煤热解技术研究与开发进展

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我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势一、低阶煤热解提质技术的研究现状低阶煤热解提质技术是指通过热解反应将低阶煤中的有害元素和杂质去除,提高煤质的利用价值。

目前,国内外对低阶煤热解提质技术进行了大量的研究工作,主要包括热解性能研究、燃烧性能研究和改质效果评价等方面。

1. 热解性能研究热解是低阶煤热解提质技术的核心环节,其热解性能直接影响了热解工艺的效果和产物质量。

国内外学者对低阶煤的热解性能进行了深入研究,包括热解动力学、热解产物特性和反应机理等方面。

通过实验和理论计算,研究人员发现不同种类的低阶煤在热解过程中产生不同的热解产物,研究了煤种、热解温度、热解时间等因素对热解产物的影响规律,为优化热解工艺提供了重要的理论基础。

2. 燃烧性能研究燃烧是低阶煤利用的主要方式之一,而低阶煤中的高灰分和硫分会对燃烧过程产生不利影响。

燃烧性能研究是低阶煤热解提质技术研究的重要内容之一。

研究人员通过实验和模拟,研究了低阶煤燃烧的过程和规律,发现热解可以显著改善低阶煤的燃烧性能,提高煤的燃烧效率和燃烧产物的清洁程度,为低阶煤燃烧技术提供了新的思路和方法。

二、未来发展趋势低阶煤热解提质技术具有重要的环境和经济效益,其未来的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 多技术协同研究在低阶煤热解提质技术的研究中,单一的热解工艺往往难以实现低阶煤的完全提质,因此未来的研究将更加注重多技术协同的研究。

结合物理改质、化学改质和生物改质等多种改质技术,不断探索适合低阶煤提质的综合改质工艺,提高低阶煤的综合利用效率。

2. 高效节能热解工艺低阶煤热解提质技术的发展趋势之一是开发高效节能的热解工艺。

目前,传统的热解工艺往往存在能耗高、产物质量不稳定等问题,未来的研究将致力于开发新型的热解设备和工艺,实现低能耗高效率的低阶煤热解提质。

3. 绿色环保改质技术未来的低阶煤热解提质技术将更加注重绿色环保。

研究人员将致力于开发绿色环保的改质技术,减少对环境的污染,降低热解过程中的排放物,为低阶煤的可持续利用提供更好的保障。

我国低阶煤热解提质技术现状及研究进展

我国低阶煤热解提质技术现状及研究进展

我国低阶煤热解提质技术现状及研究进展一、引言低阶煤是一种质量较差、热值低的煤炭资源,占据了我国煤炭资源的绝大部分。

然而,低阶煤在燃烧和利用过程中存在着许多问题,如高含灰量、高含硫量、易发生自燃等,对环境造成了严重污染。

为了充分利用这些资源并减少对环境的影响,我国近年来加大了对低阶煤热解提质技术的研究力度,取得了一系列研究成果。

本文将对我国低阶煤热解提质技术的现状及研究进展进行全面评估和探讨。

二、低阶煤热解提质技术现状1. 低温干馏提质技术低温干馏是一种对低阶煤进行热解处理的技术,通过对低温下的热解过程进行控制,实现低阶煤中有机质的裂解和提质。

该技术在我国早期被广泛应用,但由于设备简单、成本低、能够有效处理一些低级煤种等优点,目前仍在一些地区得到应用。

2. 高温高压条件下的热解技术随着煤炭加工技术的不断发展,高温高压条件下的热解技术逐渐受到重视。

在高温高压条件下,低阶煤中的有机质能够更充分地裂解,提质效果更加显著。

这种技术相较于低温干馏技术,虽然设备投入和运行成本较高,但能够得到更高品质的煤炭产品。

3. 生物质共热解技术生物质具有较高的固定碳含量和较低的硫、磷等杂质含量,可以作为优质的热解剂。

通过生物质与低阶煤的共热解,不仅可以提高低阶煤的质量,还可以减少环境中的二氧化碳排放量,是一种可持续发展的解决方案。

三、低阶煤热解提质技术的研究进展1. 热解条件优化近年来,研究人员通过实验和模拟等手段,对低阶煤热解过程中的温度、压力、反应时间等条件进行了优化,使得热解过程更加高效、节能。

