CN102199434A - 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法 - Google Patents

一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102199434A
CN102199434A CN2011100927269A CN201110092726A CN102199434A CN 102199434 A CN102199434 A CN 102199434A CN 2011100927269 A CN2011100927269 A CN 2011100927269A CN 201110092726 A CN201110092726 A CN 201110092726A CN 102199434 A CN102199434 A CN 102199434A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquefied residue
coal directly
microwave
cooling system
coal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100927269A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102199434B (zh
Inventor
宋永辉
兰新哲
付建平
赵西成
周军
张秋利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Architecture and Technology
Original Assignee
Xian University of Architecture and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Architecture and Technology filed Critical Xian University of Architecture and Technology
Priority to CN 201110092726 priority Critical patent/CN102199434B/zh
Publication of CN102199434A publication Critical patent/CN102199434A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102199434B publication Critical patent/CN102199434B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明为一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,利用微波作为加热热源,将煤直接液化残渣加热到500℃~900℃,首先,将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm以下,然后置于干燥设备中干燥,接着将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中加热到500℃~900℃,得到固体焦和热解气,经冷却后分离液体油和煤气;该方法主要应用于煤直接液化残渣的综合回收与利用,在快速高效分离液体油的同时获得富氢煤气,具有热解速度快、生产效率高、液体油收率高、煤气中氢含量高的特点。

