專利名稱：調(diào)整焦?fàn)t炭化室中煤氣氫碳比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)整焦?fàn)t炭化室中煤氣氫碳比的方法。
背景技術(shù)：
焦?fàn)t煤氣是煉焦生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，在通常情況下，焦?fàn)t煉焦生產(chǎn)中每噸干煤標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可生產(chǎn)300 - 350立方米焦?fàn)t煤氣，其中有40 45 %的焦?fàn)t煤氣用于焦?fàn)t煉焦自身加熱，而剩余的焦?fàn)t煤氣量為55% 60%。焦?fàn)t煤氣即是高熱值燃料，也是重要的化工原料，其組成為氫氣58%、甲烷26%、一氧化碳和二氧化碳8. 4%、C2以上不飽和烴2. 5%、氧氣O. 6%、氮?dú)?. 5%。對(duì)于獨(dú)立的焦化企業(yè)，過去剩余的焦?fàn)t煤氣沒有有效的利用途經(jīng)，利用好的企業(yè)用于發(fā)電，利用不好的企業(yè)燃燒對(duì)空排放，即造成嚴(yán)重的大氣污染，也浪費(fèi)了寶貴的化工資源。焦?fàn)t煤氣綜合利用主要將其制成甲醇和天燃?xì)猓故Ｓ嗟慕範(fàn)t煤氣得到充分利
用。在現(xiàn)有技術(shù)中，用焦?fàn)t煤氣制甲醇通常采用催化或非催化等轉(zhuǎn)化技術(shù)，如將CO、C02和H2轉(zhuǎn)化成甲醇，但由于焦?fàn)t煤氣中的氫碳比遠(yuǎn)高于甲醇合成所需的理想比例(甲醇合成所需氫碳比通常為2. 05-2. 15)，氫氣的含量高，所以，利用該種方式合成甲醇后會(huì)有大量過剩的氫氣被浪費(fèi)，從而降低氫氣的利用率；而采用焦?fàn)t煤氣制天然氣，其中的C0、C02和H2反應(yīng)生成甲烷，也同樣會(huì)因焦?fàn)t煤氣中氫碳比失調(diào)，使氫氣資源不能被充分利用，從而造成氫氣浪費(fèi)。為了充分有效地利用焦?fàn)t煤氣中的各組分，在現(xiàn)有技術(shù)中一般是采用補(bǔ)碳的方式解決合成氣中的氫碳比不足的問題，合理的補(bǔ)碳可以提高甲醇和天然氣的產(chǎn)量，也可以有效利用焦?fàn)t煤氣中的氫資源?，F(xiàn)有對(duì)焦?fàn)t煤氣補(bǔ)碳通常采用以下幾種方法(I)利用高爐煤氣進(jìn)行補(bǔ)碳；(2)煙氣提碳對(duì)合成氣補(bǔ)碳；(3)建設(shè)煤制氣裝置對(duì)合成氣補(bǔ)碳。無論采用上述的哪一種方法對(duì)焦?fàn)t煤氣補(bǔ)碳，在理論上都可以緩解焦?fàn)t煤氣制甲醇和焦?fàn)t煤氣制天燃?xì)鈿涮急仁д{(diào)問題，但對(duì)獨(dú)立焦化企業(yè)而言，由于無可利用高爐煤氣，因而利用高爐煤氣對(duì)焦?fàn)t煤氣補(bǔ)碳不具備條件；利用發(fā)生爐煤氣或通過煙氣提碳對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行補(bǔ)碳，由于發(fā)生爐制煤氣或煙氣提碳工藝復(fù)雜，一次性投資和生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用都很高，在實(shí)際焦?fàn)t煤氣制甲醇和焦?fàn)t煤氣制天燃?xì)馍a(chǎn)工藝中很少采用。如中國專利101712897A號(hào)公開的名稱為“一種補(bǔ)碳返氫工藝實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣甲烷化合成天然氣的方法”提出一種方法。