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一种 煤与油渣共转化装置及方法

阅读：1038发布：2020-09-08

专利汇可以提供一种煤与油渣共转化装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种煤与油渣共转化装置及方法，煤与油渣共转化装置，包括进煤系统、油渣预炼系统及共转化系统；在油渣前期处理过程中加入了油渣预炼器，使油渣能够预热并且混合均匀生成油浆，不仅避免输送管道的堵塞，而且有效提高了后续反应过程的转化效果，在锁斗、给料斗内部底侧设置有气体冲击锥、流化给料装置等，防止输送过程中煤粉在管路中堵塞，保证了煤粉给料的不间断，在给料器前设置有输送气控制器，可以达到煤粉的连续给料，保证了煤粉进料量的准确性；油渣、煤粉在转化器内与反应气均匀反应，分子间有效碰撞概率提高，提高了反应转化率及产品煤气和焦油的品质，废弃油渣与煤粉在转化器内共同转化，达到了废弃物的有效利用和转化，并且生成了热值较高的煤气和品质较好的煤焦油产品。，下面是一种煤与油渣共转化装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种煤与油渣共转化装置，其特征在于：包括进煤系统、油渣预炼系统及共转化系统；
进煤系统包括由上至下依次布置的煤仓(1)、锁斗(2)、给料斗(3)、给料装置(10)，在煤仓(1)与锁斗(2)、锁斗(2)与给料斗(3)之间分别连接平衡器(9)平衡压力；给料装置(10)通过输送气控制器(18)与输送气气源连通，给料装置(10)与固体混合器(4)相连通；
油渣预炼系统包括由上至下依次布置的油渣预炼器(6)、油浆喷吹器(7)、油浆控制器(20)，油浆喷吹器(7)和油浆控制器(20)之间串联有雾化器(8)，雾化器(8)入口通过雾化气控制器(19)与雾化气气源连通，油浆控制器(20)与固体混合器(4)相连通；
共转化系统包括煤-油渣转化器(5)，煤-油渣转化器(5)上分布有中上部及中下部2个进料口，由上至下竖直分布在煤-油渣转化器(5)底部和侧面的气体流化器(25)；
油浆控制器(20)与煤-油渣转化器(5)之间串联输送喷嘴(11)后与煤-油渣转化器(5)中上部进料口连通，固体混合器(4)与煤-油渣转化器(5)之间串联输送喷嘴(11)后与煤-油渣转化器(5)中下部进料口连通；
煤-油渣转化器(5)与气体流化器(25)相连，气体流化器(25)通过反应气控制器(17)与反应气气源连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：锁斗(2)、给料斗(3)内部底侧设置有气体冲击锥(23)、流化给料装置(24)的一种或两种的组合。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：雾化器(8)设置有呈扇形分布的3～10个进气口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：煤-油渣转化器(5)中上部进料口与中下部进料口之间高度差为0～10m。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述煤-油渣转化器(5)的气体流化器(25)由上至下竖直分布在煤-油渣转化器(5)底部和侧面，所述的流化器(25)间距0.1-5m。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述煤-油渣转化器(5)顶部为油气产物出口(22)，连接产物回收、油品精馏、尾气处理装置；底部为灰渣排放出口(21)。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述煤-油渣转化器(5)为外取热或内部自供热传热方式的一种或两者的组合。
8.基于权利要求1-4任一项所述装置的煤与油渣共转化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：煤通过煤仓(1)进入锁斗(2)，由锁斗(2)进入给料斗(3)，通过平衡器(9)平衡煤仓(1)与锁斗(2)、锁斗(2)与给料斗(3)之间的压力，通过气体冲击锥(23)、流化给料装置(24)的一种或两种的组合强化煤粉下料，防止煤粉架桥；
步骤二：输送气(13)经由输送气控制器(18)进入固体给料器(10)，通过固体给料器(10)将给料斗(3)底部下料的煤带入固体混合器(4)；
步骤三：油渣进入油渣预炼装置(6)进行搅拌、预热，形成流动性的油浆经油浆喷吹器(7)进入雾化器(8)；
步骤四：雾化气(14)经由雾化气控制器(19)进入雾化器(8)，对进入雾化器的油浆进行雾化，出口与固体混合器(4)和煤-油渣转化器(5)中上部进料口相连；
步骤五：雾化后的油浆与煤在固体混合器(4)内混合后，通过输送喷嘴(11)进入煤-油渣转化器(5)中下部进料口；油浆通过输送喷嘴(11)进入煤-油渣转化器(5)中上部进料口，固体混合器(4)中的煤经由输送喷嘴(11)进入煤-油渣转化器(5)中下部进料口，煤与油浆在煤-油渣转化器(5)内混合；
步骤六：反应气(12)通过反应气控制器(17)，经气体流化器(25)进入煤-油渣转化器(5)，混合后的煤和油浆与反应气在煤-油渣转化器(5)内反应；
步骤七：由油气产物出口(22)回收产物，进入尾气处理装置，废渣由排渣出口(21)排出。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的煤-油渣转化器(5)进气口送入的反应气包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氧气及氮气，其中氢气占反应气总体积的10～
50％，甲烷占反应气总体积的10～30％。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：参与共转化的煤为粉煤，煤种为低变质煤，空气干燥基固定碳含量不低于40％，空气干燥基挥发分含量不低于20％，灰分含量不高于
30wt％，煤灰熔融性范围1100～1500℃，粉煤粒径范围40～350目。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：参与共转化的油渣含水量为0～10％；油含量不低于20％，其中萘油不低于5％，酚油不低于10％，液态烷烃不低于10％；固体中碳含量范围10～80％。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的油渣预炼器出口油浆温度为200～
400℃；煤与油浆进入煤-油渣转化器(5)温度为300～500℃；煤-油渣转化器(5)内反应温度范围450～800℃，油浆与煤质量比为1:0～1:20，反应压力范围0.001～8.0MPaG。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于：雾化气体包括二氧化碳、氮气和蒸汽。