Description

一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法
技术领域
本发明属于煤炭热解技术领域,涉及一种煤直接液化残渣热解的方法,具体涉及一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法。
背景技术
我国能源结构的特点是“多煤、少油、缺气”,随着经济的飞速发展和人民生活水平的提高,对能源的需求特别是石油的需求已进入高速增长期。由于大量的进口石油,不仅增加了对国外能源的依赖程度,而且国际石油市场的波动和变化会直接影响我国的经济和能源供应的安全。我国拥有丰富的煤炭资源,充分利用我国丰富的煤炭资源,大力开发直接液化技术是解决石油短缺的有效途径之一,具有重要的战略和经济意义。
煤直接液化过程中,不管采用哪种液化工艺和固液分离技术,都会产生约占30%左右的液化残渣。液化残渣是一种高硫、高灰和高碳的物质,液化原煤中未转化的煤有机物质、矿物质以及催化剂,构成煤液化残渣的主体。液化残渣的含量和组成随着不同的液化工艺以及煤的有机结构组成和无机矿物质组成的不同而不同,液化残渣中,一般含有C、H、O、N、S等元素,C元素的含量高达70%-85%。减压蒸馏残渣的典型组成为:重质油30%、沥青烯20%、前沥青烯5%和四氢呋喃不溶物(未反应的煤和矿物质)45%,其中未反应的煤约占30%左右。因此,从改善煤直接液化工艺经济性以及资源综合利用和环境保护的角度出发,实现煤直接液化残渣的快速、高效利用十分必要。
目前,液化残渣的利用途径之一是将煤液化残渣用于气化制氢,既为煤液化过程提供部分氢源,又可以消耗到全部的液化残渣,实现残渣综合利用与煤液化生产的有机耦合。虽然采用液化残渣气化制氢工艺是解决残渣综合利用的一种有效途径,但人们对液化残渣的认识还处于起步阶段,液化残渣的生成条件、催化剂的富集及无机矿物质含量对气化过程的影响等仍有待于进一步的研究探索。在我国,神华集团煤液化公司虽然完成了残渣气化制氢的前期调研工作,并选择了Texaco和Shell气化工艺分别进行液化残渣气化尝试,但至今尚未找到一条完全可行的工业化生产路线。
另外,液化残渣中一般含有约30%的重质油和25%左右的沥青烯和前沥青烯,因此,首先通过热解综合回收油类产品就成为另一种经济、合理的利用途径。液化残渣的热解是指将残渣在隔绝空气或惰性气氛的条件下加热,在不同的温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程。残渣的热解与煤的热解一样,是液化、气化等转化利用过程中最先和必经的反应步骤,它几乎发生在所有的液化残渣转化利用过程中,对残渣的后续转换利用过程有很大的影响。液化残渣的热解可使残渣中的沥青烯最大限度地转化为重质油和可蒸馏油,增加了煤液化工艺的液体产品收率。当液化残渣与煤进行混合热解时,液化残渣会产生供氢作用,同时会发生显著地相互作用,这对产物的分布有着很大的影响。
微波加热是一种新型加热技术,具有加热速度快、加热均匀、节能高效的特点。为了防止微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达等造成干扰,国际上一般规定915MHz和2450MHz为民用微波频段。传统的加热方式是先加热物体表面,然后热量由物体表面向内部传递,而微波加热是直接对物体整体进行加热,可加大改善传热效果,减少热解过程的传热损失。目前,微波加热已经广泛应用于食品加工、医药生产、化工合成、农副产品干燥、矿物加工、消毒杀菌及煤与生物质等的干燥、脱硫、热解等领域。
本技术将微波加热应用于液化残渣的热解中,对于提高热解效率及油类产品收率具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,该方法主要应用于煤直接液化残渣的综合回收与利用,在快速高效分离油类产品的同时获得富氢煤气,具有热解速度快、生产效率高,液体油收率高,煤气中氢含量高的特点。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,利用微波作为加热热源,将煤直接液化残渣加热到500℃~900℃。
具体包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm以下;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥30±10min;
第三步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源加热到500℃~900℃,停留时间10±5min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温后收集,热解气经两级冷却***分离出液体油和煤气后分别收集。
所述两级冷却***指第一级的空气冷却***和第二级的液相冷凝***。
所述加热用微波的频率为国家规定的915MHz和2450MHz的民用微波频段。
与现有技术相比,本发明的方法是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合产生热量进行加热,液化残渣的升温不是通过热传输而是通过外场与物体相互作用完成,它具有加热速率度快,选择性好、物料受热均匀、可快速启动与停止、操作方便,能源利用率和加热效率高等特点。另外,残渣中的挥发分可得到充分的热解,油类产品收率高;同时可获得质量优良的固体焦和富氢煤气,有利于资源的综合利用。
附图说明
附图是本发明的工艺流程图;
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
如图1所示,利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥20min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源,设定加热用微波频率为2450MHz,加热到900℃,停留时间15min,得到固体焦和热解气体;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温后收集,热解气经一级空气冷却***和二级液相冷凝***,分离出液体油和煤气后分别收集。
实施例二
如图1所示,利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径10mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥30min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源,设定加热用微波频率为2450MHz,加热到800℃,停留时间10min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温后收集,热解气经一级空气冷却***和二级液相冷凝***,分理出液体油和煤气后分别收集。
实施例三
如图1所示,利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径5mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥40min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源,设定加热用微波频率为915MHz,加热到500℃,停留时间5min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温后收集,热解气经一级空气冷却***和二级液相冷凝***,分理出液体油和煤气后分别收集。
实施例四
本实施例中,煤直接液化残渣成分分析如表1所示。
Figure BDA0000055192630000051
表1
热解过程如下:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径5~10mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥箱中100℃条件下干燥30min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源,设定加热用微波频率为2450MHz,加热,在500℃~900℃之间停留15min,得到固体焦和热解气体;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温后收集,热解气经一级空气冷却***和二级液相冷凝***,分离出液体油和煤气后分别收集。
热解后煤气的分析结果如表2所示,
  H2   CO2   CO   CH4
  样品1   60.27   5.68   4.52   29.01
  样品2   61.79   4.18   5.04   28.52
  平均值   61.03   4.93   4.78   28.77
表2
实验结果表明,液体油回收率可达到25%左右,热解煤气中氢气含量在60%左右。
本发明中,粉碎后的粒径尺寸、干燥设备的参数范围以及微波加热温度范围和时间的选择均非对本发明的限制,这样的选择只是因为考虑到保证达到最佳效果的同时要节约成本,如,粉碎后的粒径尺寸大于30mm或者加热的温度低于500℃,热解的最终目的仍然可以实现,但是这样会使得反应时间过长,且不利于人工控制。

Claims (7)

