一種半焦干熄方法、半焦產(chǎn)品及煤熱解系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱半焦的干熄焦方法，包括使下列組成的氣體與500-600℃的半焦接觸，直至半焦的溫度降至170-210℃，所述氣體包括50-60%氮氣、10-15%二氧化碳、25-30%水蒸汽和3-5%可燃氣體。并且本發(fā)明提供由此獲得的半焦產(chǎn)品。
【專利說明】—種半焦干熄方法、半焦產(chǎn)品及煤熱解系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半焦干熄方法、半焦產(chǎn)品和煤中低溫熱解系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及一種采用低熱值粗煤氣對熱半焦實施降溫冷卻的方法、由此獲得的半焦產(chǎn)品和應用該方法的煤中低溫熱解系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]半焦通常是指由低變質程度煤在較低溫度(450_700°C)下熱解后產(chǎn)生的可燃固體產(chǎn)物。與焦炭相比，半焦的揮發(fā)分含量高，孔隙率較高而機械強度偏低，其與二氧化碳、蒸汽或氧具有較高的反應活性，是很好的高熱值低煙燃料，主要用作工業(yè)或民用燃料。此外，半焦也用于生產(chǎn)合成氣、電石等，少量用作銅礦或磷礦等冶煉時的還原劑。
[0003]煤熱解之后形成的熱半焦需要經(jīng)過熄焦降溫處理，通常有濕法和干法兩類方法。濕法熄焦過程中，水直接與熱半焦接觸，熱半焦顯熱使水變成蒸汽而散失，同時大量的水蒸汽直接進入空氣，嚴重污染大氣及周圍環(huán)境，并腐蝕設備。干法熄焦簡稱“干熄焦”(cokedry quenching),是相對于用水進行濕法熄焦的方式而言，是指采用惰性氣體(氮氣)將紅熱半焦降溫冷卻的一種熄焦方法。
[0004]采用干熄焦方法獲得的半焦產(chǎn)品機械強度較高、粒度分布降解偏移低，氧吸附量低。然而，干熄焦工藝在實際的工業(yè)化應用中也存在一些問題，其中一個是如何處理干熄焦尾氣，即與紅熱半焦換熱后的高溫惰性氣體的處理。如果直接排空則浪費了高溫惰性氣體的熱量，若想要回收熱量則又需要有專門的設備或工藝，例如將熱量傳遞給鍋爐產(chǎn)生蒸汽。此外，如何將干熄焦工藝與煤中低溫熱解工藝相結合，以及如何將該工藝擴大到工業(yè)化規(guī)模也是業(yè)界亟需解決的難題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種半焦的干熄方法，包括使下列組成的氣體與500-600°C的熱半焦直接接觸，使熱半焦的溫度降至170-210°C，所述氣體包括(對于氣體混合物，各組分比例基于全部氣體的體積計，下同)50-60%氮氣、10-15% 二氧化碳、25-30%水蒸汽和3_5%可燃氣體，各組分之和為100%。
[0006]本發(fā)明還提供一種半焦產(chǎn)品，其水分為2-10重量％、揮發(fā)分為8-17重量％，固定碳為60-70重量％，氧吸附量為0.20-0.5mg 02/g半焦產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明還提供一種煤熱解系統(tǒng)，其包括:
[0008]熱解器，于其中原料煤在氣體熱載體的加熱下發(fā)生熱解反應，排出由熱解氣體和氣體熱載體混合而成的粗煤氣和熱半焦；
[0009]洗滌塔，接收所述粗煤氣并通過冷凝收集焦油，排出循環(huán)煤氣；和
[0010]干熄罐，所述干熄罐耦接于所述熱解器以干熄所述熱半焦，所述干熄如前述的方法進行。
[0011] 優(yōu)選地，所述循環(huán)煤氣全部送入所述煤熱解系統(tǒng)中循環(huán)。[0012]優(yōu)選地，至少部分所述循環(huán)煤氣作為熄焦氣體供入所述干熄罐中。
