[科普中國(guó)]-煤炭快速熱解

煤粉在大于100℃/s的加熱速度下迅速達(dá)到終溫 (如600℃、800℃或1000℃等)進(jìn)行熱分解。當(dāng)煤粉的加熱速度高于106℃/s時(shí)，又稱閃急熱解。1

應(yīng)用特點(diǎn)煤炭快速熱解技術(shù)可以利用高揮發(fā)分、無(wú)(或弱)粘結(jié)性的粉煤。具有揮發(fā)物產(chǎn)率高、處理能力大、煤炭熱解的總能量效率高 (90%) 的特點(diǎn)。

熱解方法煤粉快速熱解主要有兩種方式： 一是在流化床或氣流床中自供熱式(把煤的揮發(fā)分部分燃燒)或外供熱式(利用外部的熱氣體)使煤粉快速熱解，二是利用循環(huán)固體熱載體與煤粉混合實(shí)現(xiàn)快速熱解。由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和類型、熱解氣氛變化(氮?dú)?、水蒸汽、氫氣?和壓力的不同，還開(kāi)發(fā)了不同的快速熱解工藝，具有代表性的煤炭快速熱解工藝有： 半焦一油一能法西方研究公司熱解法和加氫熱解法等。

半焦一油一能法采用低壓、多段、流化床的煤快速熱解工藝。包括4個(gè)串聯(lián)的流化床反應(yīng)器，第一段反應(yīng)器將粉煤(小于2mm)用煙道氣加熱至300℃以上，主要除去水分和水量揮發(fā)物;第二、三段反應(yīng)器分別用氣體熱載體將煤和半焦加熱至450℃和540℃，大部分焦油和部分熱解氣體從第二段反應(yīng)器頂部析出;第四段反應(yīng)器通過(guò)半焦在氧化氣氛中燃燒，以提供第二、三段反應(yīng)器所需的氣體熱載體。COED快速熱解工藝，適用于褐煤和高揮發(fā)分煙煤，當(dāng)煤的粘結(jié)性增加時(shí)，干餾段數(shù)也要增加。焦油收率10%～20%，煤氣產(chǎn)率15%～30%，其余為半焦。所得輕質(zhì)焦油易于加氫精制。

西方研究公司熱解法將煤粉(200目)加入到熱半焦流中(煤的升溫速度在278℃/s以上)，熱解是在氣流床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，在幾分之一秒內(nèi)完成的快速熱解工藝。煤粉在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間小于2s，使揮發(fā)物的二次裂解減到最小，液體產(chǎn)品率增大。由反應(yīng)器產(chǎn)生的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器，部分半焦為產(chǎn)品，其余半焦進(jìn)入半焦燃燒器，部分燃燒提高半焦溫度后，再返回至氣流床反應(yīng)器，以供熱解所需的熱量。曾對(duì)美國(guó)西部不粘結(jié)的次煙煤進(jìn)行過(guò)半工業(yè)試驗(yàn)，熱解溫度在510℃，焦油產(chǎn)率13.5%，半焦產(chǎn)率70.7%，煤氣產(chǎn)率7.1%; 當(dāng)熱解溫度增至593℃時(shí)，焦油、半焦和煤氣產(chǎn)率分別為16.3%、60.0%和11.8%。半焦循環(huán)量最高達(dá)1134kg/h，循環(huán)半焦溫度一般保持在649～871℃之間。熱解煤富有烴類化合物，熱值達(dá)26MJ/m。開(kāi)發(fā)出使用有粘結(jié)性煤而無(wú)需氧化破粘的反應(yīng)器。本工藝是以最大量獲得液體產(chǎn)物和最小量獲得氣體燃料為目的，半焦適合于作動(dòng)力鍋爐的燃料。2

加氫熱解法以幾種褐煤和低煤階煙煤為原料經(jīng)加氫裂解生成小分子烴的快速熱解工藝。磨細(xì)的煤與預(yù)熱氫氣混合，在760～871℃、10MPa和停留時(shí)間小于2s條件下進(jìn)行加氫熱解。煤轉(zhuǎn)化率為50%～80%，輕質(zhì)芳烴 (BTX) 產(chǎn)率為12%～16%，氣體產(chǎn)率 (CH4和C2H6為主) 為34%～68%。煤中雜原子以H2S、NH3、H2O和CO2等形式脫除。殘留半焦可用作制氫原料。這種工藝能一步完成生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴和高熱值煤氣的過(guò)程，但尚處于初級(jí)開(kāi)發(fā)階段。此外，應(yīng)用等離子體、激波和輻射等方法熱解煤技術(shù)亦在積極試驗(yàn)探索中。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊剛 - 教授 - 西南大學(xué)