CN105018121A - 一种煤气、焦油和活性炭的联产*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气、焦油和活性炭的联产***，包括依次连通热解炉、活化炉和冷却炉，热解炉包括预热炉体和热解炉体，预热炉体一端设置进煤口和热解气出口，活化炉外侧设置隔热夹套，活化炉与隔热夹套之间构成加热腔室，冷却炉一端连接出料箱，出料箱上设置活性炭出口和冷却气体入口，冷却炉外侧设置冷却夹套，冷却炉与冷却夹套之间构成冷却腔室，冷却夹套上开设冷却水进口和蒸汽出口，蒸汽出口与冷却气体入口连通。该***利用半焦活化的伴生气为热解供热提高了热解效率，同时减少热解气的含氮量；二氧化碳和水蒸气的混合气体通过冷却炉不仅能对其进行预热进而为通入活化炉作为气体活化剂使用做准备，还能够对活性炭进行有效的冷却。

Description

一种煤气、焦油和活性炭的联产***

技术领域

本发明属于热解气、焦油和活性炭生产技术领域，具体是涉及一种热解气、焦油和活性炭的联产***。

背景技术

活性炭是一种疏松多孔类炭质材料，具有吸附作用，广泛应用于化工、医药、环保等行业。兰炭，即半焦，是一种采用中低温干馏工艺生产出的一种高固定碳含量的固体物质，生产半焦的同时副产焦油和焦炉煤气，半焦可广泛应用于电石、铁合金、活性炭制备和城市居民洁净用煤等生产生活领域。焦油用途极为广泛，可制取清洁燃料油，也是合成塑料、染料、纤维、橡胶、农药、医药、耐高温材料等有机化工的重要原料；焦炉煤气可用于发电、冶金、制取氢气、合成氨、甲醇、笨等化工产品以及工业煅烧用热源等。

目前，国内外煤炭干馏技术包括：外热式立式炉工艺、内热式立式炉工艺、美国的Toscoal工艺、德国的LR工艺、前苏联3TX(ETCH)-175工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏、西安三瑞实业有限公司的外热式卧置回转炭化炉热解工艺等。内热式直立炭化炉热裂解制备兰炭工艺是目前运用最广泛，规模最大、最多的一种裂解原煤制备兰炭的工艺。工艺流程主要为：原料煤由炉体顶部上煤斗连续垂直加入焦炉，经预热后落入干馏段，干馏段干馏温度为600℃～700℃，干馏所用热量主要由回炉煤气与空气在火道内混合均匀后，由鼓风机经火口吹入干馏段燃烧，干馏段下部焦炭落入水封槽冷却，然后排出。荒煤气在干馏室内沿料层上升，通过煤气收集罩、上升管、桥管先后经文氏管塔、旋流板塔洗涤，煤气在风机的作用下回炉加热，剩余 部分放散。焦油进入沉淀池脱水，然后集中在焦油池进行静置恒温加热和二次脱水，脱水后的焦油即为成品油。

上述方法的不足之处为：

1、采用内热式干馏，炉内包含大量空气，因此生成的煤气热值较低，其中含氢气、甲烷较低，氮气含量过高，达不到化工利用的最佳条件，只能当作燃料。

2、其兰炭熄焦处理时采用湿法出焦，消耗了一部分兰炭的潜热，且产品含水量较高，影响兰炭的质量，限制兰炭的使用，增加运输成本，需要消耗额外的能量对其进行干燥；另外熄焦过程产生的废蒸汽含有大量的有毒有害物质，恶化现场操作环境，污染大气；而且熄焦产生的大量含酚废水，后处理成本昂贵。