说明书全文

一种煤与油渣共转化装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于煤化工领域，涉及一种煤与油渣共转化装置及方法。

背景技术

[0002] 富煤、少气、缺油是我国能源结构的基本特征，未来20年内煤炭仍将是主要的一次能源。2016年，我国能源消费总量为43.6亿吨标准煤，非化石能源消费比重提高到13％，天然气消费比重提高到6.3％，煤炭消费比重下降到63％，煤炭在我国经济发展中仍发挥着至关重要的作用。虽然随着我国能源结构的不断调整及可再生能源等新能源的开发，煤炭在我国能源结构中所占比重略有下降，但无法改变以煤炭补充石油获取化工原料来降低对石油依赖的发展趋势。低变质煤具有低灰、低磷、低硫、高发热量和低粘结性的特点，是优质低温干馏、工业气化、液化和动力用煤。通过低变质煤热解提取煤中的焦油，对热解产物煤气和半焦进行分质利用，是我国大量低变质煤高效、环保利用的一条有效途径。

[0003] 伴随着低阶煤的低温热解，该过程会产生半焦、煤粉等与重质煤焦油的膏状混合物油渣，国内主要采用离心分离法、沉降法、焚烧法等。离心分离法成本较高，并且分离效果不彻底；沉降法将油渣沉降，通过挤压提取部分油，残渣掩埋仍旧存在污染；焚烧法一般将油渣浓缩预处理，后送至焚烧炉焚烧，二次污染较大。此外，随着选煤机械化程度逐渐提高，机械化采煤的块煤率大多在20～30％，导致粉煤的数量增长较快。大量的粉煤资源不能得到有效的利用，既浪费能源，又污染环境。

[0004] 为了节省能源，减少粉煤、油渣对环境的污染，合理利用这些资源，将粉煤与煤低温热解后废弃油渣共同转化为品质较好的煤焦油、热值较高的煤气是解决煤粉、油渣再利用的关键问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种煤与油渣共转化装置及方法，将油渣与煤粉共同转化生成煤气和煤焦油，在经济性和环保性的前提下彻底解决废弃油渣与低阶煤粉的利用问题。

[0006] 为实现上述目的本发明采用如下方案：

[0007] 一种煤与油渣共转化装置，包括进煤系统、油渣预炼系统及共转化系统；

[0008] 进煤系统包括由上至下依次布置的煤仓、锁斗、给料斗、给料装置，在煤仓与锁斗、锁斗与给料斗之间分别连接平衡器平衡压力；锁斗、给料斗内部底侧设置有气体冲击锥、流化给料装置的一种或两种的组合，强化煤粉下料，防止煤粉架桥；给料装置通过输送气控制器与输送气气源连通，给料装置与固体混合器相连通；

[0009] 油渣预炼系统包括由上至下依次布置的油渣预炼器、油浆喷吹器、油浆控制器，油浆喷吹器和油浆控制器之间串联有雾化器，雾化器入口通过雾化气控制器与雾化气气源连通，油浆控制器与固体混合器相连通；

[0010] 共转化系统包括煤-油渣转化器，煤-油渣转化器上分布有中上部及中下部2个进料口和由上至下竖直分布在煤-油渣转化器底部和侧面的气体流化器；

[0011] 油浆控制器与煤-油渣转化器之间串联输送喷嘴后与煤-油渣转化器中上部进料口连通，固体混合器与煤-油渣转化器之间串联输送喷嘴后与煤-油渣转化器中下部进料口连通；顶部设置有油气产物出口，连接产物回收、油品精馏、尾气处理装置，底部设置有灰渣排放出口，煤-油渣转化器外取热或内部自供热传热方式的一种或两者的组合。

[0012] 煤-油渣转化器的气体流化器通过反应气控制器与反应气气源连通。

[0013] 进一步，锁斗、给料斗内部底侧设置有气体冲击锥、流化给料装置的一种或两种的组合

[0014] 进一步，雾化器设置有呈扇形分布的3～10个进气口。

[0015] 进一步，煤-油渣转化器中上部进料口与中下部进料口之间高度差为0～10m。

[0016] 进一步，所述煤-油渣转化器的气体流化器由上至下竖直分布在煤-油渣转化器底部和侧面，高度差为0.1-5m。

[0017] 进一步，所述煤-油渣转化器顶部为油气产物出口，连接产物回收、油品精馏、尾气处理装置；底部为灰渣排放出口。

[0018] 进一步，所述煤-油渣转化器为外取热或内部自供热传热方式的一种或两者的组合。

[0019] 煤与油渣共转化方法，包括以下步骤：

[0020] 步骤一：煤通过煤仓进入锁斗，由锁斗进入给料斗，通过平衡器平衡煤仓与锁斗、锁斗与给料斗之间的压力；通过气体冲击锥、流化给料装置的一种或两种的组合强化煤粉下料，防止煤粉架桥；

[0021] 步骤二：输送气经由输送气控制器进入固体给料器，通过固体给料器将给料斗底部下料的煤带入固体混合器；

[0022] 步骤三：油渣进入油渣预炼装置进行搅拌、预热，形成流动性的油浆经油浆喷吹器进入雾化器；

[0023] 步骤四：雾化气经由雾化气控制器进入雾化器，对进入雾化器的油浆进行雾化，出口与固体混合器和煤-油渣转化器中上部进料口相连；

[0024] 步骤五：雾化后的油浆与煤在固体混合器内混合后，通过输送喷嘴进入煤-油渣转化器中下部进料口；油浆通过输送喷嘴进入煤-油渣转化器中上部进料口，固体混合器中的煤经由输送喷嘴进入煤-油渣转化器中下部进料口，煤与油浆在煤-油渣转化器内混合；

[0025] 步骤六：反应气通过反应气控制器，经气体流化器进入煤-油渣转化器，混合后的煤和油浆与反应气在煤-油渣转化器内反应；

[0026] 步骤七：由油气产物出口回收产物，进入尾气处理装置，废渣由排渣出口排出。

[0027] 进一步，所述的煤-油渣转化器进气口送入的反应气包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氧气及氮气，其中氢气占反应气总体积的10～50％，甲烷占反应气总体积的10～30％。

[0028] 进一步，参与共转化的煤为粉煤，煤种为低变质煤，空气干燥基固定碳含量不低于40％，空气干燥基挥发分含量不低于20％，灰分含量不高于30wt％，煤灰熔融性范围1100～
1500℃，粉煤粒径范围40～350目。

