhì)元素的分離來(lái)說(shuō)，可能需要煤的尺寸進(jìn)一步減小至篩下200目。在一個(gè)實(shí)施方案中，煤12被粉碎至約篩下40目至約篩下200目的尺寸。根據(jù)預(yù)期干燥的煤溫度，具有加熱頭(未示出)的傳熱線圈可以在約50° F至約100° F的溫度范圍內(nèi)變化。粉碎煤12可以在流化床干燥器中在低于400° F的溫度下干燥。流化床干燥器14利用直接氣體/固體加熱外加間接嵌入的傳熱線圈的組合，將煤加熱至約300° F至約425° F的溫度。過(guò)量的水分18從流化床干燥器14的上游排出。熱交換歧管20 (起到傳熱流體管道的作用)配置在流化床干燥器14的底部?jī)?nèi)，傳熱流體從熱交換歧管20通過(guò)管道22向下游回流到熱交換器24中，用于加熱傳熱流體。熱交換器24配置在廢燃料氣體燃燒室26內(nèi)，所述廢燃料氣體燃燒室26用于氣態(tài)CH4、C0、H2S和其他化合物的燃燒。傳熱流體管道28自熱交換器24離開并且向上游流到熱交換歧管30，所述熱交換歧管30起到傳熱流體管道的作用，并且配置在諸如流化床化學(xué)吸附設(shè)備32的容器內(nèi)。雖然優(yōu)選的用于化學(xué)吸附工藝的設(shè)備32為流化床加熱器，但具有至少30分鐘的停留時(shí)間的間接加熱的干餾爐(未示出)可以在替代方案中使用。流化床化學(xué)吸附設(shè)備32包括配置在其內(nèi)的熱交換嵌入的管狀表面34。在化學(xué)吸附處理工藝過(guò)程中，配置在流化床化學(xué)吸附設(shè)備32外部的鼓風(fēng)機(jī)36向煤12供應(yīng)空氣。通風(fēng)孔38從流化床化學(xué)吸附設(shè)備32的上游延伸并且將廢物導(dǎo)向用于氣態(tài)碳-氧化合物的燃燒的廢燃料氣體燃燒室26，所述氣態(tài)碳-氧化合物可能在化學(xué)吸附處理工藝過(guò)程中形成。在與預(yù)期活性熱分解的溫度范圍相對(duì)接近一致的溫度范圍上，煙煤經(jīng)過(guò)使其軟化的瞬時(shí)塑性狀態(tài)、溶脹并最終再次凝固成或多或少擴(kuò)張的細(xì)胞狀餅物質(zhì)。這些煤被稱作粘結(jié)性煤，與加熱后不變成塑性、被稱作無(wú)粘結(jié)性煤的那些相反。使用經(jīng)驗(yàn)自由溶脹試驗(yàn)評(píng)估煤的粘結(jié)或溶脹性質(zhì)。自由溶脹指數(shù)(FSI)常用來(lái)對(duì)各種煤分級(jí)，該指數(shù)范圍為I至10。無(wú)粘結(jié)性煤通常表現(xiàn)出的FSI為I或更小。在一個(gè)實(shí)施方案中，煤為基本上不燒結(jié)煤并且具有I或更小的FSI。西肯塔基煙煤通常具有的FSI為4，或者處于約I至約6的范圍內(nèi)。這些煙煤的塑性或粘結(jié)性質(zhì)導(dǎo)致煤粒子在被加熱至約350° F至約1050° F的預(yù)期分解溫度范圍時(shí)燒結(jié)。燒結(jié)導(dǎo)致粘性，該現(xiàn)象致使在各種加熱裝置中堵塞。這些粘結(jié)性能妨礙預(yù)期熱工藝并且應(yīng)當(dāng)被消除或抵消，或至少在很大程度上降低。粘結(jié)性煉焦煤在加熱時(shí)的塑性一般是已知的。煤的塑性對(duì)于環(huán)境條件的變化靈敏并且對(duì)于改變敏感。可以采用一個(gè)或多個(gè)本文所述的環(huán)境條件來(lái)降低燒結(jié)煤的塑性。這些環(huán)境條件包括(I)提高加熱速率將增加最大的Gieseler流動(dòng)性、膨脹擴(kuò)張(diIatometricdilatation)和自由溶脹程度，同時(shí)提高特征塑性參數(shù)開始顯現(xiàn)自身的溫度；(2)延長(zhǎng)在低至200° F溫度下在惰性氣氛中煤的預(yù)熱將使流動(dòng)性、溶脹和相關(guān)粘結(jié)指數(shù)逐步減??；(3)愈加粉碎煤-即使是FSI大于6-7. 7的強(qiáng)粘結(jié)性煤，將產(chǎn)生僅僅是幾乎不能粘在一起的焦塊，如果其被充分地細(xì)微粉碎并且非常緩慢地加熱的話；(4)減少礦物質(zhì)含量會(huì)大幅提高弱粘結(jié)性和中度粘結(jié)性煤的塑性以及高灰分含量，即，煤的FSI位于3和5之間并且灰分含量大于10% ；(5)氧化(即，在延長(zhǎng)暴露于空氣的過(guò)程中風(fēng)化)將快速而逐步窄化塑性范圍，降低最大流動(dòng)性，并最終完全破壞所有的粘結(jié)傾向；以及(6)通過(guò)在真空中熱解抑制所有塑性的顯現(xiàn)或者通過(guò)在升高的壓力下加熱煤而提高。即使看起來(lái)不會(huì)在任何很大程度上改變煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)的溫和氫化也會(huì)導(dǎo)致相反的效果，即，使塑性范圍寬化并提高溶脹、流動(dòng)性等等。、根據(jù)本文所披露的工藝的中試實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示了具有篩下60目尺寸的粉碎煙煤可以用氧氣的化學(xué)吸附和緩慢加熱進(jìn)行處理，從而將干燥的微粒狀煤轉(zhuǎn)化成無(wú)粘結(jié)性煤。將新開采的煤在環(huán)境溫度條件下暴露于空氣少至幾天將致使任何粘結(jié)性能的顯著劣化。雖然不受縛于任何理論，但據(jù)信粘結(jié)性能的這種劣化是由兩個(gè)基本同時(shí)發(fā)生的過(guò)程造成的- (I)煤分子中諸如CH3、OCH3或(CH2)n的非芳族構(gòu)造的逐步氧化性破壞，和(2)氧在芳族碳位點(diǎn)處的同時(shí)化學(xué)吸附。在一個(gè)實(shí)施方案中，在容器中用氣流處理煤，所述氣流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物。在又一實(shí)施方案中，所述氧化物足以將煤轉(zhuǎn)化成基本不燒結(jié)煤。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)在約400° F至約650° F的溫度下將煤處理約30分鐘的時(shí)間時(shí)，氣流的氧含量足以使煤增重的量處于煤12的約0. 