一種用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽催化調質的反應裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤、油頁巖及生物質等能源燃料的熱解和高附加值深加工利用的化工領域，具體涉及用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的同步催化調質。
【背景技術】
[0002]我國低階煤資源儲量豐富，低階煤具有揮發分組分高和氫碳比高等特點，利用煤熱解技術可將低階煤中富氫組分以液體和氣體的形式在相對溫和的條件下提取出來。同時，煤熱解技術與傳統的直接液化、氣化技術相比，具有工藝簡單、條件溫和、投資少、成本低等特點。但是，當前的煤熱解工藝中，存在焦油中重質組分含量高的問題，需要進一步進行焦油加氫輕質化處理過程才能實現高值利用。
[0003]通過對熱解產生的高溫熱解蒸汽進行同步催化，有望實現對熱解油氣產品的調質。即在無外加氫源的條件下，充分利用高溫熱解蒸汽中的氫自由基，在自由基尚未穩定時，通過催化劑的重整，進一步促進大分子片段分解并抑制小分子片段聚合，實現輕質焦油的高收率。專利技術CN104629775A和CN104212469A公布的熱解裝置，均為熱解、催化的一體化裝置，催化反應器置于熱解爐內，與當前普遍開展的熱解技術匹配較難。本實用新型提供了一種采用外加熱的顆粒床氣-固反應裝置，運用于熱解爐外，以固體顆粒催化劑為調質介質可實現對高溫熱解蒸汽的同步催化調質處理。特別是目前開發的焦油調質催化劑均為多相反應使用的顆粒催化劑，為熱解爐外用的顆粒床的應用提供了基礎。另外，在當前的煤熱解技術中，普遍存在高溫熱解蒸汽灰塵夾帶的問題，夾帶的灰塵在高溫蒸汽管道中因溫降會隨著焦油的析出而凝聚在管道和設備的內壁，導致管道和設備堵塞。同時夾帶的顆粒灰塵對后續焦油的品質會造成影響，增加后期深加工難度。目前采用的有高溫電除塵和高溫多級旋風除塵技術。專利技術CN104001622 A公布的一種高溫靜電除塵系統，該系統主要包括除塵器殼體，除塵器殼體內由陽極板、陰極桿和高鋁陶瓷等組成，利用靜電吸引微細塵粒使氣體凈化達到除塵目的，高溫靜電除塵系統在600°C時可達到97%的除塵效率。專利技術CN101259453A公布的一種高溫旋風除塵器，該除塵器的主體設置旋流室內附帶水冷系統可對1000°C的含塵煤氣進行處理，并達到90%的除塵效率。但是，高溫電除塵設備復雜，且占地面積較大，同時高溫旋風除塵的除塵溫度波動大，氣速不穩定，導致焦油的內部析出等問題。本實用新型提供的顆粒床反應器通過與濾料的混合使用，可在催化調質的同時，對高溫熱解蒸汽進行過濾實現除塵目的。
[0004]總之，本實用新型提供了一種適用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的同步催化調質的反應裝置，可以完成高溫熱解蒸汽夾帶灰塵脫除，同時進行催化調質，得到高附加值的油品。本實用新型可運用于煤、油頁巖、生物質熱解蒸汽的同步催化調質與除塵。
【實用新型內容】
[0005]為實現熱解蒸汽中的焦油重質組分向輕質組分高效轉化，提高焦油品質的目的，本實用新型提出一種用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的催化調質的反應裝置，該套裝置有效地解決了熱解蒸汽中重質焦油組分過高，顆粒粉塵含量較高等問題。
[0006]本實用新型技術方案包括:
[0007]—種用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的催化調質的反應裝置，該裝置包括顆粒床催化反應器I，外加熱爐2。所述催化反應器在爐內的管路設計有氣流分布板3，氣流分布板上端接進料口 4，下端接有卸料口 5和料斗6。
[0008]上述顆粒床反應器I中，進料口4在氣流分布板3的上方，卸料口 5在氣流分布板的下方。