1.一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,利用微波作为加热热源,将煤直接液化残渣加热到500℃~900℃。
2.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm以下;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥30±10min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源加热到500℃~900℃,停留时间10±5min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温,热解气经两级冷却***后分离出液体油和煤气后分别收集。
3.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径30mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥20min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源加热到900℃,停留时间15min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温,热解气经两级冷却***后分离出液体油和煤气后分别收集。
4.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径10mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥30min;
第三步,将干燥后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源加热到800℃,停留时间10min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温,热解气经两级冷却***后分离出液体油和煤气后分别收集。
5.根据权利要求1所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,利用磨矿设备将煤直接液化残渣粉碎至粒径5mm;
第二步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于干燥设备中100℃条件下干燥40min;
第三步,将粉碎后的煤直接液化残渣置于微波热解反应器中,开启电源加热到500℃,停留时间5min,得到固体焦和热解气;
第四步,固体焦经水冷***冷却至常温,热解气经两级冷却***后分离出液体油和煤气后分别收集。
6.根据权利要求2至5任一权利要求所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,所述两级冷却***指第一级的空气冷却***和第二级的液相冷凝***。
7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法,其特征在于,所述加热用微波的频率为国家规定的915MHz和2450MHz的民用微波频段。
CN 201110092726 2011-04-13 2011-04-13 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法 Expired - Fee Related CN102199434B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110092726 CN102199434B (zh) 2011-04-13 2011-04-13 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110092726 CN102199434B (zh) 2011-04-13 2011-04-13 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102199434A true CN102199434A (zh) 2011-09-28
CN102199434B CN102199434B (zh) 2013-06-05

