一种废油脂煮煤优质化加工的装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种废油脂煮煤优质化加工的装置及工艺，属于废油脂利用技术和煤炭加工领域。
背景技术
地沟油回流餐桌会严重危害人们的身体健康，其来源广泛，诸如煎炸油、地沟油、潲水油、过期油等。“地沟油”一般是指用餐厨废弃物、肉类加工废弃物和检验检疫不合格畜禽产品等非食品原料生产、加工的油脂。由于动植物油脂经过高温氧化会产生剧毒的黄曲霉素、苯并芘等致癌物质，这对人们的健康造成极大的危害。因此，研发废弃油脂的利用，对惠及和保障人们健康生活，具有重要的社会价值和意义。
煤炭在我国乃至全球都是能源消费结构中占主体地位的，但是在其利用过程中如果工艺和技术不完善会造成环境污染，诸如大气污染（PM2.5）、水体污染（废水排放）等。煤炭依据变质程度的不同分为褐煤、烟煤、无烟煤三大类，烟煤又细分了12小类。变质程度直接决定了煤炭的利用途径和方式，如变质程度高的无烟煤用来制合成氨、尿素等化肥，烟煤中变质程度高的可以炼焦、变质程度较低的可以气化或液化制化学品，褐煤以燃烧供暖发电为主。煤炭的价值或市场价格与变质程度呈正相关性，即变质程度越高其价值越大，所以推进煤炭优质化加工、分质分级梯级利用成为国家能源战略的主要任务和行动目标（《煤炭清洁高效利用行动计划（2015-2020年）》国能煤炭[2015]141号）。采用分级分质利用的新型煤炭利用方式，具体而言，洁净煤脱除了挥发分等轻质组分及氧、硫、氮、磷等杂质，热值提高更加清洁，可替代无烟煤、贫煤、瘦煤，广泛用于发电、高炉喷吹、民用、化工等领域；煤气可作为制氢、天然气及化工生产的原料，也可脱硫脱氮后直接燃烧发电；煤焦油可提取苯、酚、吡啶等几十种甚至上百种精细化工产品，也可加氢制取柴油、石脑油等清洁液体燃料。这对于实现煤炭行业转型升级、化解产能过剩危机有着重要意义（我国煤炭分级分质利用情况简述，搜狐网，2016-05-20）。目前煤炭热解是煤炭分级分质利用的先导技术。根据热解对煤炭粒度的要求，可分为块煤热解技术和粉煤热解技术。我国块煤热解采用直立炉，技术成熟，在陕西榆林、内蒙古乌海等地有一定规模的应用，生产能力近5000万吨/年，但技术较为落后，单套装置生产能力低于10万吨/年，污染物控制手段不到位，对环境影响较大。同时，随着我国煤炭大型机械化开采的普及，煤矿生产出来块煤的比重越来越小(不到20%)。中国专利CN105038827A公开了一种低阶碎煤分质分级梯级利用系统及方法，该系统耦合了碎煤热转化过程中的热解气化和燃烧过程，实现了气化反应器内高温半焦和热载体既可用作热解反应器的热解热源，又可用作燃烧反应器的燃料。
由上可知分质分级梯级利用以煤炭中低温热解为核心方式，固体或气体热载体，产品多样化、细致化利用。而优质化加工的方式还没有形成系统化或模式化等，其实煤炭中原生态含有水、矿物质及有机物，优质化加工应该能将脱水、脱矿物质、脱除含硫、氮、磷等物质，再将有机物分级利用的模式。煤炭优质化加工的创新思路，将对煤炭清洁高效利用具有重要的意义。
发明内容
本发明旨在提供一种废油脂煮煤优质化加工的装置及工艺，具体是一种利用煎炸油、地沟油、潲水油、过期油脂等废油脂作为介质对煤炭进行脱水、脱矿物质、脱硫、脱氮和回收有机物后，实现煤炭优质化加工的装置及工艺。
本发明的研究对象为煤炭；本发明采用废油脂作为导热介质对煤炭进行脱水、脱矿物质、脱硫、脱氮，同时作为溶剂介质溶解吸收可溶性有机物分子，进一步进行精馏分离实现煤的优质化加工；具体是一种通过废油脂煮煤分步对煤进行处理得到优质化型煤的装置及工艺，并副产低沸点有机物、中沸点有机物和水与矿物质。
