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1、、一种CO变换与粉煤热解耦合装置及方法摘要:一种CO变换与煤热解耦合装置 及方法包括：流化床热解炉及与其相 连的流化床粉焦气化炉、CO变换反应 器、煤焦油加氢反应器及热解产物分 离与处理的设备。来自半焦沉降槽的 煤焦和和底部的CO变换气体在热解 炉中发生热解，热解气从顶部排出， 经过分离和加工获得气体和焦油，焦 油课进一步加氢裂解。热解之后的半 焦经热解炉的底部和气化炉的中部相 连，气化炉的底部通入经过分离的 C02作为气化剂，半焦气化。气化的 半焦从底部排出，经流量控制器后一部分降温排出，一部分作为热载体返 回热解炉，气化气体进入煤干燥系统, 降温后的气体进行分离利用，锅炉中 燃烧的残渣排出
2、。二、权利要求书1一种CO变换与煤热解耦合的装置，其特征在于：与进料系统相连的流化床热 解炉（8）,热解炉（8）的进料口与煤焦沉降槽（6）的出料口相连，热解炉（8） 的底部与CO变换反应器（7）的出气口相连，热解炉（8）的半焦出口用导管和 流化床气化炉（10）的进料口相连，热解炉（8）的油气出口与旋风分离器（9） 相连。2根据权利要求1的一种CO变换与煤热解耦合的装置，其特征在于：旋风分离 器（9）的固体固体出口与半焦沉降槽（17）相连，气体出口与气液分离器（11） 相连，气液分离器（11）的液体出口与油水分离器（16）相连，气液分离器（11） 的气体出口与气体分离器（12）相连，油水分离器（
3、11）水的出口和余热锅炉（14） 的给水口相连。3根据权利要求1的一种CO变换与煤热解耦合的装置，其特征在于：余热锅炉 （14）的水蒸汽出口与混合预热器（5）的气化剂入口相连。气化炉的半焦出口 与余热锅炉（14）相连，在它们之间有流量控制阀（13）。4一根据权利要求1的种CO变换与煤热解耦合的装置,其特征在于:气化炉（10） 的气体出口煤干燥器（2）相连，煤干燥器（2）的出口与气固分离器（3）相连, 煤干燥器（2）的入口与碎煤机（1）相连，气固分离器（3）的固体出口与半焦 沉降槽（6）的进料入口相连，气固分离器（3）的气体出口与气体分离器（4） 相连，气体分离器（4）和CO变换反应器（5）相连
4、。5根据权利要求1的一种CO变换与煤热解耦合的方法，其特征在于：首先将原 煤在粉碎机（1）粉碎到20-200目，然后输送到煤干燥器（2）,与来自气化炉 的煤气进行换热，煤粉加热到350-400C，除去原煤的水分和吸附的气体，气化 炉出来的煤气带有少量的半焦，和煤粉会一起混合，煤气经气固分离器6）后， 夹带的煤粉进入煤粉沉降槽（6），气体进入气体分离器（4），分离出CO气体和 煤气，CO气体和来自余热锅炉（14）产生的水蒸汽进入混合预热器（5）,预热 到300-320C,进入CO变换反应器，在B113型催化剂的作用下，在400-500C 下进行CO变换反应。变换后的混合气进入流化床热解炉（8）中
5、，气化气和煤 粉在热解炉（8）中发生耦合热解，来自气化炉（10）的一部分半焦作为热载体， 半焦流量有流量控制阀（13）调节，热解炉的温度在450-550C，热解油气经热 解炉（8）的顶部流出，经过气固分离器（9）分离，半焦进入半焦沉降槽（17）， 气体进入气体分离器（11）,热解半焦的出口与气化炉（10）的进料口相连。6.根据权利要求5的一种CO变换与煤热解耦合的方法，其特征在于：来自热解 炉（8）的半焦和半焦沉降槽（17）的半焦从气化炉（10）的进料口进入，与来 自气体分离器（11）的CO2和余热锅炉（14）产生的水蒸气发生气化反应，反应温 度在850-1150C之间进行。气化后的煤气进入煤