3、焦油回收率偏低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种煤气、焦油和活性炭的联产***。该联产***利用了半焦活化的伴生气体为热解供热提高了热解效率并同时减少了热解气中的含氮量；二氧化碳和水蒸气的混合气体通过冷却炉不仅能对其进行预热进而为通入活化炉作为气体活化剂使用做准备，还能够对活性炭进行有效的冷却。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种煤气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：包括用于对煤进行预热和热解的热解炉、用于对热解产生的半焦进行活化的活化炉和用于对活化产生的活性炭进行冷却处理的冷却炉，所述热解炉、活化炉和冷却炉依次连通，所述热解炉、活化炉和冷却炉均为回转炉，所述热解炉包括预热炉体和与预热炉体连通的热解炉体，所述预热炉体远离热解炉体的一端设置有进煤口和热解气出口，所述活化炉的外侧设置有隔热夹套，所述活化炉与隔热夹套之间构成用于容纳活化加热气体的加热腔室，所述冷却炉远离活化炉的一端连接有 出料箱，所述出料箱上设置有活性炭出口和用于向出料箱内通入水蒸气和二氧化碳混合气体的冷却气体入口，所述冷却炉的外侧设置有冷却夹套，所述冷却炉与所述冷却夹套之间构成冷却腔室，所述冷却夹套上开设有冷却水进口和蒸汽出口，所述冷却水进口和蒸汽出口均通向所述冷却腔室，所述蒸汽出口与所述冷却气体入口相连通。

上述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：包括用于将煤气和焦油从热解气中分离出来的分离***，所述分离***与所述热解气出口相连通。

上述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述分离***包括用于除去热解气中的粉尘的除尘器、用于对热解气进行冷凝处理的间接冷却器和用于对热解气冷凝后形成的油水混合物进行焦油捕集的电捕焦油器，以及采用MEA溶液对热解气中的二氧化碳进行捕集的吸收塔和解吸塔，所述热解气出口与除尘器底部相连通，所述除尘器的顶部与间接冷却器的底部相连通，所述间接冷却器的顶部与电捕焦油器的底部相连通，所述电捕焦油器的顶部与吸收塔的底部相连通，所述吸收塔的底部与所述解吸塔的顶部相连通，所述解吸塔的底部与吸收塔的顶部连通，所述吸收塔的顶部设置有煤气出口，所述解吸塔的顶部设置有二氧化碳出口，所述电捕焦油器的底部连接有焦油储槽。

上述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述分离***还包括用于收集间接冷却器中的油水混合物并分离出焦油的焦油氨水澄清池，所述焦油氨水澄清池上开设有焦油输出口、焦油渣输出口和氨水排出口。

上述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述焦油氨水澄清池为密封式氨水槽。

上述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述间接冷却器为列管式换热器。

上述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述除 尘器为高温旋风除尘器。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的结构简单，设计新颖合理。

2、本发明通过设置加热腔室对活化炉内的半焦进行间接加热，避免采用燃烧半焦提供活化热源，从而增加了活性炭生产能力，又提高了活性炭的品质，代替现有技术中的空气燃烧室供热方式，减少了煤气中的含氮量。

3、本发明在对活性炭冷却时，通过将间接冷却方式和直接冷却方向相结合，能够实现对活性炭充分、彻底冷却，且能够确保活性炭的含水率较低，提高了活性炭的品质。

4、本发明通过分离***，能够将焦油和煤气从热解气中有效的分离出来，并通过对二氧化碳的捕集能够提高煤气热值，同时又减少了二氧化碳的排放量，避免二氧化碳的存在对煤气热值产生的影响。

5、本发明的分离***通过设置焦油氨水澄清池，能够对热解气在间接冷却器内冷凝形成的油水混合物进行进一步的处理，从所述油水混合物中有效分离出焦油，提高了焦油的产率和回收率。

6、本发明所述除尘器采用高温旋风除尘器。通过采用高温旋风除尘器，能够保证除尘器内的温度处于高温状态，以有效减少重油在除尘器内冷凝。

7、本发明的原料粒径小于等于6mm的粉煤，能够充分利用小粒径煤。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的A-A断面图。

图3为图1中的B-B断面图。

附图标记说明:

1—热解炉；   1-1—预热炉体；   1-2—热解炉体；

1-3—进煤口；          1-4—热解气出口；   1-5—动力装置；

1-6—大齿轮；          1-7—第一托轮；     1-8—第一托轮座；

2—活化炉；            2-1—第二托轮；     2-2—第二托轮座；

2-3—第一支座；        3—隔热夹套；       3-1—活化加热气进口；

3-2—活化加热气出口；  4—加热腔室；       5—冷却夹套；

5-1—冷却水进口；      5-2—蒸汽出口；     6—冷却腔室；

7—冷却炉；            7-1—第三托轮；     7-2—第三托轮座；

7-3—第二支座；        8—出料箱；         8-1—活性炭出口；

8-2—冷却气体入口；    9—除尘器；         10—间接冷却器；

11—电捕焦油器；       12—吸收塔；        12-1—煤气出口；

13—解吸塔；           13-1—二氧化碳出口；14—二氧化碳储罐；

15—焦油储槽；         16—焦油中间槽；    17—焦油渣槽；

18—焦油氨水澄清池；   19—氨水回收槽。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示的一种煤气、焦油和活性炭的联产***，包括用于对煤进行预热和热解的热解炉1、用于对热解产生的半焦进行活化的活化炉2和用于对活化产生的活性炭进行冷却处理的冷却炉7，所述热解炉1、活化炉2和冷却炉7依次连通，所述热解炉1、活化炉2和冷却炉7均为回转炉，所述热解炉1包括预热炉体1-1和与预热炉体1-1连通的热解炉体1-2，所述预热炉体1-1远离热解炉体1-2的一端设置有进煤口1-3和热解气出口1-4，所述活化炉2的外侧设置有隔热夹套3，所述活化炉2与隔热夹套3之间构成用于容纳活化加热气体的加热腔室4，其中，所述隔热夹套3上开设有活化加热气进口3-1和活化加热气出口3-2，所述活化加热气进口3-1和活化加热气出口3-2均通向所述加热腔室4，所述冷却炉7远离活化炉2的一端连接有出料箱8，所述出料箱8上设置有活性炭出口8-1和用于向出料箱8内通入水蒸气和二氧化碳混合气体的冷却气体入口8-2，所述冷却炉7 的外侧设置有冷却夹套5，所述冷却炉7与所述冷却夹套5之间构成冷却腔室6，所述冷却夹套5上开设有冷却水进口5-1和蒸汽出口5-2，所述冷却水进口5-1和蒸汽出口5-2均通向所述冷却腔室6，所述蒸汽出口5-2与所述冷却气体入口8-2相连通。

本实施例中，该联产***在使用时，所述热解炉1、活化炉2和冷却炉7同步回转，粉煤从进煤口1-3加入热解炉1的预热炉体1-1内，经预热后的粉煤进入热解炉1的热解炉体1-2内，在热解炉体1-2内粉煤热解生产热解气和半焦，其中热解气从所述热解气出口1-4输出以进一步分离出煤气和焦油，其中半焦进入活化炉2内活化生产活性炭，活性炭进入冷却炉7内冷却后再进入出料箱8。

本实施例中，该联产***通过设置加热腔室4对活化炉2内的半焦进行间接加热，避免采用燃烧半焦提供活化热源，从而增加了活性炭生产能力，又提高了活性炭的品质，代替现有技术中的空气燃烧室供热方式，减少了煤气中的含氮量。另外，通过活化炉2内产生的伴生气体进入热解炉体1-2为粉煤热解提供热量，再进入预热炉体1-1为粉煤的预热提供热量。本实施例中，由于通入活化炉2内的气体活化剂为水蒸气和二氧化碳的混合气体，在半焦活化的过程中，产生了伴生气即CO和H₂的混合气体，所述伴生气中所含的H₂进而实现加氢热解，大大的提高了焦油的产率和煤气的品质。所述水蒸气和二氧化碳的混合气体是通入出料箱8进而通过冷却炉7接触活性炭进行直接冷却，水蒸气和二氧化碳的混合气体在冷却活性炭的同时也被预热再进入活化炉2内作为气体活化剂使用。并且，该联产***在对活性炭冷却时，通过将间接冷却方式和直接冷却方向相结合大大增加了对活性炭的冷却效果，其中，直接冷却方式即为上述水蒸气和二氧化碳的混合气体在冷却炉7内对活性炭的直接冷却，所述间接冷却方式为通过冷却水进口5-1向冷却腔室6内通入冷却水，冷却水以非接触的方式对冷却炉7内活性炭进行间接冷却，在冷却活性炭的同时，冷却水被加热成水蒸气形式并从蒸汽出口5-2输送至冷却气体入口8-2中以与二氧化碳混合形成用于直接冷却的冷却气 体。