5重量％至約2. 0重量％的范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，用于處理的容器可以是氧化性流化床容器32或者下述類型的氧化性旋轉(zhuǎn)式干餾爐(煅燒爐)。在通過(guò)化學(xué)吸附處理煤之后，經(jīng)化學(xué)吸附或處理的煤40可以轉(zhuǎn)移到流化床中，或者優(yōu)選雙區(qū)熱解，用于根據(jù)本發(fā)明的工藝預(yù)熱。有利的是，出于如下數(shù)個(gè)原因?qū)㈦p區(qū)熱解過(guò)程分成兩個(gè)階段，包括(I)減小對(duì)于第二階段所需的間接加熱的煤質(zhì)量流動(dòng)加熱要求；(2)減少間接的第二階段所需的顯熱，因?yàn)槊涸诩s900° F下進(jìn)入；(3)提高在第二階段中釋放的可凝結(jié)組分(即C5+等)的分壓；(4)使第一區(qū)中釋放的可燃組分在滑流燃燒室中燃燒；以及(5)使用活性炭單獨(dú)處理流出物以移除汞。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一區(qū)在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐42或預(yù)熱流化床容器(未示出)中將煤預(yù)熱至約550° F至約900° F的溫度。預(yù)期第一區(qū)將使煤溫升高至約550° F至約900° F的溫度，從而既進(jìn)行預(yù)熱，又通過(guò)部分熱解產(chǎn)生C02、C0和CH4。CO2用作循環(huán)流化氣體(即，廢氣)44，部分滑流在排出之前經(jīng)過(guò)燃燒室46從而使在部分熱解過(guò)程中可能涉及的任何烴或CO燃燒。除了 CO2的任何燃料氣體，包括C0、CH4等的燃燒將提供用于煤在熱解室42中的預(yù)熱和部分熱解所需的所有或一部分熱能。還預(yù)期將第一區(qū)中的溫度控制在約550-900° F，從而從經(jīng)處理的煤40中移除約2重量％至約10重量％的煤揮發(fā)性組分，同時(shí)允許期望的揮發(fā)物與煤粒子一起保留。在某些實(shí)施方案中，第一區(qū)的溫度不高于850° F，其為可凝結(jié)的煤揮發(fā)物蒸汽開始釋放的溫度。在又一實(shí)施方案中，預(yù)熱步驟從經(jīng)處理的煤中移除揮發(fā)物并且包括從預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐42或預(yù)熱流化床容器(未示出)中抽出廢氣(即C02、C0、CH4等)44，然后使廢氣中的揮發(fā)物在燃燒室46中燃燒并且使來(lái)自燃燒的熱能遞送至預(yù)熱步驟42。廢氣44在燃燒之前在流經(jīng)滑流燃燒室空氣進(jìn)氣扇50之前經(jīng)過(guò)再循環(huán)扇48或者流經(jīng)熱交換器52以向第一熱解干餾爐42提供進(jìn)氣54。進(jìn)氣54和來(lái)自熱解室42的第一階段煤焦56可以在如圖I所不的55處被排出。參照?qǐng)DI和2，在經(jīng)處理的煤40在第一區(qū)中預(yù)熱之后，第一階段的煤焦56被遞送至用于第二熱解步驟的室或熱解旋轉(zhuǎn)式干餾爐58中。所述室可以是適用于通過(guò)對(duì)流氣體加熱煤以及通過(guò)輻射和傳導(dǎo)間接加熱的任何容器。經(jīng)干燥和預(yù)熱的煤56可以被預(yù)先制成尺寸為40目至200目的范圍，然后裝入熱解干餾爐58中，但是也可以使用其他尺寸。旋轉(zhuǎn) 閥60隔離并控制進(jìn)入的煤焦56的流動(dòng)，所述煤焦56被連續(xù)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)式干餾爐室58中。根據(jù)圖I和2的工藝，第二熱解步驟中的各個(gè)反應(yīng)發(fā)生在約900° F至約1200° F的溫度下。這些反應(yīng)包括煤揮發(fā)物的釋放，形成h2s、COS和CS2的有機(jī)硫的分解，黃鐵礦(FeS2)向順磁性磁黃鐵礦(Fe7S8)的轉(zhuǎn)化，以及其他鐵氧化物向順磁性氧化物形式的轉(zhuǎn)化。進(jìn)入干餾爐58的經(jīng)處理的煤焦56包括黃鐵礦和赤鐵礦(Fe2O3)，并且第二區(qū)中的煤焦的熱解導(dǎo)致黃鐵礦向磁黃鐵礦的轉(zhuǎn)化，以及赤鐵礦向磁鐵礦(Fe3O4)的轉(zhuǎn)化。用于直接/間接組合熱解加熱過(guò)程的旋轉(zhuǎn)式干餾爐58可以選自通常被稱作回轉(zhuǎn)式煅燒爐的用于大批固體材料的間接熱處理的傳熱裝置類型。回轉(zhuǎn)式煅燒爐主要由合金制旋轉(zhuǎn)殼體62組成，所述合金制旋轉(zhuǎn)殼體62被封裝在固定爐中并在其外部上間接加熱。工藝物料(即，煤)56移動(dòng)穿過(guò)旋轉(zhuǎn)式殼體62的內(nèi)部，在該內(nèi)部其通過(guò)傳熱的輻射/對(duì)流/傳導(dǎo)組合模式經(jīng)由旋轉(zhuǎn)式殼體壁64被加熱?？梢赃_(dá)到高達(dá)2200° F的工作溫度。回轉(zhuǎn)式煅燒爐可以是小型中試規(guī)模的裝置，或者直徑達(dá)10-12英尺且加熱長(zhǎng)度高達(dá)100英尺的全尺寸生產(chǎn)裝置。裝置可以通過(guò)多種燃料，如氣體(圖3-4)，或通過(guò)電阻加熱元件(參見圖5)進(jìn)行加熱。廢熱和/或外部熱源也可以適配于回轉(zhuǎn)式煅燒爐。預(yù)期旋轉(zhuǎn)式干餾爐58具有足夠的長(zhǎng)度和容量從而為粉碎的煤粒子提供約15分鐘至約25分鐘的停留時(shí)間，該時(shí)間對(duì)于非磁性黃鐵礦(FeS2)向順磁性磁黃鐵礦(Fe7S8)的轉(zhuǎn)化以及非磁性鐵氧化物向順磁性磁鐵礦的還原是有利的。在一些實(shí)施方案中，停留時(shí)間不超過(guò)22分鐘，該停留時(shí)間不會(huì)導(dǎo)致新形成的磁性鐵氧化物因此形成不利的非磁性方鐵體(FeO)的還原。選擇旋轉(zhuǎn)式殼體62的構(gòu)造材料用于高溫使用、耐腐蝕以及與工藝物料相容。旋轉(zhuǎn)式殼體62可以由耐熱且耐腐蝕的可鍛合金鋼制成。