[0029] 进一步，参与共转化的油渣含水量为0～10％；油含量不低于20％，其中萘油不低于5％，酚油不低于10％，液态烷烃不低于10％；固体中碳含量范围10～80％。

[0030] 进一步，所述的油渣预炼器出口油浆温度为200～400℃；煤与油浆进入煤-油渣转化器温度为300～500℃；煤-油渣转化器内反应温度范围450～800℃，油浆与煤质量比为1:0～1:20，反应压力范围0.001～8.0MPaG。

[0031] 进一步，雾化气体包括二氧化碳、氮气和蒸汽。

[0032] 本发明具有以下特点：

[0033] 1、参与共转化的煤为粉煤，煤种为低变质煤，空气干燥基固定碳含量不低于40％，空气干燥基挥发分含量不低于20％，灰分含量不高于30wt％，煤灰熔融性范围1100～1500℃，粉煤粒径范围40～350目；以一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氧气及氮气等为反应气，参与共转化的油渣经雾化器雾化后进入煤-油渣共转化器，温度为300～500℃；煤-油渣转化器内反应温度范围450～800℃，油浆与煤质量比为1:0～1:20，反应压力范围0.001～8.0MPaG。

[0034] 2、油渣流动性提高。本发明在油渣前期处理过程中加入了油渣预炼器，使油渣能够预热并且混合均匀生成油浆，不仅避免输送管道的堵塞，而且有效提高了后续反应过程的转化效果。

[0035] 3、煤粉的连续给料。本发明使用了煤仓、锁斗、给料斗三级装置，锁斗、给料斗内部底侧设置有气体冲击锥、流化给料装置的一种或两种的组合，防止输送过程中煤粉在管路中堵塞，保证了煤粉给料的不间断；并且在给料器前设置有输送气控制器，可以达到煤粉的连续给料，保证了煤粉进料量的准确性。

[0036] 4、油浆的均匀进料。本发明采用了雾化器，并配合雾化气使用，使油浆中的固体小颗粒和煤焦油能够散开成均匀相，提高后续转化的效率。

[0037] 5、煤-油渣转化器的效率提高。本发明的转化器设计有中上部和中下部2个进料口和由上至下竖直分布在煤-油渣转化器底部和侧面的气体流化器，使油渣、煤粉在转化器内与反应气均匀反应，分子间有效碰撞概率提高，提高了反应转化率及产品煤气和焦油的品质。

[0038] 6、本发明利用废弃油渣与煤粉在转化器内共同转化，达到了废弃物的有效利用和转化，并且生成了热值较高的煤气和品质较好的煤焦油产品。附图说明

[0039] 图1为本发明的整体结构示意图

[0040] 图中：1、煤仓；2、锁斗；3、给料斗；4、固体混合器；5、煤-油渣转化器；6、油渣预炼器；7、油浆喷吹器；8、雾化器；9、平衡器；10、固体给料器；11、输送喷嘴；12、反应气；13、输送气；14、雾化气；15、油渣；16、煤；17、反应气控制器；18、输送气控制器；19、雾化气控制器；20、油浆控制器；21、排渣口；22、产品回收及尾气处理；23、气体冲击锥；24流化给料装置；25气体流化器。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

[0042] 参见图1，本发明包括进煤系统、油渣预炼系统及共转化系统。进煤系统包括煤仓1、锁斗2、给料斗3、固体给料器10。油渣预炼系统包括油渣预炼器6、油浆喷吹器7、油浆控制器20。共转化系统包括煤-油渣转化器5。

[0043] 进煤系统包括由上至下依次布置的煤仓1、锁斗2、给料斗3、给料装置10，在煤仓1与锁斗2、锁斗2与给料斗3之间分别连接平衡器9平衡压力，锁斗、给料斗内部底侧设置有气体冲击锥23、流化给料装置24的一种或两种的组合。输送气13与给料装置10相连通，中间串联有输送气控制器18，输送二氧化碳、氮气等气体，给料装置10与固体混合器4相连通。

[0044] 油渣预炼系统包括由上至下依次布置的油渣预炼器6、油浆喷吹器7、油浆控制器20，油浆喷吹器7和油浆控制器20之间串联有雾化器8，雾化器8入口与雾化气14相连，中间串联有雾化气控制器19，雾化器8设置有3～5个进气口，呈扇形分布，雾化气体包括二氧化碳、氮气、蒸汽等气体，雾化器能够使油浆中的固体小颗粒和煤焦油散开成均匀相，提高后续转化的效率。