[0013]更優(yōu)選地，上述系統(tǒng)還包括燃燒爐，其耦接于所述干熄罐，用于燃燒輔助燃料和干熄罐排出的熄焦氣體，產(chǎn)生的燃燒廢氣在部分降溫后作為所述氣體熱載體供入所述熱解器。優(yōu)選地，所述燃燒廢氣與空氣換熱，換熱升溫后的空氣送入所述燃燒爐中，換熱降溫至5500C _650°C的燃燒廢氣通入所述熱解爐中。
[0014]本發(fā)明的半焦干熄方法所形成的半焦產(chǎn)品機械強度較高、粒度分布降解偏移低，氧吸附量低。本發(fā)明的煤熱解系統(tǒng)能耗低、成本低、且工藝簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是由原料煤制備半焦產(chǎn)品的一個示例性工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0016]為明確起見，在本發(fā)明中，“半焦產(chǎn)品”指采用本發(fā)明的方法對“熱半焦”干熄焦之后、并經(jīng)過進一步冷卻、鈍化等步驟形成的產(chǎn)物，因此有別于“半焦”。
[0017]在本發(fā)明中，如無其他說明，則溶液、混合物或組合物中的組分百分比基于溶液、混合物或組合物的總重量計。但是，對于氣體混合物而言，如無相反說明，則各組分的百分比基于氣體混合物的總體積計。
[0018]在本發(fā)明中，如無其他說明，則所有操作均在常溫常壓條件實施。
[0019]本發(fā)明的半焦干熄焦方法包括使下列組成的氣體與500-600°C的熱半焦直接接觸，直至熱半焦的溫度降至170-210°C，所述氣體包括50-60%氮氣、10-15% 二氧化碳、25-30%水蒸汽和3-5%可燃氣體，各組分之和為100%。該氣體組合物中也可任選地含有一些其他氣體，例如NO、NH3等，所述其他氣體的含量一般不超過3%，優(yōu)選不超過1.5%。
[0020]在本發(fā)明的方法中，所述可燃氣體可包括CH4、H2、烴類及CO等。優(yōu)選地，所述可燃氣體中包括 1.1-1.5%CH4,0.1-0.9%H2,0.5-1.2% 烴類及 0.6-1.5%C0 等。
[0021]在一個優(yōu)選的實施方案中，用于干熄焦的氣體與520_580°C的熱半焦,進一步優(yōu)選545-575 °C的熱半焦接觸。
[0022]在一個優(yōu)選的實施方案中，用于干熄焦的氣體與熱半焦接觸，直至熱半焦的溫度降至170-210°C，進一步優(yōu)選降至180-210°C。
[0023]在一個具體實施方案中，所述與熱半焦接觸的用于干熄焦的氣體可以包括對于半焦為惰性的其他氣體。
[0024]在一個優(yōu)選的實施方案中，所述與熱半焦接觸的用于干熄焦的氣體包括53-57%氮氣、12-15% 二氧化碳和26-28%水蒸汽、3.5_5%可燃氣體的混合氣體。在一個特別優(yōu)選的實施方式中，所述氣體由50-60%氮氣、10-15% 二氧化碳、25-30%水蒸汽和3_5%可燃氣體組成，進一步優(yōu)選由53-57%氮氣、12-15% 二氧化碳、26-28%水蒸汽和3.5_5%可燃氣體組成。該氣體組合物中也可任選地含有一些其他氣體，例如NO、NH3等，所述其他氣體的含量一般不超過3%，優(yōu)選不 超過1.5%。
[0025]在本發(fā)明半焦干熄焦方法中，優(yōu)選所述氣體在與熱半焦接觸前的溫度為50-100° C，優(yōu)選60-95°C，更優(yōu)選為70-90°C。所述氣體在與熱半焦接觸前的熱值為400-1000kcal/Nm3。[0026]在本發(fā)明半焦的干熄焦方法中，可以用多種方式將熱半焦與氣體接觸。在一個優(yōu)選的實施方案中，將符合上述組成的氣體連續(xù)地通入干熄罐中。每小時通入的所述氣體重量(kg/h)與熱半焦的重量(kg)比為2-6:1，優(yōu)選為2.5-5:1，更優(yōu)選3-4.5:1。例如，當熱半焦的重量為120kg時，所通入氣體的流量可以為240-720kg/h，優(yōu)選240-600kg/h，更優(yōu)選372-540kg/ho