例如，309型合金為用于在1300° F金屬溫度范圍內(nèi)操作的間接加熱回轉(zhuǎn)式煅燒爐的標(biāo)稱材料。多個(gè)特征和輔助設(shè)備可用來(lái)適應(yīng)多種工藝需求。回轉(zhuǎn)式煅燒爐由于間接加熱機(jī)制對(duì)于專門的處理而言是理想的。由于熱源與工藝環(huán)境物理分離，因而可以維持特定的工藝氣氛?？梢赃m應(yīng)需要惰性、還原性、氧化性或除濕氣氛的工藝，或者具有固相/氣相反應(yīng)的那些。取決于工藝需求，回轉(zhuǎn)式煅燒爐可以在正壓或負(fù)壓下操作，并且多種密封排布可用。可以采用固定至旋轉(zhuǎn)式殼體內(nèi)部62的內(nèi)部附屬物來(lái)促進(jìn)均勻傳熱和材料對(duì)工藝氣體(即，吹掃氣)66的暴露。間接加熱還使得工藝的溫度分布提供將材料溫度維持在恒定水平達(dá)特定時(shí)間段的能力。以此方式在單個(gè)煅燒爐裝置中可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)溫度平臺(tái)。間接加熱的回轉(zhuǎn)式煅燒爐對(duì)于具有大批自由流動(dòng)固體的熱式加熱知識(shí)的人來(lái)說(shuō)是熟知的。適于將煤加熱至1200° F的典型旋轉(zhuǎn)式干餾爐由The A.J. Sackett & SonsCo. (Baltimore,MD)制造并且其額定傳遞6，240，000BTU/小時(shí)，具有表面積為602. 88平方英尺的間接回轉(zhuǎn)式煅燒爐表面以及約10，350BTU/小時(shí)/平方英尺的熱通量。對(duì)于具有間接和直接加熱的組合的加熱干餾爐來(lái)說(shuō)，當(dāng)間接加熱處于總共的約三分之二范圍中時(shí)，熱的三分之一余量必須由通入與煤12接觸的氣體(吹掃氣66)流來(lái)供應(yīng)。提供吹掃氣66的一種方法是使含有惰性組分和可燃組分二者的貧氧氣體流經(jīng)過(guò)間接熱交換器，在間接熱交換器中，氣流的溫度可以被加熱和/或冷卻以提供最佳溫度和組成。提供吹掃氣66的另一方法是將含有惰性組分和可燃組分二者的貧氧氣體流引入具有氧氣或燃燒空氣的燃燒室中以釋放顯熱。氣流除了部分熱輸入之外，還用作第二目的，即用作吹掃氣以引起在進(jìn)入系統(tǒng)的連續(xù)流動(dòng)的干燥且預(yù)熱的煤的熱解處理中釋放的氣體的流出。
組合的直接/間接熱解加熱過(guò)程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為并流配置。可以使加熱的煤焦56和含有已從固體煤焦中熱解釋放出的氣態(tài)揮發(fā)物的吹掃氣的溫度基本上在旋轉(zhuǎn)干餾爐58的排放端68處經(jīng)由蒸汽驟冷69而平衡。在干餾爐58的排氣處的蒸汽驟冷69降低了排氣溫度。加熱的煤焦56可以在干餾爐58的排放端68處經(jīng)由產(chǎn)物焦出口旋轉(zhuǎn)閥(未示出)可控地釋放。在期望熱解過(guò)程完成點(diǎn)處的煤焦56和吹掃氣66之間的溫差處于約100° F至約200° F的范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述溫差為約150° F。可以采用其他范圍。盡管在附圖所示的實(shí)施方案中煤焦56和吹掃氣66的流動(dòng)是并流的，但應(yīng)理解流動(dòng)也可以是逆流的。組合的直接/間接熱解加熱工藝的另一優(yōu)點(diǎn)是在干餾爐58的裝料端70處相對(duì)顯著的可允許熱溫差。煤焦56和吹掃氣66之間在裝料端的溫差可以處于約650-750° F或更高的范圍內(nèi)，產(chǎn)生約300-400° F的總體干餾爐對(duì)數(shù)平均溫差。組合的直接/間接熱解加熱工藝的又一優(yōu)點(diǎn)見于以下事實(shí)與采用調(diào)溫的高顯熱貧氧氣體用于100%加熱的直接加熱工藝相比，可凝結(jié)揮發(fā)物的濃度得以提高。對(duì)于常規(guī)的100%直接氣體加熱的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，處理干燥且預(yù)熱的煤，可凝結(jié)烴的濃度通常占從熱解室58離開的氣流72的約6. 2%。另一方面，采用100%間接加熱，可凝結(jié)組分占全部氣體的約51. 3%，包括在1200° F熱解處理時(shí)所釋放的熱解的水。對(duì)于采用50%直接氣體和50%間接加熱的間接/直接組合加熱系統(tǒng)而言，預(yù)期可凝結(jié)烴組分為離開干餾爐58的氣流72的約 27. 4%。連接至熱解干餾爐58的內(nèi)壁64的任選的內(nèi)部提升刮板74(圖3和5)可以用來(lái)改善從初始溫度轉(zhuǎn)變至最終期望溫度的煤粒子56的混合以及氣-固接觸效率。隨著干餾爐58旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部升降刮板74用來(lái)從移動(dòng)床提升煤粒子56以及隨后使它們作為級(jí)聯(lián)落回軸向流動(dòng)煤床的表面上。在一些回轉(zhuǎn)式煅燒爐應(yīng)用中，升降刮板設(shè)置為促進(jìn)熱處理中的粒子的連續(xù)提升和落下。盡管氣-固接觸得以改善，但粒子的不期望的重復(fù)提升和落下可能導(dǎo)致大量細(xì)粒和粉塵的產(chǎn)生。粉塵和細(xì)粒可以變得夾帶在吹掃氣流中并隨著在熱解工藝中釋放的期望蒸汽和氣體排出。任選地，內(nèi)部升降刮板74可以分段，從而提供期望的氣-固接觸以及在煤細(xì)粒經(jīng)由機(jī)械氣體/細(xì)粒過(guò)濾器78過(guò)濾之前形成的細(xì)粒76和粉塵最少。采用分段的內(nèi)部升降刮板74，在干餾爐58中處理的煤焦粒子56的床將根據(jù)實(shí)現(xiàn)煤焦粒子56的期望混合所需的階段數(shù)目而經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)級(jí)聯(lián)，而不會(huì)致使不當(dāng)?shù)牧Ｗ訐p害(dimunitization)。在旋轉(zhuǎn)式熱解干懼爐58的一些實(shí)施方案中，煤床56按照Hencin的分類以滾動(dòng)模式移動(dòng)。