低温干馏的方法和工艺研究进展.docVIP

煤热解技术研究开发进展 随着石油资源的日趋紧张,煤炭转化为洁净气体、液体和固体燃料的相关技术已发展成为我国洁净能源研究开发的重要领域。煤转化为液体燃料的技术路线主要有三条：一是煤的间接液化，主要包括F-T合成油技术，甲醇和二甲醚合成技术等，二是煤的直接液化技术，三是低变质煤的低温热解技术。煤低温热解技术因具有工艺过程简单，加工条件温和，投资少，生产成本低等优势，其开发研究和推广应用受到了国内外学者和企业投资者的高度关注。 煤热解技术开发研究始于19世纪，当时主要用于制取灯油和蜡。二次世界大战期间，德国建立了大型低温干馏工厂，用褐煤为原料生产低温煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油。后来，石油工业的发展而停滞，到上世纪70年代，由于能源危机的出现，煤炭热解生产低温焦油又受到各国学者的广泛重视，并开发出多种热解新技术和新工艺。 我国洁净煤技术研究是“863”计划能源技术领域设置的4个专题之一,其重点是开发煤炭的燃烧、加工、转化、污染控制、发电的技术,其中煤炭加工与转化技术主要包括了“褐煤与低变质煤提质、改质技术”、“低、中变质煤热解提取焦油技术”，因此，煤炭的低温热解技术作为一种洁净煤技术近年来再一次被赋予了新的发展活力。 目前国内研究煤炭热解技术的单位众多,比较典型的技术有大连理工大学开发的褐煤固体热载体干馏多联产工艺、北京煤化所开发的MRF热解工艺、浙江大学和清华大学开发的以流化床热解为基础的循环流化床热电多联产工艺、北京动力经济研究所和中国科学院工程热物理研究所开发的以移动床为基础的热电气多联产工艺、济南锅炉厂的多联供工艺、中国科学院山西煤化所和中国科学院过程工程研究所的“煤拔头工艺”，以及西北大学、西安科技大学等正开发的催化加氢热解及其新型多联产技术等。 一、我国热解技术的发展历程 我国煤炭热解技术开发和研究的第1个阶段始于20世纪50～60年代，建造了上吸式炉、水平铁甑等热解装置。中国科学院与大连第一发电厂、长春汽车制造公司联合开发“燃烧与固体热载体炉前干馏半工业试验,并取得了初步试验成果。北京石油学院、上海电业局的研究人员也开发了流化床快速热解工艺,并进行了10t/d 规模的中试。 20世纪60年代中期到70年代末是我国煤炭热解工艺发展的第2个阶段。大连工学院聂恒锐等人研究开发了辐射炉快速热解工艺,经实验室研究和放大规模试验,于1979年建立了15t/d规模的工业示范厂,1983 年进行了以吉林舒兰褐煤为原料的连续运转试验,并对该工艺所产焦油和焦渣的组成及性质进行了分析研究。 20世纪80～90年代初期是我国煤炭热解技术发展的第3个阶段。这一阶段,从事煤炭热解的科研单位逐渐增多,大连工学院的郭树才等人研究开发了固体热载体新法干馏工艺。在实验室建立了10kg/h 规模的实验装置,并对平庄、大雁、黄县等多种褐煤和油页岩进行了大量的试验研究,并在内蒙古的平庄建起了515万t/a 规模的褐煤新法干馏工业示范厂。 中国科学院山西煤化所曾对灵武煤进行了固体热载体快速热解的微型试验和评价,原华东化工学院进行了固定床加氢热解的实验研究。北京煤化所开发的MRF热解工艺,先后建立了1、10、100kg/h规模的一系列实验室热解装置,对先锋、大雁、扎莱诺尔、天祝、东胜等煤进行了大量的热解试验,系统地分析了半焦、焦油和煤气的性质,并对半焦和焦油的加工利用途径进行了研究,于20世纪90 年代初在内蒙古海拉尔建起了2万t/a规模的褐煤MRF热解工业示范厂。21世纪以来，国内煤炭低温热解技术开发进一步趋向工业化、大型化和多联产新技术方向发展。 二、低温热解的方法和类型 煤的低温热解按加热方式分为外热式，内热式和内外热结合式；按煤料的形态有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同可分为气体热载体和固体热载体二种；按煤的运动状态可分为固定床、移动床、流化床和气流床等。 外热式热效率低，煤料加热不均，挥发产物发生二次分解严重；内热式工艺克服了外热式的缺点，借助热载体（根据供热介质不同又分为气体热载体和固体热载体）把热量直接传递给煤料，受热后的煤发生热解反应。气体热载体热解工艺通常是将燃料燃烧的烟气引入热解室，代表性的有美国的COED工艺、ENCOAL工艺和波兰的双沸腾床工艺等；固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其他的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤进行热解。与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷。比较而言，在能获得高温固体热源的情况下，固体热载体热解工艺优势明显。 1．连续式外热立式炉 烟煤连续地由炭化室顶部的辅助煤箱加入炭化室，生成的热半焦排入底部的排料箱，炭化过程中底部通入水蒸气冷却半焦，并生成部分水煤气，水煤气与干馏气由上升管引出，典型代表是伍德炉。 2．连续式内热立式炉