[0027]在本發(fā)明半焦的干熄焦方法中，優(yōu)選在載有熱半焦的干熄罐連續(xù)通入所述氣體30-180分鐘，優(yōu)選60-120分鐘。所述氣體在與熱半焦接觸后，由干熄罐出口流出，氣體溫度為 200-320° C，優(yōu)選為 220-300° C，進一步優(yōu)選為 230-280° C。
[0028]在本發(fā)明半焦的干熄焦方法中，熱半焦可以使用業(yè)內的各種熱半焦，優(yōu)選所述熱半焦為低階煤、優(yōu)選褐煤熱解形成的熱半焦。所述低階煤通?？梢詾椤吨袊禾糠诸悺?GB/T5751-2009)中所定義的褐煤、長焰煤、不粘煤和弱粘煤。雖然來源不同，但是熱半焦通常由水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分組成。一般而言，熱半焦水分含量為2-5重量％ ;揮發(fā)分包括芳香族化合物(苯、酚)、焦油、石腦油、胺、脂肪烴等，其含量5-20重量％，優(yōu)選為8-17重量％;固定碳的含量為55-80重量％，優(yōu)選60-75重量％;其余為灰分(無機成分)。基于熱半焦的總重量計，各個組分的重量分數(shù)之和為100重量％。本發(fā)明的熱半焦其粒度(顆粒直徑)為0.l-40mm,優(yōu)選5-35mm。本發(fā)明熱半焦的氧氣吸附量為0.25_2.0mg 02/g熱半焦。本發(fā)明的熱半焦的發(fā)熱量為25-37MJ/Kg熱半焦。
[0029]優(yōu)選地，本發(fā)明的熱半焦由褐煤制得，例如由褐煤通過中低溫熱解得到。
[0030]在本發(fā)明熱半焦的干熄焦方法中，優(yōu)選用于干熄焦的氣體為源自煤(優(yōu)選褐煤)中低溫熱解過程所產(chǎn)生 的熱解氣與燃燒廢氣的混合氣體。這種情況即意味著褐煤熱解所產(chǎn)生的熱解氣與燃燒廢氣的混合氣體經(jīng)過適當?shù)某龎m、冷卻脫油等處理之后，只要能夠滿足所述氣體各組分的比例要求，就可以直接用于本發(fā)明的方法。當然，褐煤熱解所產(chǎn)生的熱解氣與燃燒廢氣的混合氣體經(jīng)過適當?shù)奶幚砗螅绻浣M成不能滿足本發(fā)明的要求，則可以于其中補充所缺少的氣體成分，使其滿足本發(fā)明的方法對于干熄焦氣體組成的要求，然后用于本發(fā)明的干熄焦方法。
[0031]在本發(fā)明熱半焦的干熄焦方法中，優(yōu)選所述熱半焦在溫度降至170-210°C后作進一步冷卻和鈍化處理，之后即得到半焦產(chǎn)品。所得到的半焦產(chǎn)品水分為2-10重量％，揮發(fā)分為8-17重量％，固定碳為60-70重量％，氧吸附量為0.20-0.5mg 02/g半焦產(chǎn)品，發(fā)熱量高于23MJ/kg半焦產(chǎn)品。
[0032]本發(fā)明還提供一種半焦產(chǎn)品，其水分為2-10重量％，揮發(fā)分為8-17重量％，固定碳為60-70重量％，氧吸附量為0.20-0.5mg 02/g半焦產(chǎn)品，發(fā)熱量高于23MJ/kg半焦產(chǎn)品。半焦產(chǎn)品的平均顆粒度不低于20mm，優(yōu)選不低于25mm。
[0033]為示例本發(fā)明的半焦干熄方法和應用該方法的系統(tǒng)，以煤為原料的具體實施方案為例作進一步說明。需要明確的是，下列說明還包括了除干熄焦步驟之外的其他的相關步驟，目的在于更好地說明發(fā)明，而不應該認為是對發(fā)明的限制；另外，前述優(yōu)選的各種條件均適用于所述具體實施方案。
[0034]包括干熄焦步驟在內的煤的處理過程如下:
[0035]煤的干燥步驟