Family

ID=44660426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110092726 Expired - Fee Related CN102199434B (zh) 2011-04-13 2011-04-13 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102199434B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102653683A (zh) * 2012-01-26 2012-09-05 何巨堂 一种加压法内热式煤干馏造气工艺
CN102718383A (zh) * 2012-06-06 2012-10-10 上海中科高等研究院 使用微波辅助热解就地转化含碳资源的热解装置及方法
CN102942976A (zh) * 2012-10-19 2013-02-27 西安建筑科技大学 一种在微波场中以低变质煤为主要原料制备型焦的方法
CN103160325A (zh) * 2011-12-14 2013-06-19 上海麦风微波设备有限公司 一种煤气的微波直接生产工艺方法和装置
CN103788975A (zh) * 2014-01-22 2014-05-14 中国科学院上海高等研究院 褐煤微波热解利用的方法
CN104073275A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 广州市昊晟工程勘察设计有限公司 一种反应温和的煤基渣油油渣分离方法
CN105377794A (zh) * 2013-05-23 2016-03-02 埃克赛乐公司 由生物质生产燃料和生物肥料
CN105414155A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 北京中石大能源技术服务有限公司 一种石油工业废弃物的无害化处理方法及装置
CN103160325B (zh) * 2011-12-14 2016-12-14 上海麦风微波设备有限公司 一种煤气的微波直接生产工艺方法和装置
US9598646B2 (en) 2013-01-09 2017-03-21 C20 Technologies, Llc Process for treating coal to improve recovery of condensable coal derived liquids
CN108106460A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 神华集团有限责任公司 一种煤直接液化残渣的冷却***和方法
CN110172358A (zh) * 2019-06-27 2019-08-27 西安建筑科技大学 一种热解气氛炉以及煤加氢微波热解***和方法
CN112625701A (zh) * 2019-09-24 2021-04-09 王其成 一种精馏残渣资源化利用***及工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449213A (en) * 1964-08-04 1969-06-10 Edward M Knapp Pyrolysis of coal with microwave energy
CN101440290A (zh) * 2008-12-25 2009-05-27 西安建筑科技大学 一种微波快速中低温干馏煤的方法
CN101700954A (zh) * 2009-12-11 2010-05-05 哈尔滨工业大学 一种制取燃料气体的污泥预处理方法
CN101792680A (zh) * 2009-09-14 2010-08-04 新奥科技发展有限公司 煤的综合利用方法及***
CN101798163A (zh) * 2010-04-16 2010-08-11 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 一种利用自身热解残渣加快含油污泥微波热解过程的方法
CN101838094A (zh) * 2009-11-13 2010-09-22 胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司 一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449213A (en) * 1964-08-04 1969-06-10 Edward M Knapp Pyrolysis of coal with microwave energy
CN101440290A (zh) * 2008-12-25 2009-05-27 西安建筑科技大学 一种微波快速中低温干馏煤的方法
CN101792680A (zh) * 2009-09-14 2010-08-04 新奥科技发展有限公司 煤的综合利用方法及***
CN101838094A (zh) * 2009-11-13 2010-09-22 胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司 一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置
CN101700954A (zh) * 2009-12-11 2010-05-05 哈尔滨工业大学 一种制取燃料气体的污泥预处理方法
CN101798163A (zh) * 2010-04-16 2010-08-11 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 一种利用自身热解残渣加快含油污泥微波热解过程的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王鹏等: "煤直接液化残渣热解特性研究", 《煤化工》 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103160325A (zh) * 2011-12-14 2013-06-19 上海麦风微波设备有限公司 一种煤气的微波直接生产工艺方法和装置
CN103160325B (zh) * 2011-12-14 2016-12-14 上海麦风微波设备有限公司 一种煤气的微波直接生产工艺方法和装置
CN102653683A (zh) * 2012-01-26 2012-09-05 何巨堂 一种加压法内热式煤干馏造气工艺
CN102718383A (zh) * 2012-06-06 2012-10-10 上海中科高等研究院 使用微波辅助热解就地转化含碳资源的热解装置及方法
CN102718383B (zh) * 2012-06-06 2017-03-08 中国科学院上海高等研究院 使用微波辅助热解就地转化含碳资源的热解装置及方法
CN102942976A (zh) * 2012-10-19 2013-02-27 西安建筑科技大学 一种在微波场中以低变质煤为主要原料制备型焦的方法
US9598646B2 (en) 2013-01-09 2017-03-21 C20 Technologies, Llc Process for treating coal to improve recovery of condensable coal derived liquids
CN104955921B (zh) * 2013-01-09 2017-09-15 C2O技术发展公司 处理煤以改进可冷凝的煤衍生液体的回收的方法
CN104073275A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 广州市昊晟工程勘察设计有限公司 一种反应温和的煤基渣油油渣分离方法
CN105377794B (zh) * 2013-05-23 2020-09-08 埃克赛乐公司 由生物质生产燃料和生物肥料
CN105377794A (zh) * 2013-05-23 2016-03-02 埃克赛乐公司 由生物质生产燃料和生物肥料
CN103788975A (zh) * 2014-01-22 2014-05-14 中国科学院上海高等研究院 褐煤微波热解利用的方法
CN103788975B (zh) * 2014-01-22 2015-10-28 中国科学院上海高等研究院 褐煤微波热解利用的方法
CN105414155A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 北京中石大能源技术服务有限公司 一种石油工业废弃物的无害化处理方法及装置
CN108106460A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 神华集团有限责任公司 一种煤直接液化残渣的冷却***和方法
CN110172358A (zh) * 2019-06-27 2019-08-27 西安建筑科技大学 一种热解气氛炉以及煤加氢微波热解***和方法
CN112625701A (zh) * 2019-09-24 2021-04-09 王其成 一种精馏残渣资源化利用***及工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN102199434B (zh) 2013-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102199434B (zh) 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法
Hu et al. A study on experimental characteristic of microwave-assisted pyrolysis of microalgae
Cheng et al. Physicochemical characterization of typical municipal solid wastes for fermentative hydrogen and methane co-production
CN100590107C (zh) 利用丁、辛醇残液生产混合丁醇、辛醇的方法
CN100500807C (zh) 生物质油的制备工艺及其装置
CN102071042B (zh) 智能化生物质及其废弃物连续快速微波裂解装置
CN101264879B (zh) 一种生物质导电炭的制取方法
CN101407727A (zh) 一种由生物质催化液化制备生物质液化油的方法
CN102031131A (zh) 一种将秸秆直接转化为汽、柴油的热解工艺与装置
CN103361166A (zh) 一种微藻直接液化制备生物燃油的方法
Wei et al. Biodiesel production using a biomass-based solid acid catalyst synthesized from agricultural residue garlic peel
CN101633940B (zh) 连续固态发酵与产物气提热泵耦合分离的方法及设备
US10280370B2 (en) One-pot liquefaction process for biomass
Cheng et al. Producing ethanol from water hyacinth through simultaneous saccharification and fermentation with acclimatized yeasts
CN107858169A (zh) 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法
CN102746867A (zh) 水热法处理浮萍生物质制备生物油的方法
CN1962818A (zh) 快速热裂解技术制取生物质油的方法
EP3555027B1 (en) A process for producing crude bio-oil
CN104046373A (zh) 由生物质制备生物质油和合成气的方法
CN107828439A (zh) 一种利用秸秆与废弃塑料食品袋制备生物质基航空燃油的方法
CN109456801A (zh) 生物质富氢高能燃气联产纳米二氧化硅复合材料的方法
CN101659874A (zh) 一种浒苔热裂解制取生物油的方法
CN105001888B (zh) 一种生物质有效转化的方法
CN101691494A (zh) 一种植物生物质和废弃聚酯混合超临界流体循环液化的方法
Baibakova et al. Producing bioethanol from Miscanthus: Experience of primary scale-up

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130605

Termination date: 20180413

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee