專利名稱：：一種微波快速中低溫干餾煤的方法
技術領域：
：本發明屬于煤炭熱解
技術領域：
，涉及一種低變質煤種的中低溫干餾的方法，該方法主要應用于低變質煤熱解生產蘭炭(半焦)、煤焦油和低溫干餾煤氣。也可用于煤干燥、火力發電廠和鍋爐用煤入爐前預處理，提取煤中的焦油和有價氣體成分。
背景技術：
：隨著石油、天然氣資源的日趨緊張，煤炭資源進一步開發利用，尤其是潔凈煤燃燒和煤化工技術的發展逐漸成為我國能源開發利用研究的重心。我國是一個多煤炭、缺石油、少天然氣的國家，當前我國煤炭主要用作發電、煉焦和動力等行業。通常要求低硫優質煤炭或煤種(如煉焦用的氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤)。我國煤炭資源雖然比較豐富，但優質煤炭資源僅占一半左右，其余為褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤等低變質煤資源。褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤等年輕煤種因水分高、灰分高、揮發分高、熱值低，常被當作低質燃料動力煤；加上易分化和自燃，不宜長途運輸，也就成為難以異地加工利用的煤資源。侏羅紀煤等年輕低變質煤種占我國煤炭資源儲量的40%左右，在晉陜蒙寧甘等地區高達70%以上。2007年我國生產煤炭25.1億噸，優質煤占65%，儲量較大的低變質煤產量較少。此外，在開采優質煤的同時，其伴生低質煤炭資源因市場原因不能同步采出，造成煤炭資源浪費。從煤質組成和分子結構分析，侏羅紀煤是適宜綜合利用的煤種。侏羅紀煤富含油及吸附甲烷水分等，均是生產煤化工產品的主要原料，對于常規水資源缺乏的地區，侏羅紀煤是良好的煤化工原料。侏羅紀煤是高揮發分煤種，3其分子結構可以看作無煙煤與油氣分子的結合體，采取適當的加工方法把侏羅紀煤中的油氣成分分離出來(類似于油頁巖加工利用)，可以緩解我國石油和天然氣供求矛盾。此外本發明也可用于褐煤及油頁巖的深加工。煤炭的中低溫熱解及分離提取高附加值油氣成分的干餾技術作為符合清潔煤技術的傳統煤炭轉化和利用技術，對我國煤炭資源的合理利用具有重要的意義。煤干餾(coalcarbonization)是煤化工的重要過程之一。指煤在隔絕空氣或控制空氣量的條件下加熱、分解，生成焦炭/半焦(蘭炭)、煤焦油、粗苯、煤氣等產物的過程。按加熱終溫的不同，可分為三種900。C1100。C為高溫干餾，即焦化；700。C900。C為中溫干餾；500°C70(TC為低溫干餾。煤干餾過程主要經歷如下變化當煤料的溫度高于IO(TC時，煤中的水分蒸發出；溫度升高到20(TC以上時，煤中結合水釋出；高達350'C以上時，粘結性煤開始軟化，并進一步形成粘稠的膠質體(泥煤、褐煤等不發生此現象)；至40(TC50(TC大部分煤氣和焦油析出，稱一次熱分解產物；在450'C55(TC，熱分解繼續進行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦(蘭炭)；高于550'C，半焦(蘭炭)繼續分解，析出余下的揮發物(主要成分是氫氣、甲烷等)，半焦失重同時進行收縮，形成裂紋；溫度高于800'C，半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭/半焦或蘭炭等。當干餾在室式干餾爐內進行時，一次熱分解產物與赤熱焦炭及高溫爐壁相接觸，發生二次熱分解，形成二次熱分解產物(焦爐煤氣和其它煉焦化學產品)。煤中低溫干餾的產物是焦炭或半焦(蘭炭)、煤焦油和煤氣。煤干餾產物的產率和組成取決于原料煤質、爐結構和加工條件(主要是溫度和時間等工藝條件)。隨著干餾終溫的不同，煤干餾產品也不同。中低溫干餾固體產物為結構疏松的黑色半焦(蘭炭)，煤氣產率低，焦油產率高；高溫干餾固體產物則為結構致密的銀灰色焦炭，煤氣產率高而焦油產率低。中溫干餾產物的收率，則介于低溫干餾和高溫干餾之間。煤干餾過程中生成的煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化工原料。高溫干餾主要用于生產冶金焦炭，所得的焦油為芳烴、雜環化合物等的混合物，是工業上獲得芳烴的重要來源；中低溫干餾煤焦油比高溫焦油含有較多垸烴，是人造石油重要來源之一，通過加氫輕質化可以作為燃料油。目前國內的煤炭熱解生產蘭炭(半焦)技術主要有煤固體熱載體干餾多聯產工藝、MRF熱解工藝、STF熱解技術、以流化床熱解為基礎的循環流化床熱電多聯產工藝及以移動床為基礎的熱電氣多聯產工藝，這些方法歸結起來主要有兩大類外熱法和內熱法，外熱法是利用炭化室外側爐墻對煤料傳熱，雖然產生的煤氣質量穩定，但傳熱不均勻，熱解時間較長，生產效率相對較低；內熱法利用熱載體直接對煤料傳熱，具有傳熱均勻的優點，但產生的煤氣會被稀釋，增加煤氣量，降低了煤氣的有效成分含量，對煤氣的進一步綜合利用不利，而且煤的熱解速度低，熱解時間長。
發明內容本發明的目的在于，提供一種低變質煤種的中低溫煤干餾方法，該方法煤熱解速度快、生產效率高，焦炭、半焦(蘭炭)產率高，焦油收率高，煤氣有價成分含量高，熱值高。為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案一種低變質煤種的中低溫煤干餾方法，其特征在于，該方法采用微波發生裝置作為加熱熱源，微波頻率是0.3GHz300GHz，將低變質煤種加熱到30(TC80(TC進行中低溫干餾，生成半焦/蘭炭、焦油和煤氣。本發明的方法是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結構耦合產生熱量進行加熱，煤料的升溫不是通過熱傳輸而是通過外場與物體相互作用完成，它具有選擇性、非接觸性、整體性、均勻性好，加熱時間短，可以快速啟動與停止，操作方便，能源利用率和加熱效率高，安全衛生無污染。本發明的方法所適用的煤種主要是一些低變質的煤種，如侏羅紀煤、褐煤，長焰煤、氣煤，不粘煤、普通電煤等，本方法處理的煤料粒徑在0-300mm之間，幾分鐘煤料就可加熱到30(TC80(rC之間，煤料中的揮發份可充分熱解，最后生成蘭炭或半焦，煤焦油和煤氣。該方法可用于低變質煤的熱解過程，以及用于電廠用煤的預處理提焦油和煤氣等深加工，或用于焦煤預熱或型焦制備，也可以用于一切煤種和焦炭、蘭炭(半焦)的干燥工藝。具有流程短，周期短，效率高，產品質量穩定、資源綜合利用率高的特點。不但可以大大提高低變質煤的熱解速度，而且可以有效調節煤氣中的有價組分含量，有利于煤氣的進一步綜合利用與回收。具體實施例方式本發明的低變質煤種的低溫煤干餾方法，煤料為變質程度較淺的煤種，如侏羅紀煤、褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤或含油氣煤等，粒徑在0300mm之間，所得的產品為蘭炭(半焦)、煤焦油和煤氣以及碳素材料。