[0036]原料煤在干燥器中加熱，以除去煤中的水分但不引起揮發(fā)分析出。[0037]此步驟中的熱源可以是來自各種燃燒爐的燃燒廢氣。燃燒廢氣(kg/h)與原料煤的重量(kg)比可以為2-8:1，優(yōu)選為3-6:1，更優(yōu)選3.5-5:1。例如，當原料煤的重量為170kg時，所通入氣體的流量可以為340-1360kg/h。
[0038]所述通入干燥器的燃燒廢氣的溫度可以為300_400°C，優(yōu)選320_350°C。
[0039]干燥時間為20-60分鐘，優(yōu)選25-50分鐘。
[0040]此步驟可以使用多種干燥器，如槳式干燥器、圓盤干燥器、流化床干燥器等等。本發(fā)明的一個實施方案中，采用旋轉圓盤干燥器。
[0041]從干燥器出來的氣體經(jīng)除塵，除硫等處理達到排放標準后，由煙筒排入大氣。任選地，從干燥器出來的全部或部分氣體也可以加熱后循環(huán)回干燥器中為干燥提供熱量。
[0042]煤的熱解步驟
[0043]干 燥后的煤進入熱解器中，進行中低溫熱解，脫去大部分揮發(fā)分后形成熱半焦。熱半焦的水分含量為2-5重量％ ;揮發(fā)分包括芳香族化合物(苯、酚)、焦油、石腦油、胺、脂肪烴等，其含量為5-20重量％，優(yōu)選為8-17重量％ ;固定碳的含量為55-80重量％，優(yōu)選為60-75重量％;其余為灰分(無機成分)?；跓岚虢沟目傊亓坑?，各個組分的重量分數(shù)之和為100重量％。本發(fā)明的熱半焦粒度(顆粒直徑)為0.l-40mm，優(yōu)選5-35mm。本發(fā)明熱半焦的氧氣吸附量為0.25-1.5mg 02/g熱半焦。熱半焦的發(fā)熱量為25_37MJ/Kg熱半焦。
[0044]此步驟中熱解溫度范圍為450-700° C，優(yōu)選500-580° C。
[0045]此步驟中的熱源由氣體熱載體提供，該氣體熱載體優(yōu)選地選自各種燃燒爐的燃燒廢氣或循環(huán)熱解氣和燃燒廢氣的混合氣體。氣體熱載體(kg/h)與原料煤(kg)的重量比可以為為2-6:1，優(yōu)選為3-6:1，更優(yōu)選3.5-5:1。例如，當原料煤的重量為120kg時，所通入氣體熱載體的流量可以為240-720kg/h。優(yōu)選地，氣體熱載體通入熱解器的溫度約為5500C _650°C，更優(yōu)選地，可以通過調節(jié)循環(huán)熱解氣與燃燒廢氣的比例控制氣體熱載體的入爐溫度。
[0046]此步驟中熱解的進行時間可以由本領域技術人員視具體需要而選擇，通常為0.5-1小時。
[0047]此步驟可以使用多種熱解器，如旋轉圓盤熱解器、流化床熱解器、連續(xù)流式熱解器等等。本發(fā)明的一個實施方案中，采用旋轉圓盤熱解器。
[0048]在熱解過程中，可以調整熱解器的運行參數(shù)，控制物料的停留時間，調節(jié)氣體熱載體的溫度，從而控制半焦產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量(揮發(fā)分含量等)。
[0049]中低溫熱解的氣體熱載體還可以采用燃燒廢氣、其他氣體或氣體混合物，例如還原性氣體或還原性氣體混合物，或者惰性氣體或惰性氣體混合物。
[0050]熱半焦的干熄焦步驟
[0051]在熱解步驟中形成的熱半焦進入干熄罐中，在該處被用于干熄焦的氣體冷卻熄焦。
[0052]在該步驟中，使用的氣體溫度為50-100° C，優(yōu)選60-95° C，更優(yōu)選70-90° C，熱值為400-1000kcal/Nm3。其主要為氮氣、二氧化碳、水蒸汽和可燃氣體的混合物，屬于低熱值貧煤氣的范圍。
[0053]所述氣體熱值優(yōu)選為400_800kcal/Nm3。該氣體中含有50-60%氮氣、10-15% 二氧化碳、25-30%水蒸汽、以及3-5%可燃氣體。所述可燃氣體中可以包括1.1-1.5%CH4、0.1-0.9%Η2、0.5-1.2% 烴類及 0.6-1.5%CO 等。
[0054]在干熄罐中熱半焦在30-180分鐘內被冷卻，其溫度從500-600 ° C降到170-210。 C.
