一种粉煤电热、流化制轻质油系统和工艺 |
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| 申请号 | CN202310891663.6 | 申请日 | 2023-07-19 | 公开(公告)号 | CN116925801A | 公开(公告)日 | 2023-10-24 |
| 申请人 | 徐明; 徐鹤生; | 发明人 | 徐鹤生; 徐明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种固体化石 燃料 流化制轻质油系统以及固体 化石燃料 流化 热解 制轻质油工艺。本发明先将粉 煤 用耐压螺旋 输送机 送入反应器，然后粉煤与经电加热的煤气混合流化，迅速升温达到热解 温度 ，完成热解、催化热解反应，得到轻质油和煤气。本发明提供的粉煤利用电热、流化制轻质油系统，减少了以往气体热载体和固体热载体供热所需的 燃烧器 ，减少了因燃烧而产生的废气，大大减少了废气排放，为实现环保型工厂创造了一条新途径，粉煤电热、流化制轻质油系统有利于粉煤的充分利用，废气的减少更有利于工业推广。而且工艺简单，粉煤直接生产出轻质油，并且无 水 污染，既解决环保问题，又增加经济效益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用； |
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| 说明书全文 | 一种粉煤电热、流化制轻质油系统和工艺技术领域[0001] 本发明属于固体化石燃料流化热解制轻质油技术领域，涉及气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用、一种固体化石燃料流化制轻质油系统及其流化热解制轻质油工艺，尤其涉及气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用、一种粉煤电热、流化制轻质油系统和工艺。 背景技术[0002] 轻质油指原油蒸馏时分离出的具有一定馏程(沸点范围)的组分，如液化气、汽油、煤油、柴油等馏分。目前国内煤制油的技术，只能生产较重质的油，而且回收系统庞大，耗水量大，污染严重。国外虽然具有更加复杂的技术，但是也没有直接生产轻质油的技术。 [0003] 现有的煤炭或重油生产轻质油都采用加氢法，而这种方法的成本高。另外，生产处于高温高压下，设备多，工艺复杂，投资较大。 [0004] 能源与环境问题已经日益成为国际社会关注的焦点，煤炭仍然是目前全世界最主要的一次能源，如何更科学地开发和利用煤炭是世界各国都在积极思考的问题。传统的煤化工技术都是“高温破坏性”的碳‑化学技术，以生产合成气或甲烷为主，这造成煤炭中大量高附加值化学品的巨大流失，同时环境的破坏也日趋严重。如何顺应煤炭形成自然规律，以更加温和、高效、清洁的方式开发利用煤炭资源，是摆在人们面前一个十分重要的问题。 [0005] 随着人们生活水平提高和工业的快速发展，对汽柴油等轻质油品的需求越来越大，在一定时期内出现供不应求的局面，同时油价也在不断上涨，增加了人们生产和生活的负担。所以，急需扩大原料的供应量、生产更多的高品质油品。 [0006] 而且虽然我国煤炭储量居世界首位，有比较丰富的煤焦油来源，而煤焦油中含有较多洗油、蒽油以及其它重芳烃物质，但由于这些油品中硫氮含量高，难于单独加工生产油品。 [0007] 因此，如何找到一种更加适宜的生产装置和工艺，将煤炭这种固体化石燃料转化成轻质油，解决上述存在的问题，已成为业内诸多一线研究人员广为关注的焦点之一。 发明内容[0008] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用、一种固体化石燃料流化制轻质油系统及其流化热解制轻质油工艺，尤其是一种粉煤电热、流化制轻质油系统。本发明提供的流化热解制轻质油系统，具有效率较高、工艺简单并符合环保要求等诸多优势，可用于粉煤等含油固体燃料直接生产轻质油，更加适于工业化生产的推广和应用。 [0009] 本发明提供了气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用； [0010] 所述气提装置为煤气和半焦的气提装置； [0011] 所述流化制轻质油系统中包括流化床反应器； [0012] 所述气提装置的气体出口与所述流化床反应器的流化气进气口相连通。 [0013] 优选的，所述固体化石燃料包括含油固体化石燃料； [0014] 所述气提装置具体为煤气与半焦进行传质和/或传热的气提装置； [0015] 所述气提装置的上部设置有主气流出口和分气流出口； [0016] 所述气提装置的进气口与煤气加热装置的热煤气出气管路相连接。 [0017] 优选的，所述主气流出口与所述流化气进气口相连通； [0018] 所述主气流出口通过气体分布板与所述流化气进气口相连通； [0019] 所述分气流出口与所述流化气进气口相连通； [0020] 所述分气流的管路用于进行煤气与半焦的气提过程； [0021] 所述煤气加热装置的热煤气出气管路上设置有分气装置，通过分气装置后与气提装置的主气流进口和分气流进口相连接。 [0022] 本发明提供了一种固体化石燃料流化制轻质油系统，包括进料系统； [0023] 与所述进料系统相连接的流化床反应器系统； [0024] 与所述流化床反应器系统相连接的气提装置； [0025] 与所述气提装置的进气口相连接的煤气加热炉； [0026] 与所述气提装置的固相出料口相连接的固体排放系统； [0027] 与所述流化床反应器系统相连接的含油煤气分离回收系统。 [0028] 优选的，所述进料系统包括原料贮罐和输送装置； [0029] 所述原料储罐的出口与所述输送装置的进口相连接； [0030] 所述输送装置的出口与所述流化床反应器系统的流化床反应器的原料进口相连接； [0031] 所述流化床反应器的原料进口设置在流化床反应器的下部； [0032] 所述流化床反应器包括循环流化床反应器； [0033] 所述流化床反应器的侧壁内设置有电加热辅助系统。 [0035] 所述流化床反应器的下部为密相流化床区域，上部为稀相流化床区域； [0036] 所述流化床反应器顶部的混合气出口与所述回流器I的进口相连接； [0037] 所述回流器I的气相出口与所述回流器II的进口相连接； [0038] 所述回流器II的气相出口与所述旋风除尘器的进口相连接； [0039] 所述回流器I的固相出口通过管路与所述流化床反应器相连通。 [0040] 优选的，所述回流器II的固相出口通过管路与所述流化床反应器相连通； [0041] 所述旋风除尘器的固相出口通过管路与所述流化床反应器相连通； [0042] 所述回流器I的固相出口连通的管路的出口端、所述回流器II的固相出口连通的管路的出口端和所述旋风除尘器的固相出口连通的管路的出口端中一个或多个设置在流化床反应器的密相流化床区域； [0043] 所述旋风除尘器的干馏气出口与所述含油煤气分离回收系统相连接； [0044] 所述含油煤气分离回收系统的分离后油泥出口与所述流化床反应器相连接； [0045] 所述分离后油泥出口通过油泥管路与流化床反应器密相流化床区域相连接； [0046] 所述含油煤气分离回收系统的分离后的煤气出口与煤气加热炉的煤气进口相连接。 [0047] 优选的，所述煤气加热炉通过热煤气出气管路与所述气提装置的进气口相连接； [0048] 所述气提装置包括主气流管路以及设置在主气流管路周围的分气流通路； [0049] 所述热煤气出气管路的出口端前设置有分气装置，通过分气装置后与气提装置的主气流管路和分气流通路相连接； [0050] 所述热煤气出气管路通过分气装置后，与分气流通路相连接的出口包括一个或多个； [0051] 所述多个与分气流通路相连接的出口围绕主气流管路周围均匀设置。 [0052] 优选的，所述主气流管路的出口通过气体分布板与流化床反应器的流化气进气口相连通，所述分气流通路与流化床反应器的流化气进气口相连通； [0053] 与所述主气流管路相连通的流化气进气口的面积占流化气进气口总面积的60％～80％； [0054] 所述分气流通路顶部的分气流出口为气提后的气相出口，底部为气提后的固相出料口，与固体排放系统相连接； [0055] 所述固体排放系统包括半焦立管和半焦输送装置； [0056] 所述半焦立管的进口与气提装置的固相出料口相连接，出口与半焦输送装置相连接。 [0057] 本发明还提供了一种固体化石燃料流化热解制轻质油工艺，包括以下步骤： [0058] 1)将加热后的煤气，一部分向上输送与下落的半焦经过气提后，送入流化床反应器中，另一部分向上直接送入流化床反应器中，与固体化石燃料接触后，进行流化热解反应后，得到含油混合气； [0059] 2)将上述步骤得到的含油混合气经过第一次回流后的含油混合气，再经过第二次回流后，然后将第二次回流后的含油混合气进行旋风除尘后，得到含油煤气； [0060] 3)将上述步骤得到的含油煤气进行分离后，得到轻质油。 [0061] 优选的，所述加热后的煤气的温度为500～550℃； [0062] 所述一部分加热煤气与另一部分加热煤气的体积比为(2～5)：1； [0063] 所述气提的时间为2～5分钟； [0064] 所述加热后的煤气为流化热解反应的气体热载体； [0066] 所述固体化石燃料的粒度小于等于3mm； [0067] 所述流化热解反应的温度为470～490℃； [0068] 所述流化热解反应的时间小于等于10分钟。 [0069] 优选的，所述第一次回流后的固相产物、所述第二次回流后的固相产物和所述旋风除尘后的固相产物中的一种或多种，返回至流化床反应器的密相流化床区域进行循环； [0070] 所述分离的方式包括分馏； [0071] 所述分离后，得到煤气和轻质油； [0072] 所述煤气中的一部分作为步骤1)中的煤气原料； [0073] 所述轻质油包括汽油和/柴油； [0074] 所述分离后还得到油泥； [0075] 所述油泥回送至流化床反应器的密相流化床区域进行循环。 [0076] 本发明提供了气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用；所述气提装置为煤气和半焦的气提装置；所述流化制轻质油系统中包括流化床反应器；所述气提装置的气体出口与所述流化床反应器的流化气进气口相连通。与现有技术相比，本发明研究认为，煤炭直接液化是在高温高压下，借助于供氢溶剂和催化剂，使氢元素进入煤及衍生物的分子结构，从而将煤转化为液体燃料或化工原料，这是具有优势的先进的洁净煤利用的研究方向。 [0077] 基于此，本发明特别将气提装置应用在固体化石燃料流化制轻质油系统中，并且提供了一套具有特定结构和连接关系的固体化石燃料流化制轻质油系统。本发明所设计的粉煤电热、流化制轻质油系统，由于采用带有电加热炉、回流器和旋风除尘器的回流循环流化床反应器，使进入反应器的粉煤在流化床中充分流化加热，形成热煤气供热，使粉煤快速升温，在470～490℃进行干馏，并通过粉煤本身活性无机物的催化作用，释放出含油的煤气导出炉外，经旋风除尘器直接送到回收系统，分离出汽、柴油等组分；而且本发明所采用独特的粉煤电热、流化制轻质油系统和成熟工艺的组合式设计，具有适应性广，可调性大，技术性高，集成创新的特点，便利工业推广，它可适用于多种不同的含油固体原料，日处理量根据生产需要可小可大，所产生的含油煤气，可通过回收系统直接分离出汽、柴油和煤气，半焦可与发电厂配套使用，作为先提油后发电的低成本的发电原料，而且无废水，符合环保要求。该系统中还包括回收系统，采用集成创新系统，旋风除尘器顶部导出的含油煤气直接进入回收系统，分离出汽、柴油产品。半焦可作产品或作发电厂的原料，油泥回炼增加轻质油和煤气收率，所有产品和废液都能得到合理利用，解决了环保问题，又增加了经济效益。 [0078] 本发明还提供了相应的生产工艺，先将物料用耐压螺旋输送机送入反应器，然后物料经电加热炉加热后的热煤气送入反应器，反应器中的物料经高温煤气流化、传热后。迅速升温达到热解温度470～490℃，完成热解、催化裂解反应，得到轻质油的煤气。当系统正常运行后，将回收系统分离出的油泥输送到反应器下部热解段(高度方向上在粉煤入口处附近)，进行油泥回炼，提高轻质油和煤气产率。热解产物经反应器顶部出口进入回收系统。本发明提供的粉煤电热、流化制轻质油原始创新工艺，创造性的采用电加热煤气产生无污染的气体热载体，去掉固体燃烧器，解决了燃烧固体燃料而产生的废气、废渣，符合环保要求；而且集成创新了催化裂化生产轻质油的工艺过程，使其应用于粉煤电热、流化制轻质油生产中，更有利于该工艺扩大规模推广应用。 [0079] 本发明将小于3mm粒度的粉煤，用耐压螺旋输送机将原料送入反应器内，反应器下部与分布板、电加热炉管道相连通，热煤气送入反应器加热粉煤实现快速升温，快速干馏(反应温度470～490℃，反应时间小于10分钟)，快速产出轻质油。本发明提供的工艺系统简单，无污水，符合环保要求，该工艺还适用于其它含油固体燃料的炼油工业。附图说明 [0080] 图1为本发明提供的固体化石燃料流化制轻质油系统的整体结构以及对应的工艺流程示意图。 具体实施方式[0082] 本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。 [0083] 本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或粉煤热解制轻质油领域的常规纯度即可。 [0084] 本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。 [0085] 本发明提供了气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用； [0086] 所述气提装置为煤气和半焦的气提装置； [0087] 所述流化制轻质油系统中包括流化床反应器； [0088] 所述气提装置的气体出口与所述流化床反应器的流化气进气口相连通。 [0089] 在本发明中，所述固体化石燃料优选包括含油固体化石燃料。 [0090] 在本发明中，所述气提装置具体优选为煤气与半焦进行传质和/或传热的气提装置，更优选为煤气与半焦进行传质或传热的气提装置。 [0091] 在本发明中，所述气提装置的上部优选设置有主气流出口和分气流出口。 [0092] 在本发明中，所述气提装置的进气口优选与煤气加热装置的热煤气出气管路相连接。 [0093] 在本发明中，所述主气流出口优选与所述流化气进气口相连通。 [0094] 在本发明中，所述主气流出口通过气体分布板优选与所述流化气进气口相连通。 [0095] 在本发明中，所述分气流出口优选与所述流化气进气口相连通。 [0096] 在本发明中，所述分气流的管路优选用于进行煤气与半焦的气提过程。 [0097] 在本发明中，所述煤气加热装置的热煤气出气管路上设置有分气装置，优选通过分气装置后与气提装置的主气流进口和分气流进口相连接。 [0098] 本发明提供了一种固体化石燃料流化制轻质油系统，包括进料系统； [0099] 与所述进料系统相连接的流化床反应器系统； [0100] 与所述流化床反应器系统相连接的气提装置； [0101] 与所述气提装置的进气口相连接的煤气加热炉； [0102] 与所述气提装置的固相出料口相连接的固体排放系统； [0103] 与所述流化床反应器系统相连接的含油煤气分离回收系统。 [0104] 在本发明中，所述进料系统优选包括原料贮罐和输送装置。 [0105] 在本发明中，所述原料储罐的出口优选与所述输送装置的进口相连接。 [0106] 在本发明中，所述输送装置的出口优选与所述流化床反应器系统的流化床反应器的原料进口相连接。 [0107] 在本发明中，所述流化床反应器的原料进口优选设置在流化床反应器的下部。 [0108] 在本发明中，所述流化床反应器优选包括循环流化床反应器。 [0109] 在本发明中，所述流化床反应器的侧壁内优选设置有电加热辅助系统。 [0110] 在本发明中，所述流化床反应器系统优选包括流化床反应器、回流器I、回流器II和旋风除尘器。 [0111] 在本发明中，所述流化床反应器的下部优选为密相流化床区域，上部优选为稀相流化床区域。 [0112] 在本发明中，所述流化床反应器顶部的混合气出口优选与所述回流器I的进口相连接。 [0113] 在本发明中，所述回流器I的气相出口优选与所述回流器II的进口相连接。 [0114] 在本发明中，所述回流器II的气相出口优选与所述旋风除尘器的进口相连接。 [0115] 在本发明中，所述回流器I的固相出口通过管路优选与所述流化床反应器相连通。 [0116] 在本发明中，所述回流器II的固相出口通过管路优选与所述流化床反应器相连通。 [0117] 在本发明中，所述旋风除尘器的固相出口通过管路优选与所述流化床反应器相连通。 [0118] 在本发明中，所述回流器I的固相出口连通的管路的出口端、所述回流器II的固相出口连通的管路的出口端和所述旋风除尘器的固相出口连通的管路的出口端中一个或多个优选设置在流化床反应器的密相流化床区域。 [0119] 在本发明中，所述密相流化床区域、所述稀相流化床区域、密相流化床区域与稀相流化床区域之间均优选具有相同的内径。即，本发明中的流化床反应器没有变径。相比现有技术中的类似技术方案，其流化床反应器则必须采用具有变径的流化床反应器，两者具有本质上的差异。本发明中流化床反应器没有变径，原因是气体热载体与固体热载体在反应器中的相对密度不同，气体热载体在反应器中固体的密度相对小一些，而固体热载体在反应器中的密度较大，要有较大的空间，到反应器上段为减少固体物的带出、降低密度，所以直径要大一些。 [0120] 在本发明中，所述系统中优选不设置燃烧器。 [0121] 在本发明中，所述旋风除尘器的干馏气出口优选与所述含油煤气分离回收系统相连接。 [0122] 在本发明中，所述含油煤气分离回收系统的分离后油泥出口优选与所述流化床反应器相连接。 [0123] 在本发明中，所述分离后油泥出口通过油泥管路优选与流化床反应器密相流化床区域相连接。 [0124] 在本发明中，所述含油煤气分离回收系统的分离后的煤气出口优选与煤气加热炉的煤气进口相连接。 [0125] 在本发明中，所述煤气加热炉通过热煤气出气管路优选与所述气提装置的进气口相连接。 [0126] 在本发明中，所述气提装置优选包括主气流管路以及设置在主气流管路周围的分气流通路。 [0127] 在本发明中，所述热煤气出气管路的出口端前优选设置有分气装置，通过分气装置后与气提装置的主气流管路和分气流通路相连接。 [0128] 在本发明中，所述热煤气出气管路通过分气装置后，与分气流通路相连接的出口优选包括一个或多个。 [0129] 在本发明中，所述多个与分气流通路相连接的出口优选围绕主气流管路周围均匀设置。 [0130] 在本发明中，所述主气流管路的出口通过气体分布板优选与流化床反应器的流化气进气口相连通，所述分气流通路优选与流化床反应器的流化气进气口相连通。 [0131] 在本发明中，与所述主气流管路相连通的流化气进气口的面积优选占流化气进气口总面积的60％～80％，更优选为63％～78％，更优选为65％～75％。 [0132] 在本发明中，所述分气流通路顶部的分气流出口优选为气提后的气相出口，底部优选为气提后的固相出料口，与固体排放系统相连接。 [0133] 在本发明中，所述固体排放系统优选包括半焦立管和半焦输送装置。 [0134] 在本发明中，所述半焦立管的进口优选与气提装置的固相出料口相连接，出口优选与半焦输送装置相连接。 [0135] 为了更好的完整和细化整体技术方案，保证固体化石燃料流化制轻质油系统的热解流化过程正常运行，进一步提高固体化石燃料流化制轻质油过程的生产效率、轻质油收率、煤气产率以及绿色环保程度，本发明上述固体化石燃料流化制轻质油系统具体可以包括以下内容： [0136] 一种粉煤电热、流化制轻质油系统，该系统包括进料系统、电热系统、反应系统、气提系统、固体排放系统和回炼系统，具体结构如下： [0137] 进料系统，由原料贮罐和耐压螺旋输送机组成，原料贮罐的出口与耐压螺旋输送机的进口连接，耐压螺旋输送机的出口与循环流化床反应器连接。 [0138] 电加热系统，电加热炉、循环煤气、煤气分布板和电加热管组成。该电加热系统由循环煤气进入电加热炉加热，然后经过煤气分布板进入反应器，反应器中用电加热管辅助加热，使反应器内粉煤达到一定温度。 [0139] 反应系统，回流器I、回流器II、旋风除尘器以及循环流化床反应器。该循环流化床反应器的下部为密相流化床，该循环流化床反应器的上部为稀相流化床；回流器I、回流器II以及旋风除尘器本体设置在流化床反应器外，回流器I和回流器II的底部分别通过管道与密相流化床部分相连通，回流器II的顶部通过管道与旋风除尘器连接，旋风除尘器顶部通过管道与回收系统相连通，旋风除尘器的底部通过管道与循环流化床的密相流化床部分相通。 [0140] 气提系统，气提系统由气提器、气提气(热煤气，流化气)组成，气提器包括气提段、设置在气提段中的热煤气主气流管路以及与主气流管路出口端相连的气体分布板，气提系统上部与反应器相通，下部与半焦立管相通，半焦从反应器下部进入气提器的气提段，经过与分气流通路中的热煤气气提后，半焦继续下降进入半焦立管，然后进入耐压螺旋输送机的固体排放系统。 [0141] 固体排放系统，采用耐压螺旋输送机将半焦排出炉外，耐压螺旋输送机上部与半焦立管相通。 [0142] 回炼系统(回收系统，含油煤气分离回收系统，干馏气分离回收系统)，回炼系统由反应器顶部排出的含油煤气(干馏气)经回收系统分离后得到的油泥，经泵打入反应器回炼，反应器侧壁与回炼的油泥管道相通。 [0143] 具体的，循环流化床反应器侧壁设置与循环流化床反应器密相流化床部分相连通的油泥回炼管道。 [0144] 具体的，在反应器下部的气提器内设置有气提段，气提段下部与半焦立管想通，半焦立管下部与耐压螺旋输送机相连通的管道。 [0145] 具体的，电加热炉通过管道与气体分布板相连通。 [0146] 本发明提供的固体化石燃料流化制轻质油系统，包括：一个内循环流化床反应器，反应器是生产轻质油的主要设备，粉煤中的油气均在反应器中产生。该反应器下部与电加热炉产生的热煤气管道、气体分布板相连，可以提供反应器反应所需的热量。在反应器上部设置物流回流器，该物料回流器的下部有固体回流管道下引到流化床内，在反应器的上部外侧面设置有旋风除尘器，该旋风除尘器的下部有飞灰回流管道下引通入到反应器的流化床内，经所述的物料回流器分离出的含油煤气由反应器的顶部引出后输入到旋风除尘器。在旋风除尘器下部的回流管道下引到反应器流化床中。旋风除尘器顶部通过管道与回收系统相通，回收系统分离出来的油泥通过管道等组成的回炼系统的回炼管道进入反应器流化床。 [0147] 具体的，本发明中由电加热炉提供装置升温开汽热量和加热提供反应器热量的流化床煤气，在电加热器上部的气提装置中设置有气体分布板，该电加热炉下部与煤气管道相通。 [0148] 具体的，所述设置于反应器上部的回流器，可以使反应器中产生的含油气体经回流器顶部导出炉外，同时可加速固体物料在回流器下部的回流管道下引到流化床中，加快物料在反应器内的循环，促使反应器内温度趋向稳定和平衡，增加物料在反应器内的反应时间。 [0150] 参见图1，图1为本发明提供的固体化石燃料流化制轻质油系统的整体结构以及对应的工艺流程示意图。 [0151] 其中，1、旋风除尘器；2、回流器II；3、回流器I；4、反应器；5、电热管；6、原料罐；7、原料耐压螺旋输送机；8、分布板；9、气提器气提段；10、半焦立管；11、热煤气出气管路；12、电加热炉；13、半焦耐压螺旋输送机；14、气提气；15回炼油泥；16、回收系统；17、分气装置。 [0152] 如图1所示，本发明提供的粉煤电热、流化床制轻质油系统，包括进料系统、反应系统、电热系统、气提系统、固体排放系统、气提系统和回收系统，具体结构如下： [0153] 进料系统，由原料贮罐6和耐压螺旋输送机7组成，原料贮罐6的出口与耐压螺旋输送机7的进口连接，耐压螺旋输送机7的出口与循环流化床反应器4连接。 [0154] 反应器系统，采用回流器I 3、回流器II2、旋风除尘器1的循环流化床反应器4。该循环流化床反应器4的下部为密相流化床，循环流化床反应器4的上部为稀相流化床。回流器I 3、回流器II 2以及旋风除尘器1本体设置在流化床反应器外，回流器I3和回流器II 2与稀相流化床部分通过管道相连通，回流器I 3和回流器II 2的底部分别通过管道与密相流化床部分相连通，回流器II2的顶部通过管道与旋风除尘器连接，旋风除尘器1底部通过管道相连回循环流化床反应器4的密相床部分，循环流化床4侧壁设置与循环流化床反应器4密相流化床部分相连的油泥回炼管道15。 [0155] 当原料进入循环流化床反应器4后，与电加热炉12输送过来的热煤气一起流化混合被迅速加热升温发生热解后，气相产物循环流化床反应器4的气相出口出反应器后，含油煤气与半焦进入回流器I 3、回流器II 2，半焦通过回流器(回流器I3、回流器II 2)下部管道又回到密相流化床进入循环流化床干馏，干馏气(含油煤气)从循环流化床反应器4顶部引出进入旋风除尘器，飞灰从旋风除尘器下部管道回到循环流化床反应器4的密相流化床，干馏气从旋风除尘器顶部引入回收系统进行分馏。 [0156] 电加热系统，包括电加热炉12、热煤气出气管路11和反应器壁的辅助加热管，煤气在电加热炉12中加热升温，经过上升管道通过煤气分布板上升到循环流化床反应器加热从耐压螺旋输送机输送来的粉煤。 [0157] 气提系统，气提系统由气提器气提段9(分气流通路)、气提气14(热煤气，流化气)、热煤气主气流管路12、分气装置17组成，气提器包括气提段9、设置在气提段9中的热煤气主气流管路12以及与主气流管路出口端相连的热煤气分布板8，气提系统上部通过分布板、气提段9中的分气流通路与反应器相通，下部气提段9与半焦立管10相通，分气装置17可以调节主气流管路与分气流通路中的热煤气流量。半焦从循环流化床反应器4下部进入气提器气提段9，在气提段与进入气提段与分气流通路中的煤气接触进行气提，实现传热和传质，将半焦中所带的部分气体上升带入循环流化床反应器以提高含油气体收率。 [0158] 固体排放系统，半焦继续下降进入半焦立管10，半焦继续下降进入耐压螺旋输送机13排出炉外。 [0159] 本发明提供了一种固体化石燃料流化热解制轻质油的工艺，包括以下步骤： [0160] 1)将加热后的煤气，一部分向上输送与下落的半焦经过气提后，送入流化床反应器中，另一部分向上直接送入流化床反应器中，与固体化石燃料接触后，进行流化热解反应后，得到含油混合气； [0161] 2)将上述步骤得到的含油混合气经过第一次回流后的含油混合气，再经过第二次回流后，然后将第二次回流后的含油混合气进行旋风除尘后，得到含油煤气； [0162] 3)将上述步骤得到的含油煤气进行分离后，得到轻质油。 [0163] 本发明首先将加热后的煤气，一部分向上输送与下落的半焦经过气提后，送入流化床反应器中，另一部分向上直接送入流化床反应器中，与固体化石燃料接触后，进行流化热解反应后，得到含油混合气。 [0164] 在本发明中，所述加热后的煤气的温度优选为500～550℃，更优选为510～540℃，更优选为520～530℃。 [0165] 在本发明中，所述一部分加热煤气与另一部分加热煤气的体积比优选为(2～5)：1，更优选为(2.5～4.5)：1，更优选为(3～4)：1。 [0166] 在本发明中，所述气提的时间优选为2～5分钟，更优选为2.5～4.5分钟，更优选为3～4分钟。 [0167] 在本发明中，所述加热后的煤气优选为流化热解反应的气体热载体。 [0168] 在本发明中，所述固体化石燃料优选包括粉煤、油砂和油页岩中的一种或多种，更优选为粉煤、油砂或油页岩。具体可以为粉煤。 [0169] 在本发明中，所述固体化石燃料的粒度优选小于等于3mm，更优选小于等于2.5mm，更优选小于等于2mm。 [0170] 在本发明中，所述流化热解反应的温度优选为470～490℃，更优选为474～486℃，更优选为478～482℃。 [0171] 在本发明中，所述流化热解反应的时间优选小于等于10分钟，更优选小于等于9分钟，更优选小于等于8分钟。 [0172] 在本发明中，所述气提后得到的半焦优选作为本发明所述工艺制备得到的半焦产品。 [0173] 本发明再将上述步骤得到的含油混合气经过第一次回流后的含油混合气，再经过第二次回流后，然后将第二次回流后的含油混合气进行旋风除尘后，得到含油煤气。 [0174] 在本发明中，所述第一次回流后的固相产物、所述第二次回流后的固相产物和所述旋风除尘后的固相产物中的一种或多种，优选返回至流化床反应器的密相流化床区域进行循环。 [0175] 本发明最后将上述步骤得到的含油煤气进行分离后，得到轻质油。 [0176] 在本发明中，所述分离的方式优选包括分馏。 [0177] 在本发明中，所述分离后，优选得到煤气和轻质油。 [0178] 在本发明中，所述煤气中的一部分优选作为步骤1)中的煤气原料。 [0179] 在本发明中，所述轻质油优选包括汽油和/柴油，更优选为汽油/柴油。 [0180] 在本发明中，所述分离后优选还得到油泥。 [0181] 在本发明中，所述油泥优选回送至流化床反应器的密相流化床区域进行循环。 [0182] 为了更好的完整和细化整体技术方案，保证固体化石燃料流化制轻质油系统的热解流化过程正常运行，进一步提高固体化石燃料流化制轻质油过程的生产效率、轻质油收率、煤气产率以及绿色环保程度，本发明上述固体化石燃料流化制轻质油工艺具体可以包括以下内容： [0183] 本发明还提供了所述固体化石燃料流化制轻质油系统所对应的生产工艺，即粉煤电热、流化制轻质油工艺： [0184] 将粒度小于3mm的煤粉通过所述的耐压螺旋输送机送入循环流化床反应器内。煤气输入电加热炉，产生的热煤气进入到反应器，在反应器内将耐压螺旋输送机输送过来的煤粉加热，加热升温到470～490℃，干馏后的含油煤气上升进入回流器I、回流器II，固体再通过回流器I、回流器II下部回到流化床继续干馏，干馏气从循环流化床反应器顶部进入旋风除尘器，分离出的飞灰回流到循环流化床反应器，清洁的干馏气从旋风除尘器顶部引入回收系统分离出轻质油。 [0185] 具体的，当原料进入循环流化床反应器后，与电加热炉通过气体分布板的热煤气一起流化混合迅速加热升温发生热解，并将循环流化床反应器产生的气相产物‑‑干馏气(即含油煤气，也会含有夹带的半焦等固相杂质)，送入回流器I、回流器II，半焦通过回流器I、回流器II下部管道又回到密相流化床进入循环流化干馏，干馏气从循环流化床反应器顶部引入旋风除尘器，飞灰从旋风除尘器下部管道回到循环流化床反应器的密相流化床，处理后的干馏气从旋风除尘器顶部引入回收系统分馏出轻质油。 [0186] 具体的，当系统正常运行后，将分馏塔底的油泥输送到反应器下部热解段(高度方向上在粉煤入口处附近)，进行油泥回炼，提高轻质油和煤气产率，热解产物经反应器顶部进入产品回收系统。 [0187] 具体的，半焦经过循环流化床反应器下部的气提段经过气提后，进入半焦立管、耐压螺旋输送机排出炉外。 [0188] 具体的，当半焦从循环流化床反应器下部与气提段进入的气体接触时，将半焦中所含或带下的油气上升回到反应器中，增加油气产率。 [0189] 本发明将煤气输入电加热炉，使产生的热气体通过分布板进入反应器，使粉煤快速升温，加热由耐压螺旋输送机送入反应器的粉煤，使粉煤升温到470～490℃，经干馏的粉煤(少量半焦)和含油煤气上升到反应器顶部经气相出口，出反应器进入回流器，在回流器中进行气固分离,分离出的含油煤气从炉顶导出，固体物料经回流管道回流到流化床中，由反应器顶部导出的含油煤气再通过旋风除尘器分离出粉尘，输出的干净煤气，被分离出的粉尘通过旋风除尘器下部管道下引到反应器流化床。 [0190] 具体的，从上述旋风除尘器输出的含油煤气，直接输送至回收系统，分别得到汽油、柴油和重油组分。 [0191] 如图1所示，本发明利用上述系统的粉煤电加热、流化床制轻质油生产工艺，具体过程如下： [0192] 将粒度小于3mm的粉煤通过所述的耐压螺旋输送机7送入循环流化床反应器4内，并将煤气在电加热炉中加热升温，进入热风炉中煤气的用量随着燃气的发热量、粉煤干馏所需的热量、装置热回收系统的效率等因素，根据需要进行调节，产生的热气体进入到循环流化床反应器4中加热原料粉煤并快速升温到470～490℃，干馏后的含油煤气上升进入回流器I3、回流器II 2，固体再通过回流器I 3、回流器II 2下部回流到流化床继续干馏，干馏气从循环流化床反应器4顶部进入旋风除尘器，分离出的飞灰回到循环流化床反应器4，洁净的干馏气从旋风除尘器顶部引入到回收系统。 [0193] 本发明提供的粉煤电热、流化制轻质油系统及相应的生产工艺，目前没有见到有此类工艺过程能直接生产轻质油的相关技术方案，虽然很多工艺可以生产轻质油，但原料不同，工艺方法不同，生产过程不同。如：原油可以生产各种油品，但采用方法不同；页岩也可以出轻质油，如采用抚顺炉，最后也可出轻质油，但是工艺过程与本发明完全不同。 [0194] 本发明采用电加热、气提传质传热，热煤气气体载体供热、耐压螺旋输送机进、出料等特定的装置和结构，是本发明工艺的主要特点。本发明提供的粉煤电热、流化制轻质油系统和方法能够直接生产出轻质油，而有别于把生产出的油品，再经过其它工艺过程的多次加工才能出轻质油的方法和装置。 [0195] 本发明提供的粉煤电热、流化制轻质油系统和工艺不损害原料煤，只是把煤里的油、气提出来，不改变煤的本质，排出的半焦和煤气，还可以民用或作为发电厂的原料发电。所以，不同于“直接液化、间接液化法”等煤制工艺。而且本发明没有三废即废水、废气、废渣排出，区别于“直接液化、间接液化法”。 [0196] 本发明上述内容提供了气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用、一种粉煤电热、流化制轻质油系统和工艺。本发明涉及粉煤电热、流化制轻质油生产的技术领域，具体为一种粉煤电热、流化制轻质油系统，该系统包括进料系统、反应系统、电热系统、气提系统、固体排放系统、回炼系统和回收系统。本发明先将粉煤用耐压螺旋输送机送入反应器，然后粉煤与经电加热的煤气混合流化，迅速升温达到热解温度，完成热解、催化热解反应，得到轻质油和煤气。 [0197] 本发明提供的粉煤利用电热、流化制轻质油系统，集成创新的电能利用，减少了以往气体热载体和固体热载体供热所需的燃烧器，减少了因燃烧而产生的废气，大大减少了废气排放，为实现环保型工厂创造了一条新途径，粉煤电热、流化制轻质油系统有利于粉煤的充分利用，废气的减少更有利于工业推广。而且工艺简单，粉煤直接生产出轻质油，并且无水污染，既解决环保问题，又增加经济效益。 [0198] 为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用、一种固体化石燃料流化制轻质油系统及其流化热解制轻质油工艺进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。 [0199] 实施例1 [0200] 流化制轻质油系统的整体结构如图1所示。 [0201] 将粒度小于3mm的粉煤通过所述的耐压螺旋输送机7送入循环流化床反应器4内，并将煤气在电加热炉中加热升温，进入热风炉中煤气的用量随着燃气的发热量、粉煤干馏所需的热量、装置热回收系统的效率等因素，根据需要进行调节，产生的热气体进入到循环流化床反应器4中加热原料粉煤并快速升温到470～490℃，干馏后的含油煤气上升进入回流器I3、回流器II 2，固体再通过回流器I 3、回流器II 2下部回流到流化床继续干馏，干馏气从循环流化床反应器4顶部进入旋风除尘器，分离出的飞灰回到循环流化床反应器4，洁净的干馏气从旋风除尘器顶部引入到回收系统，再分离出轻质油。 [0202] 其中，将煤气输入电加热炉，使产生的热气体通过分布板进入反应器，使粉煤快速升温，加热由耐压螺旋输送机送入反应器的粉煤，使粉煤升温到470～490℃，经干馏的粉煤(少量半焦)和含油煤气上升到反应器顶部经气相出口，出反应器进入回流器，在回流器中进行气固分离,分离出的含油煤气从炉顶导出，固体物料经回流管道回流到流化床中，由反应器顶部导出的含油煤气再通过旋风除尘器分离出粉尘，输出的干净煤气，被分离出的粉尘通过旋风除尘器下部管道下引到反应器流化床。 [0203] 以上对本发明提供的气提装置在固体化石燃料流化制轻质油系统中的应用、一种粉煤电热、流化制轻质油系统和工艺进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。 |
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