多用途低温热解工艺技术路线探讨.doc

PAGE PAGE 1 多用途低温热解工艺技术路线探讨 当前国内外低温热解工艺方法介绍 对于煤化程度低、挥发分高、含水量大、燃烧/气化率低的褐煤及次烟煤，在经历了单一转化（气化和液化）、燃烧为主的应用阶段后，以热解为先导的分级高效煤拔头利用技术越来越受到重视。其基本思路是以低温热解为先导，生产固（半焦）、液（焦油）及气（煤气）成品及半成品，进而衍生燃烧发电、气化合成、焦油加氢、燃气或提氢等工艺。 纵观国内外业内研发方向及成果，低温热解技术在低阶煤、油页岩、油砂等不同领域都在不同的程度上得以应用，核心热解方式按换热机理可分为外热式和内热式两大类别，在我们经充分调研后，从热利用率、生产规模可放大性、产品结构的合理性等角度分析，内热式热解优势明显，在此，我们就内热式热解技术进行了充分的研究和分析。对于内热式热解技术，当前基本存在两大分支，一是气体热载体技术，二是固体热载体技术，根据其热解设备的工作原理及形式的不同，又分别存在多种工艺方法，伴随而来的产品方案也有很大的差异性，最终产品方案及联产工艺路线，决定了热解工艺的基本思路，在充分考虑企业可利用资源的前提条件下，热解工艺具有很强的选择性。 中国的煤拔头（BT）工艺（灰载体）： 这是一个典型的固体热载体技术思路，以循环热灰为热载体，与被热解物料（干燥后）充分混合，快速热解（热解温度650℃左右），生产焦油和煤气。以半焦及灰为原料输送至循环流化床锅炉进行燃烧。产生的热灰温度在800 （1）、热解设备多为下行移动、流化工艺，分四段进行，分别为快速混合、快速热解（控制自由基生成，控制断裂）、快速气固分离及荒煤气快速冷却（阻断重聚和油分进一步裂解）； （2）、循环灰热载体发生设备，可为循环流化床、气流喷射床配余热锅炉系统等。产生的烟气通余热锅炉回收热量制取中高压蒸汽以供发电，烟气尾气可送原料的预热及干燥系统，最终经处理后达标排放； (3）、热载体与工艺原料的质量比为5-9，反应时间为4－16min，热载体的初始温度为800℃ ——————中国科学院过程工程研究所，浙江大学循环流化多联产工艺，北就动力经济研究院，中科院山西煤化所，清华大学多联产等；俄罗斯的ETCh-175工艺等。 中国的固体热载体快速热解工艺（DG）（焦载体） 中国的DG工艺（也称煤固体热载体法快速热解技术）是由大连理工大学开发。DG工艺是将煤通过与热的载体（热解后的热焦）快速混合加热使煤热解（干馏）得到低温焦油、煤气和半焦的技术。DG工艺应用于褐煤的低温干馏过程称为大工法褐煤热解提质技术。国外的LR工艺与此类似。 这也是一个典型的固体热载体工艺，与BT工艺不同的是，热载体是系统生产的部分半焦加热循环使用，通过半焦（或煤气）燃烧产生的热烟风在气流内加热半焦并提升后与干燥后的原料混合，在下行的移动床内完成热解。与热载体分离后的烟气直接作为气流干燥的热源， 应用：呼伦贝尔东能化工有限公司年产500万吨褐煤低温热解项目 回转式固体热载体干馏工艺（Galoter干馏工艺）。 该工艺热解设备采用卧式回转干馏机，干馏后的半焦和热灰混合物在空气喷射管中燃烧，生成的热灰的一部分作为循环热载体使用。 蓄热球（如陶瓷球）固体热载体工艺（美国Toscoal工艺） 经预热及干燥后的煤与高温蓄热球在回转设备内混合传热进行热解，热解后的焦/球混合物经滚筒筛筛分后，使焦与球得以分离，分离的蓄热球提升至加热器，热介质为燃气（或燃焦）热烟风，烟风尾气送干燥系统。系统热能燃料选择，取决于产品方案的规划。 中国神华模块化固体热载体工艺（焦载体） 系统产生的半焦，有三个分支去向，一是部分半焦经回转设备加热后作热载体，热源为系统自产煤气燃烧器；二是部分半焦去双筒回转干燥机将原料干燥；三是部分半焦作为高温荒煤气除尘滤料。热解设备为移动床。 固体热载体热解技术分析 固体热载体热解设备： 基本可分为三类：移动床，流化床，回转滚筒。随工艺的差别，相应的热解设备结构也存在较大的差别。 固体热载体的选择及应用现状： 热载体是固体热载体热解提质工艺中热量传递媒介，对整个热解工艺起着至关重要的作用，通过热载体热解可以避免热解析出白挥发产物被烟气稀释，减少后系统气体处理装置规模，煤气热值高。热载体除了具备蓄热及传热的能力外，还要有足够的机械强度和抗烧结能力。常用的有，系统内燃烧形成的热灰，系统内自产的热半焦，外来的陶瓷球等。 固体热载体热解工艺虽然起步较早，但至今没有商业化应用。其主要原因在于：第一，无论是以高温半焦还是其它固体物料（如瓷球，砂子等）作为热载体，都需要通过额外的燃料燃烧对其供热，导致整个过程热效率并不高；第二，以燃烧过的焦渣（灰）循环使用作为热载体，得到的半焦产品和新鲜半焦白混合物，其作为优质燃料的利用价值较低；第三，焦油和半焦和半焦粉尘粒子黏附在分离