本发明提供了一种废油脂煮煤优质化加工的装置，包括：依次连接的脱杂提纯塔、油脂储槽、预处理器，破碎机依次连接第一分级筛、第一提升机，第一提升机连接预处理器，所述预处理器的上部为搅拌釜，搅拌釜中设有搅拌机，搅拌釜底部设有出料阀，出料阀底部连接锥形釜，锥形釜上部设有第一过滤筛，第一过滤筛为倾斜设置，第一过滤筛一侧设有固体出料口，另一侧设有与第一推煤机连接的推煤杆，锥形釜底部设有出油口，最底端为出水口；出料口连接粉碎机，预处理器底部连接第一压滤机，侧部连接油脂中间槽，顶部和第一过滤筛下侧部连接有第一控制阀，控制阀与转换器连接，转换器分别与惰性气体瓶和真空泵连接，第一压滤机下部放置矿物贮槽、侧底部连接压滤水池；粉碎机依次连接第二分级筛、第二提升机，第二提升机连接优质化处理器，优质化处理器的结构与预处理器的结构类似，区别是集成在一个釜中，优质化处理器上部带搅拌，中部有出料开关（出料时开，处理反应时关）、第二出料口、第二过滤筛、第二推煤机，下部有出油脂口，第三控制阀连接在第二过滤筛下侧部，第三控制阀与转换器连接，转换器分别与惰性气体瓶和真空泵连接，油脂中间槽和油脂储槽分别与优质化处理器顶部连接；第二出料口连接成型机，下部出油脂口与第二压滤机连接，第二压滤机下部放置煤泥贮槽再连接成型机，侧底部连接分馏塔，分馏塔顶部连接气柜、底部连接精馏塔，精馏塔顶部连接收集罐、底部连接油脂储槽。
第二控制阀设置在预处理器与转换器的连线上，转换器是为了将惰性气体和真空进行互换转换，连接预处理器就是为了让预处理器在惰性气体下反应，真空下降低反应温度脱水。
第四控制阀设置在优质化处理器与转换器的连线上，优质化处理器中反应条件在惰性气体下进行或在真空条件下反应，需要连接转换器。
上述装置中，所述破碎机指球磨机、棒磨机、锤式破碎机、滚筒式破碎机中的一种。
上述装置中，所述第一分级筛的筛板孔径范围在1mm—3mm，第二分级筛的筛板孔径范围在0.075mm—0.5mm。
上述装置中，所述搅拌机或水平搅拌或竖直搅拌或呈角度搅拌。
上述装置中，所述过滤筛成水平0°—60°，以15°—45°为最佳。
上述装置中，所述第一过滤筛的筛板孔径范围在0.075mm—1mm，第二过滤筛的筛板孔径范围在0.045mm—0.075mm。
上述装置中，所述推煤机的推煤杆与筛板的角度范围85°—45°。
采用上述装置进行废油脂煮煤优质化加工的工艺为，废油脂经过脱杂提纯塔后进入油脂储槽，再按照油与煤炭的质量比为5-100：1加入到预处理器中；煤炭经过破碎机破碎后通过分级筛，筛上物返回破碎机继续破碎，筛下物由提升机从预处理器顶部加入，与废油脂在搅拌机的搅拌下混合，在真空或惰性气氛下20—150℃搅拌1—24h，然后通过出料阀进入预处理器下部，真空抽滤将预处理煤和液体分离；抽滤完毕后通过推煤机的推煤杆将预处理煤沿过滤筛推出出料口，进入粉碎机；液体在预处理器底部静置分层，上层的油脂从侧部进入油脂中间槽，再泵入优质化处理器；下层的分离水从底部进入压滤机压滤，压滤出的矿物质落到矿物贮槽，压滤水进入压滤水池；粉碎机里的预处理煤经粉碎后通过分级筛，筛下物由提升机从优质化处理器顶部加入，与油脂中间槽来的油脂在惰性气氛下进行混合搅拌，在180—420℃条件下搅拌5—72h进行反应；反应后从出料开关进入下部真空抽滤，使优质化煤与油脂分离；抽滤完毕后通过推煤机的推煤杆将优质煤沿过滤筛推出出料口，进入成型机制成型煤；油脂从底部油脂出口进入压滤机压滤，压滤出煤泥落到煤泥贮槽，再送入成型机制成型煤；压滤油脂进入分馏塔蒸馏，顶部分离出低沸物气体物进入气柜，底部的液体再进入精馏塔精馏，塔顶的蒸馏出中沸物进入收集罐，塔底的高沸物的油脂进入油脂储槽循环使用；油脂储槽连接优质化处理器的顶部，在反应中补充油脂。