在該模式中，煤焦粒子56的床可以被看作在表面上滾動(dòng)的那些，與嵌入的那些相反。在表面上的那些由于重力的作用而滾動(dòng)。該表面層常常被稱作“活性層”。這些粒子56通過(guò)對(duì)流接收來(lái)自吹掃氣66的熱。貧氧吹掃氣66，含有不超過(guò)約I體積％的氧，處于比煤焦56的溫度更高的溫度下，使得熱被供向煤。在其他實(shí)施方案中，預(yù)期貧氧吹掃氣66含有不超過(guò)約2體積％的氧。活性層通過(guò)分段升降機(jī)74而提高，以促進(jìn)從吹掃氣66至煤焦粒子56的另外的內(nèi)部對(duì)流傳熱。活性層之下為煤床56的塊，其與金屬壁接觸，通過(guò)傳導(dǎo)接收間接的熱，如圖3和5所示。如圖3和5示意性所示，吹掃氣66和固體煤焦粒子56之間的傳熱涉及輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)。內(nèi)部熱通過(guò)由貧氧高顯熱氣體66組成的吹掃氣流的冷卻而進(jìn)入所述工藝，在約1200° F至約1800° F的溫度下并流進(jìn)入并且在約1100° F至約1300° F的溫度下離開干餾爐58。在一個(gè)實(shí)施方案中，吹掃氣66在約1700° F的溫度下引入，并且吹掃氣在約1200° F的溫度下排放。對(duì)于合并比熱為約0. 38BTU/lb-° F的40，OOOlbs/小時(shí)的吹掃氣流(約67. 3%的H20、2. 9%的N2和29. 2%的CO2)來(lái)說(shuō)，接收自吹掃氣的工藝熱組分將處于約6，500，000BTU/小時(shí)的量級(jí)。還可能存在H2S。在一個(gè)實(shí)施方案中，限制進(jìn)入溫度以抵抗水氣反應(yīng)和煤過(guò)熱。對(duì)于并流流動(dòng)模式，隨著煤焦56在約850-900° F的預(yù)熱溫度下進(jìn)入，吹掃氣66通過(guò)輻射和對(duì)流快速(可能大約I秒或更少)冷卻至約1200-1300° F的平均溫度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該冷卻在約0.5秒至約2秒范圍內(nèi)的跨度中發(fā)生。煤焦床56在處于約900° F至約1200° F的溫度下時(shí)提供約32，000，000BTU/小時(shí)的顯著散熱片。另外，隨著吹掃氣66和蒸汽從干餾爐58的入口端70被輸送到排放端68，吹掃氣66接收來(lái)自外部加熱的旋轉(zhuǎn)式金屬干餾爐殼體80的熱。由吹掃氣放出的熱為6，500, 000BTU/小時(shí)，占360，OOOlbs/小時(shí)的經(jīng)干燥且預(yù)熱的煙煤熱解所需的標(biāo)稱32，000，000BTU/小時(shí)的20%。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)預(yù)期熱解溫度為約1150° F時(shí)，吹掃氣66將在約1650° F下進(jìn)入干餾爐。在一個(gè)實(shí)施方案中，由吹掃氣66向煤焦56供應(yīng)的熱的比例小于向煤焦56供應(yīng)的全部熱的40%。在其他實(shí)施方案中，至少80%的吹掃氣66包括CO2和H2O,供入室58的吹掃氣66與煤焦56的質(zhì)量比小于約0. 50。在仍然其他的實(shí)施方案中，至少80%的吹掃氣66包括CO2和H2O,供入室58的吹掃氣66與煤焦56的質(zhì)量比小于約0. 25。高比熱吹掃氣66的又一優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明的工藝的相對(duì)較高的發(fā)射率(emissivity)。氮?dú)?N2)是對(duì)稱的分子氣體,其不構(gòu)成氣流的福射組分。氮?dú)?N2)、氧氣
(O2)、氫氣(H2)和干空氣具有對(duì)稱的分子并且在實(shí)際上透過(guò)熱輻射-它們?cè)趯?shí)際關(guān)注的溫度(即1000-1500° F)下既不發(fā)出也不吸收可觀量的輻射能量。另一方面，諸如C02、H2O和烴的異極氣體和蒸汽的輻射在傳熱應(yīng)用中具有重要性。在一個(gè)實(shí)施方案中，供入所述室中的預(yù)期吹掃氣，即40，OOOlb/小時(shí)的具有約67. 3%的H20、2. 9%的N2和29. 2%的CO2構(gòu) 成的氣體，具有在約0. 5至約0. 7范圍內(nèi)的發(fā)射率，發(fā)射率最好為約0. 65。還可以存在H2S。當(dāng)CO2和H2O均以高濃度存在時(shí)，發(fā)射率可以通過(guò)加和兩種組分的發(fā)射率進(jìn)行估算。束長(zhǎng)為9. O英尺的復(fù)合發(fā)射率的主要組成有約0. 45來(lái)自水蒸汽和約0. 20來(lái)自二氧化碳，內(nèi)部干餾爐壓力在約0. 85至I. 3大氣壓范圍內(nèi)，或者作為另外一種選擇，在約I. 05至I. 20大氣壓范圍內(nèi)，并且最好在約I. 15大氣壓下。最佳的內(nèi)部干餾爐壓力提高了下游油回收過(guò)程，因?yàn)橄掠尾捎驮O(shè)備(吸收設(shè)備82)的橫截面可以較小，即，吸收設(shè)備可具有較小的直徑，這有利于更有效的吸收和更低的成本。通過(guò)吹掃氣66和通過(guò)來(lái)自所述室58的間接加熱對(duì)煤焦56的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分從煤中釋放到吹掃氣中?？梢钥刂聘绅s爐58的溫度，以產(chǎn)生具有約10重量％至約25重量％的揮發(fā)性組分的粉碎煤焦56。在一個(gè)實(shí)施方案中，室58內(nèi)的煤焦56的溫度升溫至約1200° F至約1500° F以提高有機(jī)硫的移除(例如，揮發(fā))?？梢蕴峁┤芜x的密封件(未示出)以限制氣體和粉塵在熱解干餾爐58的裝料端70和排放端68處流動(dòng)。密封件通常本質(zhì)是機(jī)械的，具有去除(riding)/耐磨組分(通常為石墨等)。用彈簧限制密封組件以維持靜態(tài)端蓋和旋轉(zhuǎn)式圓柱金屬殼體62之間的密封?？梢允褂闷渌愋偷拿芊饧?
