專利名稱：煤(焦)常壓連續(xù)富氧空氣造氣工藝技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是利用煤(無煙煤)、焦為原料，采用廉價富氧空氣，以連續(xù)方式制取半水煤氣(水煤氣)。
我國中小型化肥廠合成氨生產(chǎn)長期以來一直沿用常壓固定間歇式氣化工藝。1990年產(chǎn)量分別達到468萬噸、890萬噸(以N計)。無煙煤、焦炭是我國目前中小型合成氨廠生產(chǎn)的主要原料，造氣工序是合成氨生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，這個過程40年來都是采用美國U.G.I固定層間歇式氣化爐。該型氣化爐在我國已有數(shù)千臺之多(國外早已廢棄)，它存在以下主要缺點1)氣化操作采用間歇方式，生產(chǎn)能力低，消耗高。
2)氣化劑通過氣化爐的流速較高，又有上、下吹交替進行制氣，因此，對原料粒度要求較高(焦炭25-75m/m;無煙煤50～100m/m)。
3)流程長，設備結構復雜，各臺爐系統(tǒng)都有各自的水壓閥門控制系統(tǒng)，不能實現(xiàn)集中控制。
當今國內(nèi)外合成氨(煤氣化)生產(chǎn)已無采用加壓(常壓)連續(xù)氣化無煙煤的固定層氣化技術，只有加壓連續(xù)氣化煙煤制作合成氣體的固定層氣化技術，如德國魯奇(Lurge)爐，英國熔渣(Slagging)爐等，但這些氣化技術都存在對煙煤質量要求高，煤氣凈化技術復雜，投資和生產(chǎn)成本高，對環(huán)境造成污染等，不適合我國國情，而難以廣泛應用。本發(fā)明的目的是提供一種熱效率較高，節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)能力，易于實現(xiàn)集中控制，生產(chǎn)成本低，利用原設備稍加改造，投資少、又能提高原燃料利用率的連續(xù)式氣化工藝。
本發(fā)明是按如下方式實現(xiàn)的本發(fā)明利用加料機將原料加入氣化爐的頂部(可以使用8～25m/m的焦粒料)，依次進入干燥層、干餾層、還原層、氧化層，然后排出灰渣;含富氧的空氣和蒸汽按比例作為氣化劑從氣化爐底部連續(xù)通入，首先在氧化層進行以下化學反應
以上熱氣體進入還層再進行下列反應
本發(fā)明所用富氧空氣系來自非深冷法空分裝置(例如變壓吸附法、膜分離法或其他方法)。因此成本較為低廉。
富氧空氣中，氧的濃度是控制在40-60%;制取的半水煤氣具有如下組成V% CO2O2CO H2CH4N211～13 0.05～0.2 40～42 24～28 0.1～0.3 20.5～23每噸合成氨焦炭(折84%固定炭)消耗～1250kg每噸合成氨純氧(折100%氧)消耗～490標米3本發(fā)明從氣化爐制取的半水煤氣溫度約為650～700℃，直接進入廢熱鍋爐付產(chǎn)1.5～4.0兆帕壓力的過熱蒸汽(溫度約380℃)，可以實現(xiàn)本系統(tǒng)蒸汽自給有余。從廢熱鍋爐出口的氣體溫度約220℃，經(jīng)洗滌塔凈化降溫后，直接送往變換工序。本發(fā)明由于氣化效率提高，爐底排出灰渣中含碳量可以降低至＜6%。利用本發(fā)明對以煤(焦)為原料的中小型合成氨廠進行技術改造時，只需保留原U.G.I煤氣爐，廢熱鍋爐，洗滌塔，其余如燃燒室，水封柱，三通閥，液壓控制閥等均可取消，大大簡化流程，甚至可實現(xiàn)無氣柜操作。
本發(fā)明的附圖有

圖1 工藝流程2 連續(xù)氣化爐原理圖
權利要求
1.無煙煤、焦炭是我國目前中小型合成氨工廠生產(chǎn)的主要原料。造氣工序是合成氨生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)。該過程長期采用間歇式氣化工藝生產(chǎn)，單臺爐系統(tǒng)生產(chǎn)能力低、消耗高、流程長、難于實現(xiàn)集中控制。針對上述缺點，本發(fā)明采用常壓連續(xù)式富氧空氣造氣技術生產(chǎn)半水煤氣(水煤氣)。其主要原理及過程是利用原U.G.I型氣化爐經(jīng)改進，將原料從爐頂加入，氣化劑采用蒸汽、富氧空氣(制水煤氣則加氧氣)，在爐內(nèi)連續(xù)進行下述反應1)在氧化層2)在還原層經(jīng)反應后的半水煤氣(水煤氣)溫度約為650～700℃直接進入廢熱鍋爐付產(chǎn)熱蒸汽回收熱量；蒸汽壓力可根據(jù)用戶自行選擇，其壓力等級為1.5～4.0MPa，過熱溫度約為220℃，直接進入洗滌塔凈化降溫，然后送往后續(xù)工段。連續(xù)式氣化工藝制取的半水煤氣具有如下組成，可以滿足制造合成氨工藝的要求V% CO2O2CO H2CH4N211～13 0.05～0.2 40～42 24～28 0.1～0.3 20.5～23
2.根據(jù)權利要求1所述的常壓連續(xù)式富氧空氣造氣工藝其特點是氧氣在富氧空氣中的含量為40～60%(體積比)。氧氣來自廉價的非深冷法空分裝置(例如變壓吸附法、膜分離以及其他方法)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的常壓連續(xù)式富氧空氣造氣工藝其流程(見說明書圖1)是原燃料(無煙煤、焦)經(jīng)加料機從爐頂加入，氣化劑(蒸汽、富氧空氣)從爐之底部送入，制取的半水煤氣直接進入廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)熱回收后的半水煤氣再經(jīng)洗滌塔降溫除塵后送往變換工序。來自非深冷法空分裝置(用變壓吸附法、膜分離法或其他方法)的富氧在空氣鼓幾機之前同空氣相混合進行升壓，然后同蒸汽一道加入氣化爐。
4.根據(jù)權利要求1-3所述的工藝特點，本發(fā)明的主要設備-連續(xù)富氧空氣氣化爐是在原U.G.I型間歇式固定層煤氣爐經(jīng)改造后實現(xiàn)的。加料機可以滿足連續(xù)氣化給料、密封、實現(xiàn)安全生產(chǎn)
5.根據(jù)權利要求1-4所述，常壓連續(xù)富氧空氣氣化爐系統(tǒng)系同變壓吸附裝置或膜分離裝置以及其他制氧新技術裝置聯(lián)成一體來實現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明是以無煙煤、焦炭為原料，利用原U.G.I型間歇式固定層煤氣爐經(jīng)改進，采用連續(xù)式富氧空氣造氣技術；用非深冷法空分裝置提供氧氣，所制取的半水煤氣供合成氨使用。本發(fā)明具有提高生產(chǎn)能力、節(jié)能、降耗、實現(xiàn)集中控制、成本低、利用原設備改造投資少等特點，特別適用于我國中小型氮肥工廠的節(jié)能技術改造，提高經(jīng)濟效益。
文檔編號C10J3/06GK1092799SQ9311091
公開日1994年9月28日 申請日期1993年3月23日 優(yōu)先權日1993年3月23日
發(fā)明者金群英, 羅思訓, 林孟軍 申請人:四川蜀華化工新技術開發(fā)有限公司