一种煤直接加氢反应装置及反应方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及到一种煤直接加氢反应装置及反应方法，其特征在于包括依次相连通的气化式、流化热解室和分离室；所述气化室为热壁反应器，其顶部设有用于向所述气化室内加料的气化喷嘴；所述流化热解室的下部入口通过管道连接所述气化室的下部出口；所述流化热解室的侧壁上设有用于向所述流化热解室内加煤粉的煤粉喷嘴；所述流化热解室的上部出口通过管道连接所述分离室；所述分离室的顶部设有气相出口，所述分离室的底部设有固相出口。本发明专利技术能够在相对温和的反应条件下将煤粉直接催化加氢，再经过分离和提质加工得到汽油、柴油、航空煤油等液化产品油和其它化学品；不需额外提供氢源，且油收率高，环境友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化工设备及反应方法，具体指一种煤直接加氢反应装置及反应方法。
技术介绍
煤直接加氢工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制以及制氢等部分。主要流程为：在高温高压下，高浓度煤浆中的煤发生热解，在催化剂作用下进行加氢和分解，最终成为稳定的液体分子。液化过程中，将煤、催化剂和循环油制成的煤浆，与制得的氢气混合送入反应器。在液化反应器内，煤首先发生热解反应，生成自由基“碎片”，不稳定的自由基“碎片”再与氢在催化剂存在条件下结合，形成分子量比煤低得多的初级加氢产物。出反应器的产物构成十分复杂，包括气、液、固三相。气相的主要成分是氢气，分离后循环返回反应器重新参加反应；固相为未反应的煤、矿物质及催化剂；液相则为轻油(粗汽油)、中油等馏份油及重油。液相馏份油经提质加工(如加氢精制、加氢裂化和重整等)得到合格的汽油、柴油和航空煤油等产品。重质的液固淤浆经进一步分离得到重油和残渣，重油作为循环溶剂用于煤浆制备。现有的煤直接液化技术中，反应器反应压力高达17MPa-30Mpa，氢耗量高达6％-10％，流程复杂，投资成本高。工艺过程中不仅要补充大量新氢，还需要循环油作供氢溶剂，装置生产能力降低，出液化反应器的产物组成复杂，固液两相分离困难，产油率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种反应条件温和且氢耗量小、产油率高的煤直接加氢反应装置。本专利技术所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种反应条件温和且氢耗量小、产油率高的煤直接加氢反应方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：该煤直接加氢反应装置，其特征在于包括依次相连通的气化式、流化热解室和分离室；所述气化室为热壁反应器，其顶部设有用于向所述气化室内加料的气化喷嘴；所述流化热解室的下部入口通过管道连接所述气化室的下部出口；所述流化热解室的侧壁上设有用于向所述流化热解室内加煤粉的煤粉喷嘴；所述流化热解室的上部出口通过管道连接所述分离室；所述分离室的顶部设有气相出口，所述分离室的底部设有固相出口。流化分解室的底部设有布风板；所述煤粉喷嘴的出口朝向所述布风板。所述气化喷嘴包括本体，本体上由内而外依次设有燃料通道、氧气通道、蒸汽通道和第一冷却通道；燃料通道与氧气通道之间的隔层采用耐磨材料制备。使用上述煤直接加氢反应装置的煤直接加氢反应方法，其特征在于包括下述步骤：燃料、氧气和水蒸汽自所述气化喷嘴进入所述气化室，在1000～1700℃、1～9MPa下进行反应，生成以CO+H2为主要组成的高温高压合成气；温度为1000～1700℃、压力为3～9MPa的合成气与来自所述煤粉喷嘴的煤粉一起进入所述流化热解室，在600～1500℃、3～9MPa下进行煤加氢反应，生成油气和煤渣；油气和煤渣从所述流化热解室进入所述分离室进行气固分离，分离后的油气从所述气相出口排至下游，分出的煤渣从所述固相出口排出；所述燃料为非固体燃料；所述合成气中氢气含量与干基煤粉的质量比为4～10％；所述气化室内物料流速为0.3～0.5m/s；所述流化热解室内的物料流化速度0.1～1.5m/s。所述燃料优选为天然气；所述燃料、氧气和水蒸汽的体积比为1：0.6～0.78：0.1～0.3。与现有技术相比，本专利技术所提供的煤直接加氢反应装置及反应方法能够在相对温和的反应条件下将煤粉直接催化加氢，再经过分离和提质加工得到汽油、柴油、航空煤油等液化产品油和其它化学品；不需额外提供氢源，且油收率高，环境友好。