對(duì)于典型的熱解煤加熱工藝來(lái)說(shuō)，使預(yù)先在約850-900° F的范圍內(nèi)干燥且預(yù)熱的煙煤的360，OOOlbs/小時(shí)的連續(xù)進(jìn)入流熱解所需的熱已經(jīng)通過(guò)熱平衡來(lái)確定并且計(jì)算為約32，000，000BTU/小時(shí)。比熱需求為在900° F下進(jìn)入的約95BTU/lb_干燥煤。對(duì)于典型的熱解煤加熱工藝來(lái)說(shuō)，間接加熱有效表面積為2880平方英尺，熱通量速率為9，000BTU/小時(shí)/平方英尺，所供應(yīng)的熱因此為約25，500, 000BTU/小時(shí)。間接加熱部分將為約25，000, 000BTU/小時(shí)除以32，000, 000BTU/小時(shí)的總需求或者全部的80%。檢驗(yàn)的其他回轉(zhuǎn)式煅燒爐顯示出約4000BTU/小時(shí)/平方英尺至12，000BTU/小時(shí)/平方英尺的熱通量速率，對(duì)于本發(fā)明實(shí)施方案典型的為10，000BTU/小時(shí)/平方英尺。應(yīng)當(dāng)理解，在干餾爐中非常短的氣體停留時(shí)間是有利的，以避免高分子量烴蒸汽在約950° F和更高的溫度下熱裂解。對(duì)于950° F至1，300° F的溫度來(lái)說(shuō)，為避免期望烴的可測(cè)量裂解，5秒或更短的氣體停留時(shí)間是有利的。相反，對(duì)于I至2秒的氣體停留時(shí)間，烴裂解需要1，650至1，850° F的溫度。對(duì)于長(zhǎng)度為100英尺的10-英尺直徑的干餾爐來(lái)說(shuō)，計(jì)算的氣體內(nèi)部體積為5，500立方英尺(30%填充有煤/焦)。采用75，000實(shí)際立方英尺每分鐘的吹掃氣流(在出口處測(cè)量并且包括產(chǎn)生氣體，即熱解過(guò)程中析出的氣體)，停留時(shí)間為約0. 25秒。在一個(gè)實(shí)施方案中，在干餾爐58內(nèi)的平均氣體停留時(shí)間為約0. 2秒至I秒。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，在干餾爐58內(nèi)的平均氣體停留時(shí)間小于約I秒。圖3示出在本發(fā)明的工藝中使用的氣體加熱的干餾爐58的示意性放大橫截面圖。在該實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)式殼壁64可以配備有外部熱交換增強(qiáng)裝置84和內(nèi)部熱交換增強(qiáng)裝置86,其可以被稱作延伸熱交換表面,類似于熱交換器表面上的散熱片。安裝旋轉(zhuǎn)式干懼爐內(nèi)殼62,用于在圓柱狀外殼80內(nèi)旋轉(zhuǎn)。外殼80包括用于向內(nèi)殼62供應(yīng)間接熱的熱源(例如，氣體燃燒產(chǎn)物)。至少一個(gè)間接加熱氣體入口 88配置在用于氣體90進(jìn)入的外殼80內(nèi)。至少一個(gè)間接加熱氣體出口 92配置在用于氣體90移除的外殼80內(nèi)。部分熱耗盡的貧氧高顯熱氣體94從干餾爐室58的外殼80排出96并且經(jīng)過(guò)氣體/流體熱交換器98至煙道氣脫硫單元152。圖4示出上述圖2的氣體加熱的干餾爐58的示意性放大側(cè)視圖。在該實(shí)施方案中，吹掃氣66在裝料端70處連續(xù)供入室58的一端并且在排放端68處從室的另一端移除，并且吹掃氣的平均速度小于900英尺每分鐘。在又一實(shí)施方案中，當(dāng)由吹掃氣供向煤的熱的比例小于供向煤的全部熱的40%時(shí)，離開室58的吹掃氣具有至少25重量％的可凝結(jié)烴或揮發(fā)性組分含量。在還一實(shí)施方案中，將煤在干餾爐中加熱至約900° F至約1100° F的溫度，使得離開干餾爐的吹掃氣具有至少約25重量％的可凝結(jié)烴或揮發(fā)物含量。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，離開干餾爐的吹掃氣具有至少約40重量％的可凝結(jié)烴或揮發(fā)物含量。揮發(fā)性組分H2S、CS2和COS隨著吹掃氣66從干餾爐58中移除。在從室58中移除吹掃氣66之后，適當(dāng)處理吹掃氣以根據(jù)圖I和2中示意性圖示的工藝10移除煤焦56中的可凝結(jié)組分，所述可凝結(jié)組分包括烴、水蒸氣和其他揮發(fā)性化合物。將吹掃氣66通入機(jī)械過(guò)濾器78中以從期望的氣態(tài)烴化合物分離固體煤焦細(xì)粒76。可以經(jīng)由細(xì)粒出口旋轉(zhuǎn)閥(未示出)從過(guò)濾器78可控地釋放煤細(xì)粒76。氣流72接下來(lái)通入包括單個(gè)或多個(gè)熱移除階段的單-或多-階段驟冷塔吸收器系統(tǒng)82來(lái)分離期望的可凝結(jié)烴化合物100和回收期望的煤衍生液體可能需要的單一或多種級(jí)分的其他化合物。然后，不凝結(jié)的工藝衍生的氣體燃料102從吸收系統(tǒng)82離開，通入吸收器83以移除任何硫化氫(H2S) 101，并且流入下游工藝衍生的氣體燃料壓縮器104?？梢圆捎萌魏魏线m的硫去除劑，如通過(guò) Gas Technology Products LLC (Schaumburg, IL)得到的 L0-CAT 技術(shù)從氣體燃料中移除硫化氫。任選地，剩余的氣態(tài)化合物和水蒸氣可以經(jīng)過(guò)最終階段驟冷塔(未示出)以移除一部分所含的水蒸氣。參照?qǐng)D3和4，供應(yīng)用于干餾爐58的間接加熱的熱的期望方法源于一部分不凝結(jié)氣態(tài)煤衍生燃料102的燃燒。一些壓縮的不凝結(jié)氣態(tài)煤衍生燃料110被輸送到燃燒室108以與輔助燃料(如果需要的話)，和空氣和/或氧氣結(jié)合來(lái)形成供向干餾爐58的燃燒產(chǎn)物106?？梢越?jīng)由燃燒空氣鼓風(fēng)機(jī)112向燃燒室108中加入燃燒空氣。還預(yù)期增加的能量有效揮發(fā)和脫附冷卻工藝階段可以通過(guò)采用較少的吹掃氣來(lái)實(shí)現(xiàn)，用在熱解干餾爐58中處理的煤的間接加熱完全或部分替代吹掃氣的對(duì)流傳熱。在一個(gè)實(shí)施方案中，可凝結(jié)的烴(C5+)組分占熱解工藝中析出的揮發(fā)物的約50% (25-75wt% )。在該濃度下，凝結(jié)溫度是更具代表性的各自沸點(diǎn)并且揮發(fā)性烴可以被有效冷卻、凝結(jié)并且在多階段下游吸收系統(tǒng)(在圖2中顯示為單階段吸收系統(tǒng)82)中分離成特定期望沸點(diǎn)級(jí)分(凝結(jié)的烴在圖2中顯示為要素100)的組別。參照?qǐng)DI和2，壓縮工藝衍生的氣體燃料110在已經(jīng)穿過(guò)工藝衍生的氣體燃料壓縮器104之后，向上游流經(jīng)廢燃料氣體燃燒室26 (圖I)，同時(shí)空氣鼓風(fēng)機(jī)142為廢燃料氣體燃燒室供應(yīng)空氣。燃燒室煙道氣144向上游流入機(jī)械微粒分離器146，用于移除灰分細(xì)粒148和硫的氧化物。灰分耗盡的煙道氣150從分離器146導(dǎo)入煙道氣脫硫設(shè)備152，產(chǎn)生含有硫的流出物154，所述硫源自煤中的有機(jī)硫。清潔的煙道氣156自煙道氣脫硫設(shè)備152向上游排出。預(yù)期工藝衍生的氣體燃料110可以用作用于第二區(qū)熱解過(guò)程的吹掃氣66。工藝衍生的氣體燃料110流入廢燃料氣體燃燒室26中，在其中通過(guò)熱交換器158加熱氣體燃料110。在燃燒室26中恰當(dāng)加熱之后，吹掃氣66向上游流入第二區(qū)熱解干餾爐58中。在第二區(qū)熱解過(guò)程完成以及粉碎的煤已經(jīng)通過(guò)煤揮發(fā)物和有機(jī)硫分解產(chǎn)物的析出而轉(zhuǎn)化成煤焦(含有順磁性組分和其他灰分組分)118，并且所得焦中的無(wú)機(jī)硫的磁化率得以提高之后，煤焦可以經(jīng)由煤焦冷卻器120冷卻并且轉(zhuǎn)移到干燥的磁分離裝置122。