2. 催化剂的应用催化剂在低阶煤热解提质过程中发挥着重要作用。

研究人员通过引入合适的催化剂,可以有效地降低热解温度,提高反应速率,从而实现低阶煤的高效提质。

3. 热解产品的利用除了提高低阶煤的热值和质量外,研究人员还通过进一步对热解产物进行加工利用,生产出更多高附加值的化工产品、燃料等。

四、个人观点和理解低阶煤热解提质技术是我国煤炭资源利用的重要领域,也是解决环境污染和能源短缺的关键之一。

煤热解技术进展及工业应用研究

煤热解技术进展及工业应用研究

煤热解技术进展及工业应用研究李达(山西煤炭进出口集团有限公司, 山西 太原 030006)摘要:由于煤矿的储存量有限,越开采其总量越少,尤其是优质的煤炭资源更是成为稀缺型产品,研究煤热解技术非常有必要。

本文首先分析了国内外相对比较典型的煤热解技术及其工业应用,详细介绍了各个工艺的特点与存在的问题,并提出了我国煤热解技术的发展趋势与建议。

关键词:煤热解技术;进展;工业应用作为一种化石燃料,煤炭的含碳量相对比较高,在我国资源和能源中占据重要的位置。

高效清净的利用现有的煤炭资源是企业单位与科研单位一直以来的重要研究课题。

煤热解技术就是让煤炭加热的时候进行空气隔绝,这样煤炭中的大分子化学键就会出现断裂以及缩聚等反应,进而产生相应的物理变化与化学变化,形成煤炭产品,包括煤气、煤焦油以及焦炭等。

通过利用煤热解技术能够实现煤炭资源的合理利用,扩充了当前煤炭的单一利用模式,属于国家战略需求中的新型煤炭战略。

因此,研究煤热解技术进展及工业应用对我国能源发展具有很强的现实意义。

1 典型煤热解技术在研究这种技术的时候,根据热解炉选择加热的方式,一般可以分为三种,外热式、内热式以及混合式;根据热载体的具体类型的不同也可以分为三种,固体热载体,气体热载体以及固气热载体;结合煤炭热解的温度,当热解温度在500℃~650℃之间的时候称为低温热解,当温度在650℃~800℃之间的时候称之为中温热解,当温度在900℃~1000℃的时候,称之为高温热解,当温度大于1200℃的时候,根据物料的运行状况可以分为四种,有固定床、流化床以及气流床,第四种是滚动床热解技术;根据气氛又可以分为三种,分别是惰性气氛、加氢及催化、加氢热解。

由于分类比较多,为了更好的进行技术的比较,结合具体需求不一样要达到的效果也不一样,可以把低阶煤的技术分为三种不同的类型:第一种,煤热解提质技术,主要是把一部分热解气或者热解油进行燃烧提供热解反应热,主要目标就是取得高热值的煤炭产品;第二种,煤热解制油气技术,主要是通过对部分半焦产品进行燃烧来提供相应的热解反应热,进而获取相应的油气产品;第三种,以煤热作为基础的煤基多联产技术,主要是通过煤热解来获取油气产品,还可以把半焦燃烧获取的热量合成为气,进而达到多联产的目的。

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势随着我国经济的快速发展和能源需求的增长,煤炭资源的有效利用和煤炭品质的提升迫在眉睫。

低阶煤是指煤的粘结指数(G)小于1的煤炭,包括无烟煤、瘦煤等。

低阶煤资源丰富,但其含有的灰分、硫分等杂质较高,使其难以直接应用于现代工业。

因此,开发低阶煤热解提质技术已成为我国煤炭资源开发利用的重要方向之一。

目前,国内低阶煤热解提质技术研究取得了一定的进展,主要表现在以下几个方面:一、干法热解技术干法热解技术是将低阶煤在无氧或弱氧气氛下通过加热升温,使其分解和转化成高质量的煤制品。