該方法將凈化后的焦?fàn)t煤氣在經(jīng)過加壓至I Mpa，進(jìn)行換熱升溫至250°C，在催化劑作用下，通過三級(jí)甲烷化反應(yīng)將加入煙氣低分壓系統(tǒng)回收來的C02，以及甲烷化后通過膜分離裝置分離得到的H 2甲烷化合成，最后得到甲烷濃度為94%以上的合成氣。利用該種方法制取合成天燃?xì)?，雖然能提高其濃度和質(zhì)量，但該方案通過三級(jí)甲烷化反應(yīng)，且每一級(jí)都需要不同的反應(yīng)溫度，所以制作過程復(fù)雜，效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用直接向焦?fàn)t炭化室中添加氣化劑的方式，調(diào)整焦?fàn)t煤氣氫碳比，解決焦?fàn)t煤氣氫碳比失衡所造成的資源浪費(fèi)問題的方法。本發(fā)明所提出的調(diào)整焦?fàn)t炭化室中氫碳比的方法包括以下步驟在煉焦過程中向焦?fàn)t碳化室內(nèi)添加由水蒸汽和氧氣構(gòu)成的氣化劑。通過在焦?fàn)t炭化室中外加氣化劑，氣化部分焦?fàn)t炭化室內(nèi)的焦炭，改變焦?fàn)t煤氣組成、增加焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量，使焦?fàn)t煤氣能夠更好綜合利用的煉焦工藝。在焦?fàn)t煉焦過程中，通過外加氣化劑對(duì)焦?fàn)t炭化室內(nèi)的焦炭進(jìn)行氣化，增加焦?fàn)t煤氣中一氧化碳和二氧化碳含量，以使焦?fàn)t煤氣滿足焦?fàn)t煤氣制甲醇和制天燃?xì)獾臍涮急纫?。所述氣化劑從焦?fàn)t炭化室的焦?fàn)t機(jī)側(cè)和焦側(cè)分別向其內(nèi)輸入。所述氣化劑中水蒸氣和氧氣的摩爾比為1:0. 5 I. 5。所述氣化劑的添加體積是焦?fàn)t發(fā)生煤氣體積的O —20%。所述焦?fàn)t炭化室內(nèi)的焦餅溫度是焦餅溫度達(dá)到600°C時(shí)，再向焦?fàn)t炭化室內(nèi)通入氣化齊IJ。其中的焦餅是指裝爐煤在焦?fàn)t炭化室內(nèi)經(jīng)過層狀結(jié)焦過程而形成的焦塊集合體。焦?fàn)t碳化室內(nèi)通入水蒸汽和氧氣構(gòu)成的氣化劑后，焦?fàn)t炭化室內(nèi)的焦炭發(fā)生水煤氣反應(yīng)，燃
燒部分焦炭，從而增加焦?fàn)t煤氣一氧化碳和二氧化碳含量。根據(jù)焦?fàn)t煤氣制甲醇和制天燃?xì)鈱?duì)焦?fàn)t煤氣氫碳比的要求不同，控制焦?fàn)t煤氣組成氫氣(51 58 %)、甲烷(21 26% 8. 4 20 %)、一氧化碳和二氧化碳(8. 4 20 % )、C2以上不飽和烴(2 2. 5 %)、氧氣(O. 5 O. 6 % ))、氮?dú)?3. 6 4. 5 % )。焦?fàn)t煤氣制甲醇時(shí)，控制焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化后合成氣的氫碳摩爾量比為2. O 3. O (焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化成合成氣后的氫碳摩爾量比的計(jì)算式為H2-C02/C0+C02);焦?fàn)t煤氣制天燃?xì)鈺r(shí)，控制焦?fàn)t煤氣的氫碳摩爾量比為3. O 6. O (焦?fàn)t煤氣的氫碳摩爾量比計(jì)算式為H2-C02/C0+C02)。本發(fā)明所提出的調(diào)整焦?fàn)t碳化室中氫碳比的方法，可增加焦?fàn)t煤氣中CO和CO2的含量，調(diào)整了焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化制甲醇和焦?fàn)t煤氣甲烷化制天燃?xì)夤に嚨臍涮急壤?，解決了焦?fàn)t煤氣制甲醇和天燃?xì)鈿涮急炔蛔愕膯栴}，即有效地利用了焦?fàn)t煤氣中的氫資源，同時(shí)也大大增加了甲醇和天燃?xì)猱a(chǎn)量，降低了空氣污染。