煤焦冷卻器120被配置為具有熱交換嵌入的管狀表面124。煤焦118在約950° F至約1150° F的溫度下進(jìn)入焦冷卻器120并且被冷卻至約250° F至約350° F的溫度。其他溫度也是可能的。煤焦冷卻器120可以是具有內(nèi)嵌卷繞線圈的流化床冷卻器。與煤焦冷卻器120聯(lián)用的冷卻劑可以是由Solutia, Inc. (St. Louis, MO)制造的類型的市售傳熱流體,稱為Therminol。任選地，冷卻劑循環(huán)至上游加熱/干燥單元，在那里熱被轉(zhuǎn)移到引入的煤。冷卻步驟的預(yù)期目的是除去來(lái)自固體的顯熱，第二目的是使熱解過(guò)程淬火，該過(guò)程隨著熱焦進(jìn)入煤焦冷卻器120而在熱焦中持續(xù)。來(lái)自冷卻器120的廢氣在廢燃料氣體燃燒室26中進(jìn)行處理。可以使冷卻的煤焦126經(jīng)過(guò)干燥的磁分離器122，以移除至少一部分的磁性磁黃鐵礦和磁鐵礦，從而產(chǎn)生精選的煤焦。來(lái)自粉碎煤的煤灰、硫和汞的干燥磁分離在本領(lǐng)域是已知的?？梢酝ㄟ^(guò)使用由EXPORTech Company, Inc. (Pittsburgh,PA)制造的類型的常規(guī)干燥磁分離器對(duì)冷卻的煤焦126進(jìn)行磁性處理。一種優(yōu)選的干燥磁分離器為能夠分離磁性非常弱的材料(如黃鐵礦)的開放梯度、自由流動(dòng)的Para Trap分離器，這有利于如此處理的一些煤中的硫和痕量金屬如汞和砷。已經(jīng)示出了當(dāng)根據(jù)本文所公開的工藝使用時(shí)，煤通過(guò) Para Trap分離器兩遍,實(shí)現(xiàn)28%的灰分、78%的黃鐵礦硫、31 %的砷和72%的萊的下降。應(yīng)當(dāng)理解，灰分移除和碳遺留物導(dǎo)致由原煤提供的粉碎度、鐵含量以及在熱解室中達(dá)到的磁轉(zhuǎn)化程度的變化。煤在熱還原工藝中經(jīng)歷的實(shí)際停留時(shí)間和溫度可能影響灰分/硫移除結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施方案中，在熱解過(guò)程中發(fā)生其他鐵氧化物材料的進(jìn)一步還原，使得該礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化成磁鐵礦，該礦物質(zhì)隨后通過(guò)與用于移除無(wú)機(jī)硫的相同干燥磁分離手段被移除。磁性灰分礦物(含有無(wú)機(jī)硫和鐵氧化物)128離開干燥磁分離器122，而煤焦130向下游流入混合機(jī)132中，在混合機(jī)132中煤焦與離心分離輸出物(含有煤焦油、焦細(xì)粒和合適的粘合劑)134組合并用于壓塊。用于壓塊粉碎煤焦的期望成分是粘合劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑為來(lái)自煤精選廠的液體回收部分的煤焦油。預(yù)期在煤焦油用作用于煤焦壓塊的粘合劑之前使其冷凝并進(jìn)行收集。采用外部熱交換器從熱煤焦油中回收熱并將其導(dǎo)向用于干燥粉碎煤12的流化床干燥器14。來(lái)自煤焦油收集裝置(未示出)的頂置氣體含有各種燃料組分(包括C3H8、CH4, CO等)和氣態(tài)硫化合物(包括H2SXS2和COS)。頂置氣體可以用于燃料，用于干燥、預(yù)熱和熱解功能。來(lái)自加熱單元的流出物含有S02，SO2可以采用常規(guī)洗滌器技術(shù)得以移除。離開第二熱解區(qū)的凝結(jié)的烴蒸汽含有固體煤焦細(xì)粒。液體回收系統(tǒng)包括用于高度粘性煤液體和煤焦細(xì)粒分離的離心分離機(jī)。該含有煤焦細(xì)粒的粘性煤焦油流(離心分離的底部部分)可以被泵送到混合機(jī)或摻混機(jī)中，其中煤焦油、焦細(xì)粒和產(chǎn)物煤焦在壓塊之前間歇地混合和共混。煤焦油的標(biāo)稱添加可以等于產(chǎn)物煤焦的約3%。煤焦油增加了產(chǎn)物煤餅中的揮發(fā)物含量。煤焦油的添加可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)以校正熱解過(guò)程中揮發(fā)物的過(guò)分或不足移除?？梢悦子萌魏魏线m的設(shè)備如由K. R. Komarek, Inc. (Wood Dale, IL)制造的類型的常規(guī)輥式壓塊機(jī)對(duì)精選的煤焦和粘合劑136進(jìn)行壓塊。根據(jù)本文公開的工藝所形成的產(chǎn)物煤焦餅140為合成冶金級(jí)別的、高熱值、低硫煤。可以采用傳統(tǒng)煤運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)載產(chǎn)物煤餅 140。
在替代方案中，在干燥磁分離步驟后，精選的煤焦適于轉(zhuǎn)移到粉碎煤發(fā)電裝置中。轉(zhuǎn)移可以通過(guò)采用惰性氣動(dòng)轉(zhuǎn)移手段來(lái)完成。另一技術(shù)是采用惰性封裝的無(wú)蓋有軌車用于長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)載。圖5是本發(fā)明的工藝10的一個(gè)替代方案的示意性放大橫截面圖，其中電阻加熱是旋轉(zhuǎn)式干餾爐58的外殼80的間接加熱源。通常，與常用工業(yè)燃料相比，電力是能量的更昂貴形式。另一方面，與在1300-1500° F下耗盡的效率為約55-60%的燃?xì)庀到y(tǒng)相比，使用電阻加熱的效率接近100%。電阻加熱設(shè)備通常不如同一有效熱輸入的燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)昂貴。電阻加熱的另一優(yōu)點(diǎn)在于沿著干餾爐的長(zhǎng)度設(shè)置多個(gè)熱控制區(qū)以及配置加熱元件的容易性，從而有效匹配適于各種類型的經(jīng)干燥和預(yù)熱的煤的熱解的旋轉(zhuǎn)式干餾爐實(shí)施方案的輸入和需要。在一些實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)式干餾爐58可以細(xì)分成不同的間接電阻加熱區(qū)。應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)電阻加熱為旋轉(zhuǎn)式干餾爐58的外殼80的間接加熱源時(shí)，圖2中所示的元件106、108和112不可應(yīng)用于這類替代方案中。進(jìn)一步參照?qǐng)D5，旋轉(zhuǎn)式殼壁64可以配備有外部金屬延伸表面84和內(nèi)部金屬延伸表面86。安裝旋轉(zhuǎn)式干懼爐內(nèi)殼62,用于在圓柱狀外殼80內(nèi)旋轉(zhuǎn)。多個(gè)電阻加熱兀件114選擇性地位于旋轉(zhuǎn)式干餾爐58的外殼80內(nèi)的內(nèi)壁116的周圍。在以下實(shí)施例中進(jìn)一步限定本發(fā)明，其中除非另有指明，否則所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都按重量計(jì)并且度數(shù)都為華氏溫度。應(yīng)當(dāng)理解這些實(shí)施例盡管表明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但其給出僅是為了說(shuō)明。由在本文中的論述以及這些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定本發(fā)明的基本特征，并且在不背離其精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變和變動(dòng)以使其適于各種使用和條件。實(shí)施例I根據(jù)本文所述的工藝的所得煤焦產(chǎn)物的含量示于下表I中。應(yīng)當(dāng)理解，所得煤焦產(chǎn)物的組成在很大程度上是根據(jù)進(jìn)料煤而變的，并且需要實(shí)驗(yàn)室測(cè)試來(lái)驗(yàn)證對(duì)于各種類型的煙煤的各產(chǎn)物的收率。表I :粉碎的煤焦特性