该技术具有工艺简单、设备投资低、能源消耗少等优点,适用于规模化生产。

湿法热解技术是将低阶煤在液态媒介中加热,使其在高温、高压、有氧气氛下转化成高质量的煤制品。

该技术具有反应温度低、反应速率快、煤质提升效果好等优点。

但该技术的缺点是需要大量的液态媒介和能源投入,并且处理后的媒介也需要进行回收和处理。

三、热解与气化联合技术热解与气化联合技术是指将低阶煤进行热解和气化反应的综合技术。

该技术可以同时产生液态、气态、固态燃料,具有能源利用高、多产物综合利用等优点。

一、技术流程的优化优化技术流程,推广高效能、低能耗、低排放的低阶煤热解提质技术,旨在降低生产成本、提高生产效率。

二、核心装备的升级低阶煤热解提质技术的核心装备是热解炉和气化炉,需要加强核心装备的研发和升级。

热解炉和气化炉需要满足自动化生产的需要,减少操作人员的工作强度。

三、改进液态媒介回收和处理技术湿法热解技术中液态媒介的回收和处理对于生产成本和能源利用效率有着重要的影响。

因此,需要加强液态媒介的回收处理研究,提高其稳定性、降低回收成本。

综上所述,低阶煤热解提质技术是我国煤炭资源开发利用的重要方向之一。

未来,需要进一步发展和完善该技术,不断提高煤炭资源利用率和能源消耗效率,推动我国经济可持续发展。

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势我国一直以来都是以煤为主要能源,而低阶煤的开发利用一直是我国煤炭工业的重要课题之一。

低阶煤的热解提质技术研究是提高低阶煤利用率,减少环境污染和推动我国煤炭产业高质量发展的关键。

本文将对我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势进行探讨。

一、热解提质技术研究现状1. 研究热解反应机理低阶煤的热解提质技术研究的第一步是研究热解反应机理。

近年来,国内外学者通过实验研究和数值模拟,深入探讨了低阶煤在不同温度下的热解反应过程和产物分布规律,为热解提质技术的改进和优化提供了理论依据。

2. 发展热解提质新工艺在研究热解反应机理的基础上,一些研究机构开始尝试开发新的热解提质工艺。

采用流化床反应器、催化剂增效、多级热解等技术手段,有效提高了低阶煤的质量和利用率。

3. 探索热解提质与煤化工深度加工一体化随着煤炭产业结构调整和绿色低碳发展理念的提出,我国煤炭工业也在不断探索热解提质和煤化工深度加工的一体化发展模式。

通过热解提质技术,可以将低阶煤转化为高附加值的化工产品,实现煤炭资源的多元化利用。

二、未来发展趋势1. 技术改革与创新未来,我国低阶煤热解提质技术研究将不断进行技术改革与创新。

研究机构和企业需要加大投入,加强合作,引进国际先进技术,加速研发高效节能、低排放的热解提质设备和工艺,推动低阶煤利用技术水平整体提升。

2. 打造绿色低碳煤炭工业未来,低阶煤热解提质技术的发展趋势是朝着绿色低碳方向发展。

煤炭行业要加大环保投入,优化低阶煤热解提质工艺,减少污染物排放,推动煤炭工业向清洁高效方向发展。

3. 智能化与信息化应用未来,低阶煤热解提质技术的发展将更加注重智能化与信息化应用。

通过引入大数据、人工智能等技术手段,实现对低阶煤热解提质过程的实时监测、智能控制和数据分析,提高生产效率和产品质量。

4. 推动产学研深度合作未来,我国低阶煤热解提质技术研究将进一步推动产学研深度合作。

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势随着我国能源需求的不断增长,对煤炭资源的有效开发利用已成为当前能源领域的重要课题。

而低阶煤的热解提质技术正是对煤炭资源进行高效利用的重要方式之一。

本文将就我国低阶煤热解提质技术的研究现状进行分析,并展望未来的发展趋势。

一、低阶煤的特点低阶煤是指挥发分低,灰分和硫分高的煤种,通常包括褐煤、泥煤和炭质页岩等。

这些煤种的特点是热值低、含灰量高、含硫量高、挥发分低、劣化性差,难以直接利用。

但是这些煤种储量丰富,分布广泛,具有开发利用潜力。

二、低阶煤热解提质技术研究现状低阶煤热解提质技术是通过煤的热解过程,在不同温度条件下去除挥发分和硫分,提高煤的燃烧和气化性能,从而得到高质量的燃料或气化原料。

目前,我国在低阶煤热解提质技术方面积累了一定的研究成果,并取得了一些重要进展。

1. 热解提质技术路径的完善针对低阶煤的特点,研究者通过调整热解温度、时间、保温条件等参数,选择合适的催化剂和添加剂,不断完善热解提质技术路径,提高产品质量和产率。