6、干燥器（2）进行换热，气化后 的半焦同过通过流量控制器（13）, 部分进入热解炉（8）作为热解载气和煤一 起热解，一部分半焦进入余热锅炉（14）产生水蒸气。残渣从锅炉中排出。7根据权利要求的一种CO变换与煤热解耦合的方法，其特征在于：气液分离器 （11）分离出来的液体，进入油水分离器（16）进行分离，分离的水进入余热锅 炉（14）进行汽化，焦油进入固定床焦油加氢裂解器（15）,与来气体分离器（12） 分离出来的氢气进行煤焦油加氢反应，反应在Ni系催化剂下进行。三、说明书技术领域【01】本发明涉及煤化工领域，具体涉及一种CO变换与粉煤热解、粉焦气化耦 合，特别涉及一种煤热解制油、煤焦气化制气的装
7、置和方法。技术背景【02】我国能源结构富煤缺油少气，石油消费增长大于产量增长，2020年预测 我国石油需求约6.5亿吨，产量2亿吨，缺口亿吨，对外依存度将达60%因此， 发展煤制油煤制醇醚燃料等替代石油产品的技术受到大量的关注。我国低阶煤占 全部煤炭储量的比例达46%其中，褐煤占比为13%，低变质烟煤占比为33%。【03】煤热解是一个部分气化、部分液化、部分焦化的过程,是研究煤气化、煤 液化和燃烧等煤热转化过程的基础。煤在惰性气氛中加热至较高温度时发生一系 列物理和化学反应,裂解为气态产物煤气、液态产物煤焦油和固态产物半焦的复 杂过程称为煤的热解。【04】从煤自身结构特征出发，惰性气氛下的焦油
8、产率很低，而且热解煤气的热 值较低。通过加氢煤热解获得热解产物并深加工为附加值化学品是实现煤分质分 级利用的有效途径，达到吃“干榨尽的”目的。煤焦油又是重要的芳烃化工原料 来源，因此，从煤中提取更多的优质焦油是实现煤炭资源合理高效转化利用的有 效途径。【05】制氢成本高，设备昂贵，会降低热解的效益，因此寻找其他活性气氛代替 纯氢热解具有广阔的前景和发展潜力。发明内容【06】本发明的目的是为了克服现有技术的不足，进一步提高煤的利用价值，充 分利用能量和物质，节约水资源，同时进一步降低了煤化工的污染，提供了一种 CO变换与粉煤热解、粉焦气化的装置与方法。【07】为了达到上述目的，本发明的装置包括与
9、进料系统相连的流化床热解炉， 流化床的流化床热解炉底部为风室，下部为密相区,上部为稀相区,流化床热解炉 底部风室布置有CO变换气体气入口,密相区有进料口和半焦热载体入口，还有 热解半焦出口，稀相区设有除尘板，除尘板开有小孔，热解气体可以通过，部分 固体返回热解炉中，热解炉和CO变换装置、煤干燥器和气化炉相连，顶部有气 体出口，热解油气经气固分离器除去半焦，气液分离器、油水分离器和气体分离 器，分离为气体、油和水，气化炉和热解炉的构造相同，【08】气化炉的气体去煤干燥器干燥原煤，气化半焦进余热锅炉产生蒸汽，降温 后的煤气通过气固分离器和气体分离器进行分离，流化床热解炉的底部进气口与 CO变换反应
10、器的出气口用导管相连，半焦出口与流化床气化炉的进料口相连， 热解油气的出口和旋风分离器9相连，旋风分离器9的的固体出口和半焦沉降槽 17相连，气体出口和气液分离器11相连，气液分离器11的液体出口和油水分 离器16相连，气体出口和气体分离器12相连，气体分离器12的出口分别和流 化床气化炉10和煤焦油加氢裂解器15相连油水分离器16的出口分别跟煤焦油 固定床焦油加氢裂解器15和余热锅炉14相连。【09】本发明的耦合方法：首先将原煤在粉碎机粉碎到20-200目，然后输送到 煤干燥器，与来自气化炉的煤气进行换热，煤粉加热到350-400C，除去原煤的 水分和吸附的气体，气化炉出来的煤气带有少量的半
11、焦，和煤粉会一起混合，煤 气经气固分离器后，夹带的煤粉进入煤粉沉降槽，气体进入气体分离器，分离出 CO气体和煤气，CO气体和来自余热锅炉产生的水蒸汽进入混合预热器，预热 到300-320C,进入CO变换反应器，在B113型催化剂的作用下，在400-500C 下进行CO变换反应。变换后的混合气进入流化床热解炉中，混合气和煤粉在热 解炉中发生耦合热解，来自气化炉的一部分半焦作为热载体，半焦流量由流量控 制阀调节，热解炉的温度在450-550C，热解油气经热解炉的顶部流出，经过旋 风分离器分离，半焦进入半焦沉降槽，气体进入气体分离器，热解半焦的出口与 气化炉的进料口相连。【10】本发明中来自热解炉的