本实施例中，所述热解炉1、活化炉2和冷却炉7依次连通，在回转时同步，于是，所述热解炉1、活化炉2和冷却炉7只需要一个动力装置1-5即可，所述动力装置1-5驱动热解炉1上的大齿轮1-6，所述大齿轮1-6带动热解炉1的预热炉体1-1和热解炉体1-2转动，所述热解炉1的两端均设置有第一托轮1-7和与所述第一托轮1-7相配合的第一托轮座1-8。所述活化炉2靠近热解炉1的部分设置有第二托轮2-1和与所述第二托轮2-1相配合的第二托轮座2-2。所述冷却炉7靠近出料箱8的部分设置有第三托轮7-1和与所述第三托轮7-1相配合的第三托轮座7-2。所述活化炉2的底部设置有第一支座2-3，所述冷却炉7的底部设置有第二支座7-3。其中，所述动力装置1-5包括电机和与电机传动连接的减速机，所述减速机的输出轴上安装有与所述大齿轮1-6相啮合的小齿轮。

本实施例中，该联产***还包括用于将煤气和焦油从热解气中分离出来的分离***，所述分离***与所述热解气出口1-4相连通。

如图1所示，所述分离***包括用于除去热解气中的粉尘的除尘器9、用于对热解气进行冷凝处理的间接冷却器10和用于对热解气冷凝后形成的油水混合物进行焦油捕集的电捕焦油器11，以及采用MEA溶液对热解气中的二氧化碳进行捕集的吸收塔12和解吸塔13，所述热解气出口1-4与除尘器9底部相连通，所述除尘器9的顶部与间接冷却器10的底部相连通，所述间接冷却器10的顶部与电捕焦油器11的底部相连通，所述电捕焦油器11的顶部与吸收塔12的底部相连通，所述吸收塔12的底部与所述解吸塔13的顶部相连通，所述解吸塔13的底部与吸收塔12的顶部连通，所述吸收塔12的顶部设置有煤气出口12-1，所述解吸塔13的顶部设置有二氧化碳出口13-1，所述电捕焦油器11的底部连接有焦油储槽15。

本实施例中，所述分离***在使用时，首先通过除尘器9将热解气中的粉尘有效拦截，再通过间接冷却器10对热解气进行冷凝，热解气冷凝后形成油水混合物和低温煤气，其中低温煤气进入送入电捕焦油器11进 行焦油捕集去除低温煤气中的焦油，在电捕焦油器11中捕集到的焦油输送至焦油储槽15内，剩余的煤气进入吸收塔12底部，煤气从下向上流动，贫液从吸收塔12的塔顶自上而下连续流下，与向上通入的煤气进行接触，煤气中的二氧化碳与MEA溶液发生化学反应，二氧化碳被MEA溶液吸收，净化后的煤气从吸收塔12顶部的煤气出口12-1输出，二氧化碳在吸收的同时，液体释放出反应热，富液被送入解吸塔13的塔顶，解吸塔13由再沸器提供热量，产生大量的蒸汽，蒸汽在解吸塔13内向上流动，与流下的富液接触，富液经过加热和汽提的双重作用后，二氧化碳逐渐从富液中解吸释放出来，富液成为贫液，所述贫液再从解吸塔13的底部输送至吸收塔12的顶部再次利用，解吸出的二氧化碳从解吸塔13顶部的二氧化碳出口13-1输送至二氧化碳储罐14，进而为活化炉2内半焦的活化提供活化剂。