2. 技术装备的改进和优化我国在低阶煤热解提质技术装备方面也进行了一系列的研发和改进工作,开发了一批适用于低阶煤热解提质的设备和工艺流程,提高了工艺的稳定性和可控性。

3. 产物利用的深化除了提高煤的热值和质量,研究者还在深化对产物的利用方面进行探索,例如将热解气体用于化工原料或发电,将热解液体用于化工合成等,实现了对煤的多元利用。

三、未来发展趋势低阶煤热解提质技术在我国的研究与开发中还存在着一些挑战和问题,但是随着技术的不断进步和创新,有望取得更大的突破。

1. 技术研究的深化未来,研究者可以进一步深化低阶煤热解提质技术的基础理论研究,加强对煤炭结构和热解机理的探索,为提高技术的效率和经济性奠定坚实的基础。

2. 环保减排的重点随着环保意识的提高,未来的低阶煤热解提质技术发展应更加重视对废气、废水和废渣的处理和资源化利用,减少对环境的影响。

国内外褐煤热解技术的应用及发展

国内外褐煤热解技术的应用及发展

国内外褐煤热解技术的应用及发展褐煤是一类煤种,它在地壳中分布广泛,含水量高、低热值、灰分较高的特点使得其在现代能源消耗的大环境下变得更加重要。

为了充分利用和开发褐煤这种资源,人们逐渐开发出了各种褐煤热解技术,以提高其热值、改善使用效果、减少环境污染。

一、国内褐煤热解技术的应用与发展自上世纪50年代起,中国就开始尝试热解褐煤的技术,经过多年的发展和改进,目前已形成了以热干法、分期分级热解法、水煤浆、热风气化等为主要代表的褐煤热解技术体系。

其中,热干法是目前应用最广泛的一种技术,其原理是将经过破碎、筛分处理的褐煤块通过高温干燥、冷却等多段工序,分解出大量有机物质,并分离出水分、灰分等无机成分。

随着技术的不断发展,中国的褐煤热解技术也越来越成熟。

江苏华电褐煤干法热解厂、内蒙古褐煤热解综合利用工程、鄂尔多斯市褐煤综合利用示范项目等一系列项目的建设,为全国褐煤资源的高效利用奠定了坚实的基础。

同时,中国在褐煤热解领域也取得了多项重大科技成果。

如近年来发展起来的“煤岩顶板式煤浆泵送导流台阶热解工艺”,以其独特的热解方式,避免了煤浆在热解过程中粘壁和结块等问题,在节能、减排、安全性等方面均表现出非常明显的优势。

二、国外褐煤热解技术的应用与发展相比于国内的热干法、热风气化等热解技术,国外的褐煤热解技术水平相对更加先进。

主要表现在以下几个方面:1、气固流化床热解技术该方法利用高温气体对褐煤进行热解,具有热转化效率高、操作稳定、产品质量好等优点。

该技术已在欧洲、美国等地进行应用,成为国际上流行的褐煤热解技术之一。

2、液态中温热解技术该技术利用液态废物作为热解剂,完成对褐煤的热分解。

同时,这种技术还具有减少二氧化碳排放、降低投资成本等优点。

目前,德国、日本等国家已经对该技术进行了研究和应用。

3、热解气化联合技术该技术将直接热解和气化过程相结合,从而实现对褐煤在一个系统内的高效转化。

该技术被广泛应用于欧洲,是目前欧洲褐煤热解技术的重要组成部分。

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势

我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势我国是一个煤炭资源大国,煤炭资源储量丰富,但主要以低阶煤居多。