上述工艺中，所述废油脂是地沟油、潲水油、煎炸油、过期食用油、屠宰场下脚料油脂中的一种或几种，也包括生物微藻、麻疯树、乌桕、续随子、蓖麻、烟草、印楝、水黄皮、印楝、微藻及木棉等非粮油料作物制出的油脂。
上述工艺中，所述脱杂提纯指脱胶、脱杂和脱臭处理。
上述工艺中，所述煤炭包括褐煤、烟煤、无烟煤中的一种，特别是褐煤、泥炭、长焰煤等低阶煤。
上述工艺中，所述设定预处理温度范围0℃—250℃，优质化温度251℃—400℃。
上述工艺中，所述的气氛为真空或惰性气氛，真空度为-0.1MPa—0MPa，惰性气体为氮气、氦气、氩气、氖气中一种，惰性气氛压力为0MPa—1MPa。
上述工艺中，所述分馏塔的蒸馏温度设定范围100℃—250℃，精馏塔的温度设定范围250℃—350℃。
本发明的有益效果：
（1）将废油脂作为褐煤提质加工的介质，使废油脂变废为宝并循环利用，开发了废油脂利用的新途径；
（2）开发了煤炭优质化加工的一种途径，改变了气体传热的加热脱水方式，应用的温度条件更优化，不仅有效脱除了煤中的水分还脱除了细粒的矿物质，大大提高了煤炭的热值；
（3）进一步将煤炭中的低分子挥发物和可溶性有机物提取出分级利用，保障优质化煤制成的型煤更环保、更高效利用。
（4）该装置及工艺应用范围广、利于环保，实现了煤炭的分质分级梯级利用。
附图说明
图1为废油脂煮煤优质化加工的工艺流程框图。
图2为废油脂煮煤优质化加工装置的示意图。
图中，1—脱杂提纯塔；2—油脂储槽；3—预处理器； 4—破碎机；5—第一分级筛；6—第一提升机；7—搅拌机；8—第一推煤机；9—第一过滤筛；10—油脂中间槽；11—第一压滤机；12—矿物贮槽；13—压滤水池；14—出料口；15—第一控制阀；16—出料阀；17—第二控制阀；18—转换器；19—惰性气体瓶；20—真空泵；21—粉碎机；22—第二分级筛；23—第二提升机；24—第三控制阀；25—第四控制阀；26—优质化处理器；27—第二推煤机；28—第二过滤筛；29—出油脂口；30—第二压滤机；31—分馏塔；32—气柜；33—煤泥贮槽；34—第二出料口；35—成型机；36—精馏塔；37—收集罐。
A—废油脂，B—原煤。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
如图1~2所示，本发明提供了一种废油脂煮煤优质化加工的装置，包括：依次连接的脱杂提纯塔1、油脂储槽2、预处理器3，破碎机4依次连接第一分级筛5、第一提升机6，第一提升机6连接预处理器3，所述预处理器3的上部为搅拌釜，搅拌釜中设有搅拌机7，搅拌釜底部设有出料阀16，出料阀16底部连接锥形釜，锥形釜上部设有第一过滤筛9，第一过滤筛9为倾斜设置，第一过滤筛9一侧设有固体出料口14，另一侧设有与第一推煤机8连接的推煤杆，锥形釜底部设有出油口，最底端为出水口；出料口14连接粉碎机21，预处理器3底部连接第一压滤机11，侧部连接油脂中间槽10，顶部和第一过滤筛9下侧部连接有第一控制阀15，控制阀与转换器连接，转换器18分别与惰性气体瓶和真空泵20连接，第一压滤机11下部放置矿物贮槽12、侧底部连接压滤水池13；粉碎机21连接第二分级筛22再连接第二提升机23，第二提升机23连接优质化处理器26，优质化处理器26的结构与预处理器3的结构类似，区别是集成在一个釜中，优质化处理器26上部带搅拌，中部有出料开关、第二出料口34、第二过滤筛28、第二推煤机27，下部有出油脂口29，第二过滤筛28下侧部连接有第三控制阀24，第三控制阀24与转换器连接，转换器18分别与惰性气体瓶19和真空泵20连接，油脂中间槽10和油脂储槽2分别与优质化处理器26的顶部连接；第二出料口34连接成型机35，下部出油脂口29与第二压滤机30连接，第二压滤机30下部放置煤泥贮槽33再连接成型机35，侧底部连接分馏塔31，分馏塔31顶部连接气柜32、底部连接精馏塔36，精馏塔36顶部连接收集罐37、底部连接油脂储槽2。