權(quán)利要求
1.ー種用于處理燒結(jié)煤的エ藝，所述エ藝包括 提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤， 在容器中用氣流處理所述煤，所述氣流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少ー些氧化物，其中所述氧化物足以將所述煤轉(zhuǎn)變成基本不燒結(jié)煤； 將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與所述煤接觸，所述吹掃氣處于比所述煤的溫度高的溫度下從而將熱供給所述煤； 通過(guò)加熱所述室向所述煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)所述吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)所述煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到所述吹掃氣中； 將所述吹掃氣從所述室中移除；以及 處理所述吹掃氣以移除所述煤的可凝結(jié)組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中將所述煤粉碎至約篩下40目至約篩下200目的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中當(dāng)將所述煤在約400°F至約600° F的溫度下處理約30分鐘的時(shí)間時(shí)，所述氣流的氧含量足以使所述煤增重的量處于所述煤的約O. 5重量％至約2. O重量％的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中用所述氣流對(duì)所述煤的處理包括在氧化性旋轉(zhuǎn)式干餾爐或氧化性流化床容器中將所述煤加熱至約400° F至約650° F的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，還包括通過(guò)在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中將所述煤加熱至約550° F至約900° F的溫度來(lái)預(yù)熱經(jīng)處理的煤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的エ藝，其中將所述預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器的溫度控制在約550-900° F，以從經(jīng)處理的煤中移除約2重量％至約10重量％的煤揮發(fā)性組分，同時(shí)使期望的揮發(fā)物與所述煤粒子一起保留。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的エ藝，其中所述預(yù)熱步驟從經(jīng)處理的煤中移除揮發(fā)物并且包括從預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中抽出廢氣，然后使所述廢氣中的揮發(fā)物燃燒并且使來(lái)自燃燒的熱能遞送至所述預(yù)熱步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中所述熱解室為旋轉(zhuǎn)式干餾爐，所述經(jīng)處理的煤在所述干餾爐中被加熱至約900° F至約1200° F的溫度以產(chǎn)生粉碎的煤焦，從所述室移除的所述吹掃氣具有至少25%的可凝結(jié)烴含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中所述熱解步驟產(chǎn)生呈H2S、CS2和COS中至少之ー的形式的硫，H2S, CS2和COS與所述吹掃氣一起從所述室中移除，并且所述熱解步驟還包括從所述吹掃氣中移除硫。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中所述煤被連續(xù)供應(yīng)到所述室的一端中并且從所述室的另一端移除，所述吹掃氣被連續(xù)供應(yīng)到所述室的一端中并且從所述室的另一端移除，并且離開所述室的所述吹掃氣具有至少25重量％的可凝結(jié)烴含量。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中自所述室移除的所述吹掃氣包含C3H8、CH4和CO中的至少之一，并且還包含H2S、CS2和COS中的至少之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ藝，其中所述燒結(jié)煤具有約4或更大的自由溶脹指數(shù)(FSI)，其在所述燒結(jié)煤的處理之后減小至約I或更小的FSI。
13.ー種用于處理燒結(jié)煤的エ藝，所述エ藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤； 通過(guò)在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中將所述煤加熱至在約550° F至約900 ° F范圍內(nèi)的溫度來(lái)預(yù)熱所述煤； 將所述煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與所述煤接觸，所述吹掃氣處于比所述煤的溫度高的溫度下從而將熱供給所述煤； 通過(guò)加熱所述室向所述煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)所述吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)所述煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到所述吹掃氣中； 將所述吹掃氣從所述室中移除；以及 處理所述吹掃氣以移除所述煤的可凝結(jié)組分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的エ藝，其中將所述預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器的溫度控制在約600-900° F，以從所述經(jīng)處理的煤中移除約2重量％至約10重量％的煤揮發(fā)性組分，同時(shí)使期望的揮發(fā)物與所述煤粒子一起保留。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的エ藝，其中所述預(yù)熱步驟從所述經(jīng)處理的煤中移除揮發(fā)物并且包括從預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中抽出廢氣，然后使所述廢氣中的揮發(fā)物燃燒并且使來(lái)自燃燒的熱能遞送至所述預(yù)熱步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的エ藝，其中所述熱解室為旋轉(zhuǎn)式干餾爐，經(jīng)預(yù)熱的煤在所述干餾爐中被加熱至約850° F至約1200° F的溫度以產(chǎn)生粉碎的煤焦，從所述室移除的所述吹掃氣具有至少25%的可凝結(jié)烴含量。