低阶煤的燃烧过程中产生的污染物多,热值低,因此如何进行低阶煤的热解提质技术研究成为了煤炭资源利用的重要课题之一。

本文将探讨我国低阶煤热解提质技术的研究现状及未来发展趋势。

1. 低阶煤的特点低阶煤是指在地质演化过程中压力和温度相对较低形成的煤,其热值较低,含水量高,灰分多,挥发分少,燃烧过程中容易生成大量烟尘和污染物。

低阶煤的利用受到了很大的限制,但由于其储量丰富,因此研究低阶煤的热解提质技术具有重要意义。

2. 热解技术热解是指在高温条件下将煤转化为高热值的气体、液体或固体产物的过程。

热解技术可以有效地提高低阶煤的利用价值,降低煤炭的环境污染。

目前,国内外对低阶煤的热解技术进行了大量的研究,主要包括干馏、气化和液化等技术。

在研究中,我国学者结合国情,着重开发了干馏技术和气化技术。

3. 干馏技术干馏技术是将煤在缺氧或低氧条件下进行热解,产生焦油、焦炭和燃气等产品。

我国在干馏技术方面取得了一定的突破,通过改良反应设备和优化工艺条件,提高了低阶煤的热解产物的质量和产率。

我国还开发了一系列高效环保的干馏装备,提高了低阶煤热解的经济效益和环保效益。

4. 气化技术气化是将煤在氧气或水蒸气的存在下,在高温条件下转化为合成气(CO和H2)的过程。

气化技术可以将煤转化为清洁燃料和化工原料。

我国在气化技术方面也进行了大量的研究工作,开发了多种气化工艺和设备,如煤粉气化、流化床气化等,取得了较为显著的成果。

5. 未来发展趋势随着煤炭资源的日益枯竭和环境保护的要求日益严格,我国低阶煤的热解提质技术研究将会取得更多的进展。

未来的发展趋势主要包括以下几个方面:(1)新技术的研究。

随着科技的不断进步,新型的热解提质技术将不断涌现,如微波热解、等离子体热解等新技术将会成为未来的研究热点。

(2)设备更新与改进。

煤炭热解设备的更新和改进将成为未来的发展方向,特别是对于高效节能、低污染的热解设备的研究将成为未来的研究重点。

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煤热解技术研究与开发进展兰玉顺;陈文文【摘要】3 kinds of coal pyrolysis technologies are introduced,including process with gas heat carrier,e.g.COED process and LFC process ofUSA,coal flash pyrolysis process and ECOPRO process of Japan,MRF process and pyrolysis process of moving bed with internals ofChina;process with solid heat carrier,e.g.Toscoal process of USA,LR process of Germany,ETCH-175 process of the former Soviet Union and DG process of Dalian University of Technology;process without heatcarrier,e.g.regenerative rotary bed pyrolysis process of Beijing Shenwu Co.,Ltd.These processes are compared and analyzed from the aspects of process flow,technical characteristics and industrial application,and alsothe development trend of the technology is put forward.%介绍了国内外3种类型的煤热解技术,其中:气体热载体工艺包括美国的COED工艺、LFC工艺、日本的粉煤快速热解工艺、ECOPRO工艺、我国的MRF工艺和内构件移动床热解工艺等;固体热载体工艺包括美国的Toscoal工艺、德国的LR工艺、前苏联的ETCH 175工艺和大连理工大学开发的DG工艺等;无热载体工艺即神雾科技集团股份有限公司开发的无热载体蓄热式旋转床热解工艺.主要从工艺流程、技术特点、工业化应用等方面,对这些工艺进行了分析,并指出了煤热解技术的发展趋势.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2017(045)002【总页数】6页(P66-70,18)【关键词】煤热解;热载体;蓄热式;旋转床;煤气;半焦【作者】兰玉顺;陈文文【作者单位】北京华福工程有限公司,北京100015;北京华福工程有限公司,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TQ530.2传统煤化工技术存在煤炭利用方式粗放、能耗高、污染重的弊端,而煤热解技术具有能源转化效率高、水耗少、污染小等优点,可以有效克服传统煤化工的技术缺陷。

按《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020年)》的要求,应提倡低阶煤提质技术的研发,鼓励建设百万吨级大规模煤热解工业示范装置,实现热解装置规模化、多联产、典型化,提高我国低阶煤清洁高效梯级利用的水平,实现煤化工产业的优化升级和绿色发展。