第二控制阀17设置在预处理器3与转换器18的连线上，转换器是为了将惰性气体和真空进行互换转换，连接预处理器就是为了让预处理器在惰性气体下反应，真空下降低反应温度脱水。
第四控制阀25设置在优质化处理器26与转换器18的连线上，优质化处理器中反应条件在惰性气体下进行或在真空条件下反应，需要连接转换器。
上述装置中，所述破碎机指球磨机、棒磨机、锤式破碎机、滚筒式破碎机中的一种。
上述装置中，所述第一分级筛的筛板孔径范围在1mm—3mm，第二分级筛的筛板孔径范围在0.075mm—0.5mm。
上述装置中，所述搅拌机或水平搅拌或竖直搅拌或呈角度搅拌。
上述装置中，所述过滤筛成水平0°—60°，以15°—45°为最佳。
上述装置中，所述第一过滤筛的筛板孔径范围在0.075mm—1mm，第二过滤筛的筛板孔径范围在0.045mm—0.075mm。
上述装置中，所述推煤机的推煤杆与筛板的角度范围85°—45°。
采用上述装置进行废油脂煮煤优质化加工的工艺为，废油脂经过脱杂提纯塔后进入油脂储槽，再按照油与煤炭的质量比为5-100：1加入到预处理器中；煤炭经过破碎机破碎后通过分级筛，筛上物返回破碎机继续破碎，筛下物由提升机从预处理器顶部加入，与废油脂在搅拌机的搅拌下混合，在真空或惰性气氛下20—150℃搅拌1—24h，然后通过出料阀进入预处理器下部，真空抽滤将预处理煤和液体分离；抽滤完毕后通过推煤机的推煤杆将预处理煤沿过滤筛推出出料口，进入粉碎机；液体在预处理器底部静置分层，上层的油脂从侧部进入油脂中间槽，再泵入优质化处理器；下层的分离水从底部进入压滤机压滤，压滤出的矿物质落到矿物贮槽，压滤水进入压滤水池；粉碎机里的预处理煤经粉碎后通过分级筛，筛下物由提升机从优质化处理器顶部加入，与油脂中间槽来的油脂在惰性气氛下进行混合搅拌，在180—420℃条件下搅拌5—72h进行反应；反应后从出料开关进入下部真空抽滤，使优质化煤与油脂分离；抽滤完毕后通过推煤机的推煤杆将优质煤沿过滤筛推出出料口，进入成型机制成型煤；油脂从底部油脂出口进入压滤机压滤，压滤出煤泥落到煤泥贮槽，再送入成型机制成型煤；压滤油脂进入分馏塔蒸馏，顶部分离出低沸物气体物进入气柜，底部的液体再进入精馏塔精馏，塔顶的蒸馏出中沸物进入收集罐，塔底的高沸物的油脂进入油脂储槽循环使用；油脂储槽连接优质化处理器的顶部，在反应中补充油脂。
上述工艺中，所述废油脂是地沟油、潲水油、煎炸油、过期食用油、屠宰场下脚料油脂中的一种或几种，也包括生物微藻、麻疯树、乌桕、续随子、蓖麻、烟草、印楝、水黄皮、印楝、微藻及木棉等非粮油料作物制出的油脂。
上述工艺中，所述脱杂提纯指脱胶、脱杂和脱臭处理。
上述工艺中，所述煤炭包括褐煤、烟煤、无烟煤中的一种，特别是褐煤、泥炭、长焰煤等低阶煤。
上述工艺中，所述设定预处理温度范围0℃—250℃，优质化温度251℃—400℃。
上述工艺中，所述的气氛为真空或惰性气氛，真空度为-0.1MPa—0MPa，惰性气体为氮气、氦气、氩气、氖气中一种，惰性气氛压力为0MPa—1MPa。
上述工艺中，所述分馏塔的蒸馏温度设定范围100℃—250℃，精馏塔的温度设定范围250℃—350℃。