[0055]干熄罐可以連續(xù)操作，也可以間歇操作。
[0056]在一個優(yōu)選實施方案中，用于熄焦的氣體為來自煤的熱解步驟的熱解氣與燃燒廢氣在熱解器中混合后由熱解器排出的混合氣體，即粗煤氣。從熱解器排出的粗煤氣經(jīng)過除塵、洗滌、捕集等處理步驟后，該粗煤氣中的焦油成分被去除并收集成為有價值的副產(chǎn)品，粗煤氣的溫度降到50-100°C，優(yōu)選60-95°C，更優(yōu)選70_90°C，通入干熄罐中對熱半焦進行冷卻熄焦。熄焦后的氣體被加熱到200-320° C，進入燃燒爐作為燃料。
[0057]在干熄焦過程中由于熱半焦尚有部分揮發(fā)分繼續(xù)析出，增加了氣體熱值。干熄焦后獲得的氣體可作為燃料，送往燃燒爐。由于所得的氣體熱焓有較大提高，其可以為整個工藝過程(包括煤的干燥、熱解及半焦的干熄焦)提供約80-85%的燃料。這樣，可以避免水熄焦復雜的冷凝冷卻、氣液分離、液固分離，以及工藝水和固體物處理過程，減少環(huán)境污染。并且，干熄焦過程能夠大幅度降低水熄焦造成的產(chǎn)品粒度分布變差的影響。在采用相同熱半焦分別用濕法熄焦和干法熄焦處理熱半焦，經(jīng)冷卻、鈍化得到的半焦產(chǎn)品后，檢測發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干法熄焦所得到的半焦產(chǎn)品的粒徑>30mm部分增加5-10%，粒徑<3mm部分減少10_15%。半焦產(chǎn)品的平均顆粒度不低于20mm，優(yōu)選不低于25mm。
[0058]后處理步驟
[0059]將熱半焦的干熄焦步驟制得的半焦進行冷卻和鈍化處理，制得半焦產(chǎn)品，其氧吸附量為0.20-0.5mg 02/g半焦產(chǎn)品。
[0060]此步驟中可以使用多種冷卻器，如旋轉冷卻器、箱式冷卻器、柜式冷卻器等等。優(yōu)選使用旋轉冷卻器。
[0061]鈍化處理在鈍化器中進行。鈍化時間為5-20小時，鈍化劑為貧氧空氣和水蒸汽的混合氣體。本領域技術人員可以視具體情況而選擇合適的鈍化方法。
[0062]以下參照圖1詳述本發(fā)明的一個更為具體的實施方案:
[0063]首先將原料煤加入旋轉圓盤干燥器1，使用來自燃燒爐12的燃燒廢氣將其于300-400°C直接加熱干燥。然后，將干燥后的原料煤引入旋轉圓盤熱解器2中，使用來自燃燒爐12的燃燒廢氣作為氣體熱載體，將原料煤加熱到450-700° C，加熱時間為0.5-1小時。在熱解器2中原料煤發(fā)生中低溫熱解，脫去大部分揮發(fā)分后形成熱半焦和粗煤氣。將熱半焦引入干熄罐3中。為控制燃燒廢氣進入熱解器2的溫度，可在燃燒廢氣中摻入一定比例的循環(huán)煤氣或是使燃燒廢氣與常溫空氣換熱，不論采取何種控溫方式，以將燃燒廢氣的入爐溫度控制在550-650°C為宜。
[0064]從干燥器I出來的氣體經(jīng)除塵，除硫等處理達到排放標準后，部分由煙筒11排入大氣，部分則與來自燃燒爐12的燃燒廢氣混合后循環(huán)入干燥器I中使用。
[0065]從熱解器2出來的粗煤氣進入旋風除塵器6進行除塵，之后進入洗滌塔7。在本實施例中，該粗煤氣為氣體熱載體與原料煤中低溫熱解產(chǎn)生的熱解氣的混合氣體，而氣體熱載體為循環(huán)熱解氣和燃燒廢氣混合而成的混合氣體，粗煤氣的熱值約為400-1000kcal/Nm3，是低熱值貧煤氣。