煤通过热解可生成气体(煤气)、液体(焦油)、固体(半焦)3种形态的产品[1]。

煤热解技术的分类按加热介质的不同,可分为气体热载体法(高温热烟气、煤气或惰性气为热载体)、固体热载体法(半焦、热灰、陶瓷球等为热载体)和无热载体法(辐射传热或微波加热)。

现今煤热解技术种类繁多,其工业化进展程度也各有不同。

按加热介质的不同,现对国内外几种典型煤热解工艺的原理、特点及工业化程度进行介绍。

典型的气体热载体工艺有美国的COED(Char Oil Energy Development)工艺、LFC(Liquid from Coal)工艺、日本的粉煤快速热解工艺、ECOPRO(Efficient Co-production with Coal Flash Partial Hydropyrolysis Technology)工艺、我国的MRF工艺和内构件移动床热解工艺。

1.1 COED工艺COED工艺[2]由美国食品机械公司(FMC)与OCR(Office of Coal Research)联合开发,设备主体为低压多段流化床反应器,反应器分4段。

破碎至2 mm以下的原煤在Ⅰ段反应器中,由流化气体预热至合适温度,依次进入各段反应器,发生热解反应,煤粉与各反应器产生的煤气对流,将煤气流化。

从第Ⅳ段反应器底部通入的水蒸气和氧气与部分半焦发生燃烧反应,产生的热煤气为热载体,将一部分高温煤气送入前三段反应器内,加热煤粉进行热解反应。

由第Ⅱ段反应器产生的热解气经净化加工,制得产品气和合成粗油。

该工艺显著特点为分级热解和负压运行,最大程度削弱了热解产物的二次反应,热效率高,可达90%,焦油产率11.2%~21.9%,热解气产率5%~10%。

采用该工艺,可将煤破碎至较细尺寸,细焦粒与焦油分离困难,且流程复杂,难以维持各段反应器的平衡,较难工业放大。

该工艺的工业示范规模为550 t/d。

1.2 LFC工艺LFC工艺由美国SGI公司和SMI公司联合研发[3],属于轻度热解工艺。

破碎至合格粒度(3 mm~50 mm)的原煤经干燥后,在热解炉内发生热解反应,从热解炉中出来的固体在激冷盘、旋转冷却器中冷却至常温,之后进入精制反应器精制,得到固体产品PDF(Process Derived Fuel)。

为了有效抑制粉尘飞扬和吸附水分,添加了MK粉尘抑制剂。

从热解炉中出来的气体经除尘冷却后,进入静电捕集器,收集得到液体油CDL(Coal Derived Liquids)。

经捕集CDL后的气体分两部分:一部分进入热解燃烧炉作为燃料,另一部分进入干燥燃烧炉,产生的烟气和干燥炉中循环回来的一部分烟气一起作为干燥炉的干燥热源。

该工艺将低阶煤热解,得到固体PDF和液体CDL两种产品。

1 t原煤可产出0.5 t 固体产品(PDF)和0.5桶(约64 kg)液态产品(CDL)。

但该工艺复杂,操作水平、控制水平要求高;热解气热值低,系统热量无法平衡,需额外补充30%的热量。

ENCOAL集团采用该工艺,于1992年建成了处理能力1 000 t/d的示范装置(ENCOAL工厂),2012年大唐华银公司与中国五环工程有限公司合作建成了30万t/a的示范装置。

1.3 日本粉煤快速热解工艺日本粉煤快速热解工艺的反应器包含两段气流床,实现了煤热解与半焦气化的技术耦合[4]。

原料煤经干燥并磨到有80%小于0.074 mm后,进入热解反应器,再被气化反应器产生的高温煤气加热,发生快速热解反应,热解反应器中的气、固两相同时向上流动,进入高温旋风分离器,分离出来的粗煤气经冷却、净化处理后,得到煤气、焦油和苯类等产品。