本發明的實施方案可以選擇以下幾種第一種方案將微波發生器置于煤熱解爐外進行外加熱，煤熱解爐體采用可以透過微波的硅磚，鎂磚或高鋁磚等微波爐適用的耐火材料作為爐墻，在爐腔內加入煤，低變質煤種在爐腔內下降的過程中就可以由微波發生器進行加熱至30(TC80(TC之間，對煤料進行快速選擇性體加熱，依靠煤料自身的介電性質轉換微波能量，產生熱量，利用微波活化分子的作用，達到低變質煤快速熱解的目的，并且在熱解過程中，煤氣的余熱可以使后加進的物料脫除一部分物理水和分子水，充分的利用熱能，從而得到蘭炭(半焦)、焦油和低溫干餾煤氣。第二種方案微波發生裝置置于煤熱解爐內加熱，微波發生裝置可以根據爐體結構需要做成一些特殊的形狀，也可以將微波發生器做成多個，分布于煤熱解爐內，煤熱解爐體除了用保溫磚砌筑外，在爐體外側需再加設一層微波隔離材料，防止微波泄漏出爐外，低變質煤種可以以動態或靜態的形式通過微波加熱，從而得到蘭炭(半焦)、焦油和低溫干餾煤氣。第三種方案微波發生裝置置于煤熱解爐內外加熱方式均可，但置于燃煤發電鍋爐前，用于提取燃煤中高附加值油氣成分，其余產物可用于發電。以下是發明人給出的實施例，本發明不限于這些實施例。實施例1:取50g來自于陜北某地區的侏羅紀煤，粒度為200mm，其成分見表1。將侏羅紀煤放入采用微波加熱的反應器內，微波頻率0.3GHz300GHz，加熱終溫70(TC，熱解7min30min，在熱解過程中，導出熱解過程中產生的焦油，在除掉焦油后收集干餾煤氣進行取樣分析，干餾煤氣成分見表2，蘭炭分析結果見表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種低變質煤種的中低溫快速煤干餾方法，其特征在于，該方法采用微波發生裝置作為加熱熱源，微波頻率是0.3GHz～300GHz，將低變質煤種加熱到300℃～800℃進行低溫干餾，生成蘭炭/半焦、焦油和煤氣。2、如權利要求1所述的低變質煤種的低溫煤干餾方法，其特征在于，所述的微波發生裝置在煤熱解爐的外部設置，或者在煤熱解爐內部設置，微波發生裝置的形狀結合微波安全規范的要求及熱解裝置的形狀進行設置。3、如權利要求l所述的低變質煤種的中低溫快速煤干餾方法，其特征在于，所適用的低變質煤種的粒徑在0300mm之間。4、如權利要求1或3所述的低變質煤種的中低溫快速煤干餾方法，其特征在于，所述的低變質煤種的種類是侏羅紀煤、褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤或含油氣煤。5、權利要求1所述的低變質煤種的中低溫快速煤干餾方法在電廠用煤的預處理提焦油和煤氣深加工的應用。6、權利要求l所述低變質煤種的中低溫快速煤干餾方法用于焦炭、蘭炭/半焦干燥工藝的應用。全文摘要本發明公開了一種低變質煤種的低溫煤干餾方法，該方法采用微波發生裝置作為加熱熱源，微波頻率是0.3GHz～300GHz，將低變質煤種加熱到300℃～800℃進行低溫干餾，生成蘭炭、焦油和煤氣。本發明的方法原料選擇變質程度較淺的煤種，利用微波輻射型的加熱方式，對煤料進行快速選擇性體加熱，依靠煤料自身的介電性質轉換微波能量，產生熱量，利用微波活化分子的作用，達到低變質煤快速熱解的目的，從而得到蘭炭、焦油和低溫干餾煤氣。該方法煤的熱解速度很快，同時可以有效提高干餾煤氣中有價組分的含量，有利于煤氣的有效綜合回收。文檔編號C10B53/00GK101440290SQ200810232680公開日2009年5月27日申請日期2008年12月25日優先權日2008年12月25日發明者蘭新哲,軍周,宋永輝,張秋利,李洪奇,趙西成,馬紅周申請人:西安建筑科技大學