[0066]在洗滌塔7中，洗油從頂部噴入，與從底部進入的粗煤氣逆向接觸，將該粗煤氣冷卻進而將粗煤氣中的焦油冷凝下來。由塔底排出的焦油去下一工序進行分離處理，提取高附加值產(chǎn)品。脫焦油后的氣體進入靜電捕集器8進行二次捕集，將在洗滌塔中未冷凝的焦油微粒進行捕集。捕集下來的焦油或進入焦油罐(圖中未示出)或進入洗滌塔塔底。
[0067]將由靜電捕集器8出來的循環(huán)煤氣進行測定，若其氮氣、二氧化碳、水蒸汽與可燃氣體的比例以及氣體的溫度滿足本發(fā)明的需求，則將該循環(huán)煤氣作為熄焦氣體通入干熄罐3 (如果必要，則補充相應的氣體成分至所需含量水平，并調節(jié)溫度)，與干熄罐3中的熱半焦直接接觸，回收熱半焦的顯熱。在熱半焦冷卻過程中熄焦氣體被加熱，然后通入燃燒爐12作為燃料。燃燒爐12還可以使用焦油、天然氣等輔助燃料燃燒以為干燥和熱解提供足量的燃燒廢氣。優(yōu)選地，使用洗滌塔7收集的焦油為輔助燃料，而使燃燒所使用的空氣在進入燃燒爐12前與燃燒廢氣換熱升溫可以進一步節(jié)省能源。
[0068] 在干熄罐3中，熱半焦原始溫度為500-600° C，其在30-180分鐘的冷卻時間內溫度下降到170-210° C，從而實現(xiàn)干熄步驟。
[0069]將降溫后的半焦通入旋轉冷卻器4和鈍化器5進行進一步的冷卻和鈍化處理，獲得合格的半焦產(chǎn)品。
[0070]由上述描述可以了解，依據(jù)本發(fā)明一個實施例的粗煤氣為低熱值貧煤氣，因而并未如現(xiàn)有技術的系統(tǒng)一般進一步加工為可外供的高熱值煤氣產(chǎn)品，相反地，原料煤熱解所產(chǎn)生的粗煤氣在除塵和去焦油后全部循環(huán)回系統(tǒng)中，不生產(chǎn)煤氣產(chǎn)品。優(yōu)選地，大部分熱解氣與氣體熱載體一起用作熄焦氣體對熱半焦進行熄焦處理，另一部分熱解氣和氣體熱載體則可以用來調節(jié)氣體熱載體的溫度。如此，可以合理回收熱能，靈活調節(jié)氣體溫度，平衡系統(tǒng)熱量分配，系統(tǒng)整體能耗降低約15%。
[0071]參照以下實施例更詳細地解釋本發(fā)明。應理解，以下實施例僅為說明，而并不限定本發(fā)明的范圍。
[0072]在實施例中，熱半焦和半焦產(chǎn)品的固定碳含量、水分含量、揮發(fā)分含量的測定按GB/T212-2008進行；發(fā)熱量按國標GB/T213-2008進行；粒度組成基于ASTM D4749-87進行；半焦氧吸附量按國標GB/T 20104-2006進行。
[0073]實施例中使用的原料煤為來自新疆和內蒙古的褐煤。
[0074]實施例1
[0075]首先將粒度為〈50_的褐煤原料(具體組成見下表1 ;表中的重量百分數(shù)分別基于原煤、熱半焦和半焦產(chǎn)品的總重量；固定碳、水分、揮發(fā)分、灰分的總和為100重量％，下同。)按150Kg/h褐煤加入旋轉圓盤干燥器，使用來自燃燒爐的燃燒廢氣(其溫度為320° C，流量為650kg/h)將其直接加熱干燥30分鐘；將干燥后的褐煤引入旋轉圓盤熱解器中，使用來自燃燒爐的燃燒廢氣(溫度600° C，流量330kg/h，其中包括66%氮氣、16%二氧化碳、18%水蒸汽)，將褐煤加熱至565° C,加熱時間為0.5小時。褐煤在熱解器中低溫熱解,形成熱半焦。將熱半焦引入干熄罐中。