具體實(shí)施例方式在煉焦的過程中，首先檢測焦?fàn)t煤氣的組成及焦?fàn)t煤氣的體積量，計(jì)算焦?fàn)t煤氣的氫碳比(即根據(jù)不同的焦?fàn)t煤氣綜合利用工藝的氫碳比計(jì)算式，計(jì)算焦?fàn)t煤氣氫碳比)；其次檢測焦?fàn)t炭化室內(nèi)的焦餅溫度，當(dāng)焦餅溫度達(dá)到600°c以上時(shí)，從焦?fàn)t炭化室的機(jī)側(cè)或焦側(cè)向焦?fàn)t炭化室內(nèi)添加由水蒸汽和氧氣構(gòu)成的氣化劑。如果焦?fàn)t煤氣制甲醇，當(dāng)焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化后合成氣的氫碳摩爾量比高于2時(shí)或焦?fàn)t煤氣制天燃?xì)?，?dāng)焦?fàn)t煤氣的氫碳摩爾量比高于3. O時(shí)，從焦?fàn)t炭化室的機(jī)側(cè)和焦側(cè)分別向其內(nèi)輸入氣化劑，其中，氣化劑中水蒸氣和氧氣的摩爾比為1:0. 5 I. 5，輸入氣化劑的體積為焦?fàn)t發(fā)生煤氣體積的O 20%。如果焦?fàn)t煤氣制甲醇，當(dāng)焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化后合成氣的氫碳摩爾量比低于2時(shí)或焦?fàn)t煤氣制天燃?xì)?，?dāng)焦?fàn)t煤氣的氫碳摩爾量比低于3. O時(shí)，停止輸入氣化劑。
權(quán)利要求
1.調(diào)整焦?fàn)t炭化室中煤氣氫碳比的方法，其特征在于包括以下步驟在煉焦過程中向焦?fàn)t炭化室內(nèi)添加由水蒸汽和氧氣構(gòu)成的氣化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述氣化劑從焦?fàn)t炭化室的焦?fàn)t機(jī)側(cè)和焦側(cè)分別向其內(nèi)輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述氣化劑中水蒸氣和氧氣的摩爾比為I: O. 5 1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述氣化劑的添加體積是焦?fàn)t發(fā)生煤氣體積的O — 20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述焦?fàn)t炭化室內(nèi)的焦餅溫度達(dá)到600°C時(shí)再向其內(nèi)通入氣化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)整焦?fàn)t炭化室中煤氣氫碳比的方法包括以下步驟在煉焦過程中向焦?fàn)t炭化室內(nèi)添加由水蒸汽和氧氣構(gòu)成的氣化劑。該方法可增加焦?fàn)t煤氣中CO和CO2的含量，調(diào)整了焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化制甲醇和焦?fàn)t煤氣甲烷化制天燃?xì)夤に嚨臍涮急壤?，解決了焦?fàn)t煤氣制甲醇和天燃?xì)鈿涮急炔蛔愕膯栴}，即有效地利用了焦?fàn)t煤氣中的氫資源，同時(shí)也大大增加了甲醇和天燃?xì)猱a(chǎn)量，降低了空氣污染。
文檔編號(hào)C10J3/60GK102839005SQ201210333799
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者王迎春 申請(qǐng)人:王迎春