分离后的半焦一部分返回气化反应器,剩余部分冷却后,作为半焦产品。

该工艺将热解与气化反应集中在同一反应器中的不同阶段进行,节约了空间,使设备结构紧凑,但加压条件增大了设备成本。

1 t高挥发分原料煤经快速热解,大致可得到1 000 m3热值为17.87 MJ/m3的煤气,半焦产率为25%(基于原料煤),焦油产率为7%(基于原料煤),同时副产35kg苯类产品。

日本于1998年建成了100 t/d的中试装置。

1.4 ECOPRO工艺ECOPRO工艺[5-6]由日本新日铁公司开发,是一种粉煤部分加氢快速热解技术。

该工艺反应器由下部的部分氧化气化反应器和上部的部分加氢热解及重整反应器组成。

破碎至粒径小于50 μm的煤粉进入下部反应器,与上部热解反应器产生的由半焦热回收器送来的半焦混合,以氧气和水蒸气为气化剂,在1 500℃~1 600℃、2.5 MPa下发生气化反应,产生富含CO和 H2的合成气,液态排渣。

上部反应器加氢热解所需的热量由下部气化产生的高温合成气提供,瞬间完成热解反应。

热解产生的半焦全部返回反应器下部进行气化,热解产生的气体经净化后,一部分作为富氢气体,进入部分加氢热解反应器,提供氢源,另一部分作为合成气产品(H2与CO体积分数可达78%,热值为12560 kJ/m3),净化冷却后得到的轻油作为液体产品。

该工艺的特点是耦合了气化和热解技术,在气化产生的富氢气体气氛下,进行快速热解反应,产生的焦油轻质组分可高达90%,系统的能源转化效率为88%。

该技术的研究始于1996年,日本新日铁公司于2008年建成了20 t/d的中试装置。

1.5 MRF工艺MRF工艺[7]由煤炭科学研究院有限公司煤化工分院开发,设备主体是3台串联的卧式回转炉。

破碎至一定粒度的原煤(6 mm~30 mm)在干燥回转炉内,被热烟气直接接触干燥后,由炉外的高温烟气间接加热,提供热解热量,于550℃~750℃下,在热解炉中发生热解反应,避免了荒煤气被其他气体稀释。

热解产生的荒煤气经冷却、分离净化后,得到煤气和焦油产品,半焦经冷却后,得到固体产品。

MRF工艺的特点:(1)干燥炉的加热采用内热式,即热解炉排出的热烟气与煤料逆向接触换热,原煤脱水率不小于70%,极大简化了含酚废水处理系统;(2)热解炉为间接加热,避免了煤气被其他气体稀释,煤气品质好;(3)加热炉的燃料种类灵活性高,可为固体或气体,也可二者混合使用。

该工艺半焦、焦油的产率分别为69.3%、2.5%(基于干热解煤),缺点是热效率低、粉尘易沉积和堵塞。

该工艺的最大规模为20世纪90年代初在内蒙古海拉尔建成的5.5万t/a示范装置。

1.6 内构件移动床热解工艺内构件移动床热解工艺由中科院过程工程研究所开发。

其工艺原理为在热解反应器的含碳物质充填层中,设置若干传热性能好、耐高温的板式内构件,至少内构件的一端或一侧与热解反应器的高温或加热壁面紧密接触,另一端直接与含碳物质接触,热量由高温反应器的边壁快速传向内构件,从而经内构件快速加热含碳物质,板式内构件壁面与含碳物质间构成间隙,提供热解气相产物的排出通道。

该工艺的特点为,通过强化高温向低温的煤层逐级加热和实现热解气由高温向低温的定向流动,显著提高了热解油产率和品质,焦油收率可达葛金焦油收率的80%,轻质组分质量分数在70%以上,可以处理0~10 mm的非黏结性碎煤和油页岩。

中国科学院过程工程研究所于2013年设计并建成了煤处理量1 000 t/a的中试装置,目前正与山西临汾永荣实业公司合作建设40万t/a的内构件移动床煤热解示范项目。

典型的固体热载体工艺有美国的Toscoal工艺、德国的LR工艺、前苏联的ETCH-175工艺和大连理工大学开发的DG工艺。

2.1 Toscoal工艺Toscoal工艺由美国油页岩公司和Rocky Flates研究中心开发[8-9]。

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