[0076]從熱解器出來的粗煤氣(其為燃燒廢氣與熱解氣的混合氣體，為低熱值貧煤氣)進入旋風除塵器進行除塵，之后進入洗滌塔脫焦油、然后進入靜電捕集器進行二次捕集。
[0077]由靜電捕集器出來的混合氣體溫度為80° C，含有59%氮氣、12.5% 二氧化碳、25%水蒸汽、1.4%的CH4、0.1%H2、0.8%C0和1.2%烴類。將該混合氣體通入干熄罐對熱半焦進行直接冷卻，流量350kg/h。在干熄罐中，氣體被加熱到270° C后，通入燃燒爐作為燃料。[0078]在干熄罐中半焦的冷卻時間為120分鐘，其原始溫度為550° C，冷卻后溫度為
200。 Co
[0079]將降溫后的半焦通入回轉冷卻器，在回轉冷卻器中，半焦于12分鐘內被直接水和間接水冷卻到50° C后，在鈍化器中用貧氧空氣(氧含量〈2%)和水蒸汽的1:1 (體積比)混合氣體作為鈍化劑進行鈍化處理，獲得實施例1的半焦產(chǎn)品。
[0080]對比例I
[0081]使用褐煤原料I重復實施例的干燥、熱解過程。從熱解器出來的粗煤氣(低熱值貧煤氣)進入旋風除塵器進行除塵，之后進入洗滌塔脫焦油、然后進入靜電捕集器進行二次捕集。由靜電捕集器出來的，溫度為76° C的氣體直接去燃燒爐。熱解過程形成的熱半焦進入旋轉急冷盤。在急冷盤中用噴淋水對熱半焦直接進行快速冷卻，使其溫度于10分鐘內從560° C降到210° C。在冷卻過程中，噴淋水氣化形成的水蒸汽及部分熱解氣及含塵的混合體從急冷盤上部排出。該混合氣體經(jīng)用水直接和間接冷凝冷卻后，洗滌下來的粉塵、焦油和冷凝水的混合物去分離器進行分離。降溫后的半焦進入回轉冷卻器，在回轉冷卻器中，半焦12分鐘內被直接水和間接水冷卻到50° C后，如實施例1在鈍化器中用貧氧空氣和水蒸汽的混合氣體作為鈍化劑進行鈍化處理，獲得對比例I的半焦產(chǎn)品。
[0082]測定制得的半焦產(chǎn)品，其測定結果列在下表1中。
[0083]對比例2
[0084]重復實施例1，區(qū)別在于使用另一種干熄氣體對熱的半焦進行熄焦。
[0085]褐煤干燥、熱解、形成熱半焦并進入干熄罐后，使用溫度為90° C的79.0%氮氣、18.5% 二氧化碳和1.5%的氧氣的組合氣體(以全部氣體的體積分數(shù)計)通入干熄罐將熱半焦進行冷卻熄焦。之后進行同樣的冷卻和鈍化處理，獲得對比實施例2的半焦產(chǎn)品。由實驗數(shù)據(jù)可以看出，當用于干熄焦的氣體中含有氧氣時，會燒損部分的固定碳。
[0086]表1原料煤、熱半焦及半焦產(chǎn)品的性質數(shù)據(jù)
[0087]
【權利要求】
1.一種半焦的干熄焦方法，包括使下列組成的氣體與500-600°C的熱半焦接觸，直至熱半焦的溫度降至170-210°C，所述氣體包括50-60%氮氣、10-15% 二氧化碳、25-30%水蒸汽和3-5%可燃氣體，各個組分的比例基于全部氣體的體積計。
2.根據(jù)權利要求1的半焦的干熄焦方法，其中可燃氣體中包括1.1-1.5%CH4、0.1-0.9%Η2、0.5-1.2% 烴類及 0.6-1.5%CO。