[0009]上述顆粒床反應器I中，高溫熱解蒸汽進氣管7與催化調質后熱解蒸汽出氣管8分別位于氣流分布板3的上、下兩側，即當高溫熱解蒸汽從分布板的下部導入時，調質后的高溫熱解蒸汽則從分布板的上部排出。反之亦可。
[0010]上述顆粒床反應器I內氣路中，氣流分布板3呈正置的帽狀結構，氣流分布板3由一個或若干個呈正置結構的帽型結構構成，氣路也可同時裝有若干個平行的氣流分布板。
[0011]上述催化反應器氣路中裝有壓力傳感器9，可對反應器內壓力進行實時監控。
[0012]上述高溫熱解蒸汽的催化調質反應裝置中所有的管線外均有加熱帶和外保溫層包裹，防止熱解蒸汽中的焦油組分由于溫度降低冷凝堵塞管路。
[0013]作為本實用新型的一個優選方案，上述顆粒床反應器I外可接預熱爐11，預熱爐產生的熱氣體，在升溫過程中提供熱氣流協助其升溫，縮短其升溫過程。
[0014]作為本實用新型的一個優選方案，上述進料口4與催化劑料倉相連，通過控制進料口向催化反應器進行催化劑填料的添加。催化反應器下接卸料口 5和料斗6，可快速進行失活催化劑的卸料操作，方便更換催化劑，使催化裂解反應連續進行。
[0015]本實用新型裝置通過顆粒床反應器I內裝填的焦油催化裂解催化劑對熱解蒸汽中的重質焦油組分進行催化裂解反應，熱解蒸汽進入催化反應器后通過催化劑顆粒床層進行催化裂解反應，催化反應器內管路中氣流分布板3的設計會增加熱解蒸汽中重質焦油組分與催化劑的接觸時間，使其充分發生催化裂解反應，實現熱解蒸汽中的重質焦油組分輕質化的目的，同時熱解蒸汽中的顆粒粉塵通過催化反應器內的催化劑顆粒床床層或混合的濾料時，可以過濾熱解蒸汽中的顆粒粉塵，降低焦油中的灰含量。
[0016]本實用新型裝置也可運用于其他氣-固反應體系和催化體系。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的催化調質的反應裝置結構示意圖:
[0018]圖中，1、顆粒床反應器，2、外加熱爐，3、氣流分布板，4、進料口，5、卸料口，6、料斗，
7、進氣管，8、出氣管，9、壓力傳感器，10、高溫熱解氣進氣管(與熱解爐的煤氣管道相連接)，
11、預熱爐，12、預熱爐進氣管。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型提出了一種用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的催化調質的反應裝置，為了使本實用新型的優點、技術方案更加清楚明確，下面結合具體實施例對本實用新型做進一步清楚、完整的說明。
[0020]如圖1所示，本實用新型為用于熱解爐外針對高溫熱解蒸汽的催化調質的反應裝置，催化調質過程主要由顆粒床反應器實現，催化劑的填料置于顆粒床反應器I當中，借助反應器外包裹的加熱爐2對顆粒床催化反應器進行加熱。富含焦油的熱解蒸汽進入顆粒床反應器I，熱解氣經過顆粒床反應器內的催化劑顆粒床層除灰可將熱解氣中的灰分含量降低至0.1%以下。在顆粒床反應器內熱解氣由氣流分布板3改變熱解氣走向，增加熱解氣與催化劑填料的接觸時間，使熱解氣充分與催化劑發生催化裂解反應，使焦油中的重質組分催化裂解為小分子組分，達到熱解蒸汽調質的目的。反應裝置管路外裝有加熱帶，防止熱解氣中部分焦油冷凝堵塞裝置管路，催化反應器管路上安裝有壓力傳感器9，實時監測管路壓力變化。
[0021]下面通過實施例對本實用新型做進一步說明。下述僅是示例性的不限定本實用新型的保護范圍。
[0022]實施例1
[0023]—種1t/天移動床低階煤熱解爐，采用鄂爾多斯褐煤作為熱解煤樣，產生富含焦油的熱解蒸汽，熱解蒸汽進入催化調質的催化反應裝置。催化反應器I內填裝發明人已公布的發明專利(CN 103877980 A)中所述Al-Mg-N1-O催化劑，催化劑經外加熱爐2加熱，預熱爐11輔助加熱，預熱爐產生的熱氣體，在升溫過程中提供熱氣流協助其升溫，縮短其升溫過程。迅速升溫至400-500°C的催化反應溫度。熱解蒸汽中混有大量熱解固體產物顆粒粉塵，熱解蒸汽經由進氣管7進入顆粒床催化器I中，經氣流分布板3改變氣體流向，熱解蒸汽經分布板的重新分布后，與催化劑顆粒相接觸，實現催化調質。增加熱解氣與催化劑填料的接觸時間，使熱解氣充分與催化