[0045] 油浆控制器20与固体混合器4相连通，油浆控制器20与煤-油渣转化器5之间串联有输送喷嘴11，固体混合器4与煤-油渣转化器5之间串联有输送喷嘴11。

[0046] 煤-油渣转化器5用于煤与油渣反应转化，其上分布有中上部及中下部2个进料口和由上至下竖直分布在煤-油渣转化器5底部和侧面的气体流化器25，使煤粉、油渣和反应气有效混合；煤-油渣转化器5中上部进料口与中下部进料口设置高度差h，使煤粉与油渣实现转化器内均匀混合反应，高差设置范围0～10m，气体流化器25在煤-油渣转化器5的底部和侧面，高度差d，由上至下竖直分布，间距0.1-5m，煤-油渣转化器5顶部设置有油气产物出口22，连接产物回收、油品精馏、尾气处理装置，底部设置有灰渣排放出口21，煤-油渣转化器5为外取热或内部自供热传热方式的一种或两者的组合。

[0047] 油浆控制器20与煤-油渣转化器5中上部进料口连通，固体混合器4与煤-油渣转化器5中下部进料口连通。

[0048] 反应气12与反应气控制器17相连通，反应气控制器17经气体流化器25与煤-油渣转化器5连通。

[0049] 本发明的转化方法包括以下步骤：

[0050] 步骤一：煤通过煤仓1进入锁斗2，由锁斗2进入给料斗3，通过平衡器9平衡煤仓1与锁斗2、锁斗2与给料斗3之间的压力，通过气体冲击锥(23)、流化给料装置(24)的一种或两种的组合强化煤粉下料，防止煤粉架桥；

[0051] 步骤二：输送气13经由输送气控制器18进入固体给料器10，通过固体给料器10将给料斗3底部下料的煤带入固体混合器4；

[0052] 步骤三：油渣进入油渣预炼装置6进行搅拌、预热，形成流动性的油浆经油浆喷吹器7进入雾化器8；

[0053] 步骤四：雾化气14经由雾化气控制器19进入雾化器8，对进入雾化器的油浆进行雾化，出口与固体混合器4和煤-油渣转化器5中上部进料口相连；

[0054] 步骤五：雾化后的油浆与煤在固体混合器4内混合后，通过输送喷嘴11进入煤-油渣转化器5中下部进料口；油浆通过输送喷嘴11进入煤-油渣转化器5中上部进料口，固体混合器4中的煤经由输送喷嘴11进入煤-油渣转化器5中下部进料口，煤与油浆在煤-油渣转化器5内混合；

[0055] 步骤六：反应气12通过反应气控制器17，经气体流化器25进入煤-油渣转化器5，混合后的煤和油浆与反应气在煤-油渣转化器5内反应；

[0056] 步骤七：产物由油气产物出口22回收，废气进入尾气处理装置，废渣由排渣出口21排出。

[0057] 所述的煤-油渣转化器5进气口为焦炉煤气或模拟焦炉煤气气氛，包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氧气及氮气等成分，其中氢气占反应气总体积10～50％，甲烷占反应气总体积10～30％。

[0058] 所述的参与共转化的煤16为粉煤，参与共转化的煤为粉煤，煤种为低变质煤，空气干燥基固定碳含量不低于40％，空气干燥基挥发分含量不低于20％，灰分含量不高于30wt％，煤灰熔融性范围1100～1500℃，粉煤粒径范围40～350目。

[0059] 所述的参与共转化的油渣15，含水量范围0～10％；油含量不低于20％，其中萘油不低于5％，酚油不低于10％，液态烷烃不低于10％；固体中碳含量范围10～80％。

[0060] 所述的油渣预炼器出口油浆温度范围200～400℃；煤与油浆进入煤-油渣转化器5温度范围300～500℃；煤-油渣转化器5内反应温度范围450～800℃，油浆与煤质量比范围1:0～1:20，反应压力范围0.001～8.0MPaG。

[0061] 最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

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一种煤与油渣共转化装置及方法

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