3.根據(jù)權利要求1或2的半焦的干熄焦方法，其中所述氣體在與熱半焦接觸前的溫度為 50-100°C，熱值為 400-1000kcal/Nm3。
4.根據(jù)權利要求1-3之一的半焦的干熄焦方法，其中所述氣體在與熱半焦接觸后的溫度為 200-320。Co
5.根據(jù)權利要求1-4之一的半焦的干熄焦方法，其中所述熱半焦為低階煤、優(yōu)選褐煤中低溫熱解形成的熱半焦。
6.根據(jù)權利要求1-5之一的半焦的干熄焦方法，其中所述氣體包括源自煤、優(yōu)選源自褐煤熱解所產(chǎn)生的熱解氣與燃燒廢氣的混合氣體。
7.根據(jù)權利要求1-6之一的半焦的干熄焦方法，其中所述熱半焦在溫度降至170-210°C后作進一步冷 卻和鈍化處理。
8.根據(jù)權利要求7的半焦的干熄焦方法，其中所述熱半焦在作進一步冷卻和鈍化處理后，所得到的半焦產(chǎn)品水分為2-10重量％，揮發(fā)分為8-17重量％，固定碳為60-70重量％。
9.一種半焦產(chǎn)品，其水分為2-10重量％，揮發(fā)分為8-17重量％，固定碳為60-70重量％。
10.權利要求9的半焦產(chǎn)品，其氧吸附量為0.20-0.5mg O2/半焦產(chǎn)品。
11.根據(jù)權利要求9或10的半焦產(chǎn)品，其是將原料煤干燥、熱解、之后以權利要求1-7之一的方法干熄焦、再進行進一步冷卻和鈍化處理制得的。
12.—種煤熱解系統(tǒng),包括: 熱解器，于其中原料煤在氣體熱載體的加熱下發(fā)生熱解反應，排出由熱解氣體和氣體熱載體混合而成的粗煤氣和熱半焦； 洗滌塔，接收所述粗煤氣并通過冷凝收集焦油，排出循環(huán)煤氣；和干熄罐，所述干熄罐耦接于所述熱解器以干熄所述熱半焦，所述干熄如權利要求1-7任一項所述的方法進行。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述循環(huán)煤氣全部送入所述煤熱解系統(tǒng)中循環(huán)。
14.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中至少部分所述循環(huán)煤氣作為熄焦氣體供入所述干熄罐中。
15.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，還包括燃燒爐，其耦接于所述干熄罐，用于燃燒輔助燃料和干熄罐排出的熄焦氣體，產(chǎn)生的燃燒廢氣在部分降溫后作為所述氣體熱載體供入所述熱解器。
16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述燃燒廢氣與空氣換熱，換熱升溫后的空氣送入所述燃燒爐中，換熱降溫至550°C _650°C的燃燒廢氣通入所述熱解爐中。
【文檔編號】C10K1/02GK103965922SQ201310038608
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權日:2013年1月31日
【發(fā)明者】翁力, 陳愛國, 張殿奎, 李初福 申請人:神華集團有限責任公司, 北京低碳清潔能源研究所