附图说明图1为本专利技术实施例示意图；图2为本专利技术实施例中气化喷嘴的剖视示意图；图3为图1中A的局部放大图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至图3所示，该煤直接加氢反应装置包括依次相连通的气化式1、流化热解室2和分离室3。其中气化室1为热壁11反应器结构，内衬耐火砖12；，其顶部设有用于向气化室内加料的气化喷嘴4；流化热解室2的下部入口通过管道连接气化室1的下部出口；流化热解室2的侧壁上设有用于向流化热解室2内加煤粉的煤粉喷嘴5；流化热解室2的上部出口通过管道连接分离室3；分离室3的顶部设有气相出口31，分离室3的底部设有固相出口32。流化分解室2的底部设有布风板6；煤粉喷嘴5的出口朝向布风板6。布风板6为常规的多孔板结构的气体分布器。气化喷嘴4包括本体，本体上由内而外依次设有燃料通道42、氧气通道43、蒸汽通道44和第一冷却通道45；燃料通道42与氧气通道43之间的隔层46采用耐磨材料制备。使用煤直接加氢反应装置的煤直接加氢反应方法，其特征在于包括下述步骤：燃料、氧气和水蒸汽自所述气化喷嘴4进入所述气化室1，在1350℃、4MPa下进行反应，生成以CO+H2为主要组成的高温高压合成气；温度为1350℃、压力为4MPa的高温高压合成气与来自所述煤粉喷嘴5的煤粉一起进入所述流化热解室2，在1100℃、3.9MPa下进行煤加氢反应，生成油气和煤渣；油气和煤渣从所述流化热解室2进入所述分离室3进行气固分离，分离后的油气从所述气相出口31排至下游，分出的煤渣从所述固相出口32排出；其中，所述燃料选自天然气；所述燃料、氧气和水蒸汽的配比(体积比)为1：0.67：0.14；燃料也可以为液化石油气、合成气、油气等非固体燃料。所述所产氢气的量与干煤粉的质量比为5.5％；所述气化室内物料流速为0.36m/s；所述流化热解室内物料流化速度0.8m/s。将本实施例与现有技术中煤炭制油的方法相比较，结果见表1。表1煤炭直接液化煤炭间接液化煤炭干馏实施例项目水耗2.5吨/吨标煤2.75吨/吨标煤0.15t/t进料煤0.15t/t进料煤CO2排放5～6吨/吨油品5吨/吨油品---0.05吨/吨油品氢耗制氢装置制氢装置-----不需外加氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤直接加氢反应装置，其特征在于包括依次相连通的气化式(1)、流化热解室(2)和分离室(3)；所述气化室(1)为热壁反应器，其顶部设有用于向所述气化室内加料的气化喷嘴(4)；所述流化热解室(2)的下部入口通过管道连接所述气化室(1)的下部出口；所述流化热解室(2)的侧壁上设有用于向所述流化热解室(2)内加煤粉的煤粉喷嘴(5)；所述流化热解室(2)的上部出口通过管道连接所述分离室(3)；所述分离室(3)的顶部设有气相出口(31)，所述分离室(3)的底部设有固相出口(32)。

【技术特征摘要】
1.一种煤直接加氢反应装置，其特征在于包括依次相连通的气化式(1)、流化热解室(2)和分离室(3)；所述气化室(1)为热壁反应器，其顶部设有用于向所述气化室内加料的气化喷嘴(4)；所述流化热解室(2)的下部入口通过管道连接所述气化室(1)的下部出口；所述流化热解室(2)的侧壁上设有用于向所述流化热解室(2)内加煤粉的煤粉喷嘴(5)；所述流化热解室(2)的上部出口通过管道连接所述分离室(3)；所述分离室(3)的顶部设有气相出口(31)，所述分离室(3)的底部设有固相出口(32)。2.根据权利要求1所述的煤直接加氢反应装置，其特征在于流化分解室(2)的底部设有布风板(6)；所述煤粉喷嘴(5)的出口朝向所述布风板(6)。3.根据权利要求1或2所述的煤直接加氢反应装置，其特征在于所述气化喷嘴(4)包括本体，本体上由内而外依次设有燃料通道(42)、氧气通道(43)、蒸汽通道(44)和第一冷却通道(45)；燃料通道(42)与氧气通道(43)之间的隔层(46)采用耐磨材料制备。4.使用如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢涛，郭强，赵国忠，王鲁杰，杨松峰，吴德民，李峰，杨德兴，蒋新坡，宋怡，
申请(专利权)人：中石化宁波工程有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33