12、半焦和半焦沉降槽的半焦从气化炉的进料口进入， 与来自气体分离器的CO2和余热锅炉产生的水蒸气发生气化反应，反应温度在 850-1150C之间进行。气化后的煤气进入煤干燥器进行换热，气化后的半焦过 通过流量阀控制，一部分进入热解炉作为热解载气和煤一起热解，一部分半焦进 入余热锅炉产生水蒸气，残渣从锅炉中排出。【11】本发明中气液分离器分离出来的液体，进入油水分离器进行分离，分离的 水进入余热锅炉进行汽化，焦油进入固定床焦油加氢裂解器，与来气体分离器分 离出来的氢气进行煤焦油加氢反应，反应在Ni系催化剂下进行。附图说明【12】图1是本发明的整体结构示意图，1、碎煤机2、煤干燥器、3、旋风分离 器4
13、、气体分离器5、混合气体预热器6、煤焦沉降槽7、CO变换反应器8、流 化床热解炉9、旋风分离器10、流化床气化炉11、气液分离器12、气体分离器 13、流量控制器14、余热锅炉15、固定床加氢热解装置16、油水分离器17、半 焦沉降槽 具体实施方式【13】下面结合图1对本发明作进一步详细说明。【14】本发明装置包括与煤干燥器1的煤和流化床气化炉10的进料口和气化炉 8的出料口相连，出料口和余热锅炉14相连，它们之间的导管上安装了半焦流 量控制阀13,气化炉的进气口与气体分离器12和余热锅炉14相连，出气口和 煤干燥器2相连。【15】煤干燥器2的进料口和碎煤机1与流化床气化炉10相连，出料口和流
14、化 床热解炉8相连，气体出口和气固分离器3相连，气固分离器3的出口和煤焦沉 降槽6和气体分离器4相连，流化床热解炉8相连，气体分离器4和混合预热器 5相连，混合预热器5和CO变换反应器7相连，CO变换反应器7和流化床热 解炉8相连。【16】本发明的方法：首先将原煤在粉碎机1粉碎到20-200目，然后输送到煤 干燥器2,与来自气化炉的煤气进行换热，煤粉加热到350-400C，除去原煤的 水分和吸附的气体，气化炉出来的煤气带有少量的半焦，和煤粉会一起混合，煤 气经旋风分离器后，夹带的煤粉进入煤粉沉降槽6,气体进入气体分离器4,分 离出CO气体和煤气，CO气体和来自余热锅炉14产生的水蒸汽进入混合预
15、热器 5,预热到300-320C，进入CO变换反应器，在B113型催化剂的作用下，在 400-500C下进行CO变换反应。变换后的混合气进入流化床热解炉8中，混合 气和煤粉在热解炉8中发生耦合热解，来自气化炉10的一部分半焦作为热载体， 半焦流量有流量控制器13调节，热解炉的温度在450-550C，热解油气经热解 炉8的顶部流出，经过气固分离器9分离，半焦进入半焦沉降槽17,气体进入 气体分离器11,热解半焦的出口与气化炉10的进料口相连。【17】本发明中来自热解炉的半焦和半焦沉降槽的半焦从气化炉的进料口进入， 与来自气体分离器的CO2发生气化反应，反应温度在850-1150C之间进行。气 化
16、后的煤气进入煤。起热解，一部分半焦进入余热锅炉产生水蒸气，残渣从锅炉 中排出。【18】本发明中气液分离器分离出来的液体，进入油水分离器进行分离，分离的 水进入余热锅炉进行汽化，焦油进入固定床焦油加氢裂解器，与来气体分离器分 离出来的氢气进行煤焦油加氢反应，反应在Ni系催化剂下进行。【19】本发明中煤气和焦油蒸气在高温条件下高效除尘是关键，它关系到油品的 质量，高温深度除尘器8设备壳体材质为高温合金钢(sus3041Cr18MoT工)，主要 由净气室、烧结金属网室!灰斗组成，未净化的煤气从灰斗进入除尘器，由灰斗进 入烧结金属网净化,从净气室的出口流出除尘器烧结金属网室采用圆筒形以便 气流在设备中以活塞状流动，避免造成死角，提高设备安全性，而且内表面光滑，不 积灰灰斗为圆锥形，倾角大于60。【20】本发明的工艺特点和优势再以几点：【22】CO变换与煤热解耦合，可以提高