17.ー種用于處理燒結(jié)煤的エ藝，所述エ藝包括 提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤； 在容器中用氣流處理所述煤，所述氣流具有的氧含量足以使所述煤增重的量處于所述煤的約O. 5重量％至約重量2%的范圍內(nèi)并足以在煤粒子的表面上形成至少ー些氧化物，其中所述氧化物足以將所述煤轉(zhuǎn)變成基本不燒結(jié)煤； 通過(guò)在旋轉(zhuǎn)式干餾爐或流化床容器中將所述煤加熱至在約550° F至約900° F范圍內(nèi)的溫度來(lái)預(yù)熱所述經(jīng)處理的煤； 將所述煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與所述煤接觸，所述吹掃氣處于比所述煤的溫度高的溫度下從而將熱供給所述煤； 通過(guò)加熱所述室向所述煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)所述吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)所述煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到所述吹掃氣中； 將所述吹掃氣從所述室中移除；以及 處理所述吹掃氣以移除所述煤的可凝結(jié)組分。
18.一種用于處理煙煤的エ藝，所述エ藝包括 提供干燥、粉碎的煤； 在容器中用氣流處理粉碎的煤，所述氣流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成氧化物； 將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與所述煤接觸，所述吹掃氣處于比所述煤的溫度高的溫度下從而將熱供給所述煤； 通過(guò)加熱所述室向所述煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)所述吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)所述煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到所述吹掃氣中，并且其中所述氧化物的一部分轉(zhuǎn)變成順磁性礦物組分； 將包括所述順磁性礦物組分在內(nèi)的所述煤作為煤焦從所述熱解室中移除；以及 將所述順磁性礦物組分從所述煤焦中移除，從而產(chǎn)生具有減少的灰分和硫的煤焦。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中將所述煤粉碎至約篩下60目至約篩下200目的尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中當(dāng)將所述煤在約400°F至約600° F的溫度下處理約30分鐘的時(shí)間時(shí)，所述氣流的氧含量足以使所述煤增重的量處于所述煤的約O. 5重量％至約2. O重量％的范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中通過(guò)在氧化性旋轉(zhuǎn)式干餾爐或氧化性流化床容器中將所述煤加熱至約400° F至約650° F的溫度實(shí)施對(duì)粉碎的煤的處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，還包括通過(guò)在預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中將所述煤加熱至約550° F至約900° F的溫度來(lái)預(yù)熱經(jīng)處理的煤。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的エ藝，其中將所述預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器的溫度控制在約850° F，以從經(jīng)處理的煤中移除約2重量％至約10重量％的煤揮發(fā)性組分，同時(shí)使期望的揮發(fā)物與所述煤粒子一起保留。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的エ藝，其中所述預(yù)熱步驟從經(jīng)處理的煤中移除揮發(fā)物并且包括從預(yù)熱旋轉(zhuǎn)式干餾爐或預(yù)熱流化床容器中抽出廢氣，然后使所述廢氣中的揮發(fā)物燃燒并且使來(lái)自燃燒的熱能遞送至所述預(yù)熱步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中所述室為旋轉(zhuǎn)式干餾爐，并且將所述煤在所述干餾爐中加熱至約900° F至約1200° F的溫度，使得離開所述干餾爐的所述吹掃氣具有至少約25%的可凝結(jié)烴含量。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中所述熱解步驟產(chǎn)生呈H2S、CS2和COS中至少之一的形式的硫，H2S, CS2和COS與所述吹掃氣一起從所述室中移除，并且所述熱解步驟還包括從所述吹掃氣中移除硫。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中進(jìn)入所述室的經(jīng)處理的煤包括黃鐵礦(FeS2)和赤鐵礦(Fe2O3),并且其中所述煤在所述室中的熱解導(dǎo)致黃鐵礦向磁黃鐵礦(Fe7S8)的轉(zhuǎn)化以及赤鐵礦向磁鐵礦(Fe3O4)的轉(zhuǎn)化。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，還包括通過(guò)磁分離從所述煤中移除磁黃鐵礦和磁鐵礦的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的エ藝，還包括在從所述煤中移除磁黃鐵礦和磁鐵礦之前將所述煤冷卻至低于350° F的溫度。
30.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中進(jìn)入所述室的至少80%的所述吹掃氣由CO2和H2O組成。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的エ藝，其中自所述室移除的所述吹掃氣包含C3H8XH4和CO中的至少之一，并且還包含H2S、CS2和COS中的至少之一。
32.一種用于處理煙煤的エ藝，所述エ藝包括 提供干燥、粉碎的煤； 在容器中用氣流處理粉碎的煤，所述氣流具有的氧含量足以使所述煤增重的量處于所述煤的約O. 5重量％至約2. O重量％的范圍內(nèi)并足以在煤粒子的表面上形成氧化物；將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與所述煤接觸，所述吹掃氣處于比所述煤的溫度高的溫度下從而將熱供給所述煤； 通過(guò)加熱所述室向所述煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)所述吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)所述煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到所述吹掃氣中，并且其中所述氧化物的一部分轉(zhuǎn)變 成順磁性礦物組分； 將包括所述順磁性礦物組分在內(nèi)的所述煤作為煤焦從所述熱解室中移除；以及 將所述順磁性礦物組分從所述煤焦中移除，從而產(chǎn)生具有減少的灰分和硫的煤焦。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于處理燒結(jié)煤的工藝，所述工藝包括提供干燥、粉碎的燒結(jié)煤，并且在容器中用氣流處理所述煤，所述氣流具有的氧含量足以在煤粒子的表面上形成至少一些氧化物，其中所述氧化物足以將所述煤轉(zhuǎn)變成基本不燒結(jié)煤。將經(jīng)處理的煤轉(zhuǎn)移到熱解室中并且通入貧氧吹掃氣與之接觸，所述吹掃氣處于比所述煤的溫度高的溫度下從而將熱供給所述煤。所述工藝還包括通過(guò)加熱所述室向所述煤間接提供另外的熱，其中通過(guò)所述吹掃氣以及通過(guò)自所述室的間接加熱對(duì)所述煤的加熱導(dǎo)致可凝結(jié)的揮發(fā)性組分釋放到所述吹掃氣中。將所述吹掃氣從所述室中移除并且進(jìn)行處理以移除煤的可凝結(jié)組分。
文檔編號(hào)C10J3/00GK102686705SQ201080034270
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者F·G·瑞科爾 申請(qǐng)人:C20技術(shù)有限責(zé)任公司