本实施例中，该分离***通过对二氧化碳的捕集能够提高煤气热值，同时又减少了二氧化碳的排放量，避免二氧化碳的存在对煤气热值产生的影响。

如图1所示，所述分离***还包括用于收集间接冷却器10底部油水混合物并分离出焦油的焦油氨水澄清池18，所述焦油氨水澄清池18上开设有焦油输出口、焦油渣输出口和氨水排出口。通过设置焦油氨水澄清池18，能够对热解气在间接冷却器10内冷凝形成的油水混合物进行进一步的处理，从所述油水混合物中有效分离出焦油，提高了焦油的产率。其中，所述焦油输出口连接有焦油中间槽16，所述焦油中间槽16与焦油储槽15相连接，所述焦油渣输出口连接有焦油渣槽17，所述氨水排出口连接有氨水回收槽19。

本实施例中，所述焦油氨水澄清池18为密封式氨水槽。所述间接冷却器10为列管式换热器。

本实施例中，所述除尘器9为高温旋风除尘器。通过采用高温旋风除尘器，能够保证除尘器9内的温度处于高温状态，以有效减少重油在除尘器9内冷凝。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡 是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种煤气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：包括用于对煤进行预热和热解的热解炉(1)、用于对热解产生的半焦进行活化的活化炉(2)和用于对活化产生的活性炭进行冷却处理的冷却炉(7)，所述热解炉(1)、活化炉(2)和冷却炉(7)依次连通，所述热解炉(1)、活化炉(2)和冷却炉(7)均为回转炉，所述热解炉(1)包括预热炉体(1-1)和与预热炉体(1-1)连通的热解炉体(1-2)，所述预热炉体(1-1)远离热解炉体(1-2)的一端设置有进煤口(1-3)和热解气出口(1-4)，所述活化炉(2)的外侧设置有隔热夹套(3)，所述活化炉(2)与隔热夹套(3)之间构成用于容纳活化加热气体的加热腔室(4)，所述冷却炉(7)远离活化炉(2)的一端连接有出料箱(8)，所述出料箱(8)上设置有活性炭出口(8-1)和用于向出料箱(8)内通入水蒸气和二氧化碳混合气体的冷却气体入口(8-2)，所述冷却炉(7)的外侧设置有冷却夹套(5)，所述冷却炉(7)与所述冷却夹套(5)之间构成冷却腔室(6)，所述冷却夹套(5)上开设有冷却水进口(5-1)和蒸汽出口(5-2)，所述冷却水进口(5-1)和蒸汽出口(5-2)均通向所述冷却腔室(6)，所述蒸汽出口(5-2)与所述冷却气体入口(8-2)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：包括用于将煤气和焦油从热解气中分离出来的分离***，所述分离***与所述热解气出口(1-4)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述分离***包括用于除去热解气中的粉尘的除尘器(9)、用于对热解气进行冷凝处理的间接冷却器(10)和用于对热解气冷凝后形成的油水混合物进行焦油捕集的电捕焦油器(11)，以及采用MEA溶液对热解气中的二氧化碳进行捕集的吸收塔(12)和解吸塔(13)，所述热解气出口(1-4)与除尘器(9)底部相连通，所述除尘器(9)的顶部与间接冷却器(10)的底部相连通，所述间接冷却器(10)的顶部与电捕焦油器(11)的底部相连通，所述电捕焦油器(11)的顶部与吸收塔(12)的底部相连通，所述吸收塔(12)的底部与所述解吸塔(13)的顶部相连通，所述解吸塔(13)的底部与吸收塔(12)的顶部连通，所述吸收塔(12)的顶部设置有煤气出口(12-1)，所述解吸塔(13)的顶部设置有二氧化碳出口(13-1)，所述电捕焦油器(11)的底部连接有焦油储槽(15)。

4.根据权利要求3所述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述分离***还包括用于收集间接冷却器(10)中的油水混合物并分离出焦油的焦油氨水澄清池(18)，所述焦油氨水澄清池(18)上开设有焦油输出口、焦油渣输出口和氨水排出口。

5.根据权利要求4所述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述焦油氨水澄清池(18)为密封式氨水槽。

6.根据权利要求3所述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述间接冷却器(10)为列管式换热器。

7.根据权利要求3所述的一种热解气、焦油和活性炭的联产***，其特征在于：所述除尘器(9)为高温旋风除尘器。