一種褐煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種褐煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半焦俗稱蘭炭，一般為泥煤、褐煤和高揮發(fā)分的煙煤經(jīng)低溫干餾得到的固體產(chǎn)物，半焦產(chǎn)業(yè)在中國經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已經(jīng)形成了以煤干餾為基礎(chǔ)包括金屬鎂，鐵合金，化月巴，電石和發(fā)電等高載能工業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈。然而目前半焦產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)集中較低，企業(yè)布局分散，缺乏同步配套資源綜合利用。
[0003]近年來我國煤化工飛速發(fā)展，煙煤，無煙煤等優(yōu)質(zhì)資源已被大量利用，走向枯竭是必然趨勢。我國的褐煤資源豐富，已探明的保有儲(chǔ)量達(dá)1303億噸，約占全國煤炭儲(chǔ)量的17%，在我國煤炭資源中占有重要地位。發(fā)展褐煤氣化，褐煤提質(zhì)、拓展褐煤開發(fā)利用空間是當(dāng)前我國節(jié)能技術(shù)政策優(yōu)先發(fā)展的方向之一
[0004]半焦過程分別為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，煤制半焦系統(tǒng)干餾爐需要消耗大量煤燃燒煙氣做熱源，大量的CO2和污染物排放，系統(tǒng)復(fù)雜，投資高。煤制氣過程中，氣化產(chǎn)生的高溫合成氣需要進(jìn)行除塵降溫后送入下游工段，存在熱量回收不充分，能量損失較大。
[0005]專利CN103421546A提出了一種煤干餾過程和碳材料氣化過程的組合工藝，將半焦低壓干餾爐和半焦制氣低壓氣化爐串聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)了集成化的節(jié)能。然而，煤氣化需采用兩種操作條件的氣化爐系統(tǒng)，需分別產(chǎn)生常溫氣化氣和高溫煤氣，系統(tǒng)配置較復(fù)雜。此外，干餾爐所產(chǎn)變焦又進(jìn)入氣化爐制氣，減少了半焦產(chǎn)量。
[0006]本發(fā)明提出一種褐煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝，將煤氣化氣化爐和煤制半焦干餾爐串聯(lián)使用，煤炭在氣化爐中氣化后產(chǎn)生的高溫合成氣直接進(jìn)入干餾爐作為干餾載熱氣體，與煤炭在干餾爐中充分接觸，合成氣中的H2O與CO2與熱碳接觸進(jìn)一步反應(yīng)，提高了合成氣中的有效氣成分，煤炭熱解干餾提質(zhì)得到半焦產(chǎn)品、煤焦油和干餾煤氣。半焦產(chǎn)品從干餾爐底部采出，煤焦油，干餾煤氣與合成氣混合物從干餾爐頂部采出，冷卻分離出煤焦油產(chǎn)品及合成氣產(chǎn)品。
[0007]本新工藝的開發(fā)很好解決低階煤的利用，將會(huì)對(duì)以褐煤為原料大宗化工產(chǎn)品的生產(chǎn)起到促進(jìn)作用。生產(chǎn)的合成氣與單純的褐煤氣化制氣工藝相比，有效氣成分更高，能夠降低傳統(tǒng)煤氣化工藝中的CO2排放比例，整個(gè)工藝流程熱量充分利用，能量利用效率高，符合國家綠色能源發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出一種褐煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝，將煤氣化氣化爐和煤制半焦干餾爐串聯(lián)使用，煤炭在氣化爐中氣化后產(chǎn)生的高溫合成氣直接進(jìn)入干餾爐作為干餾載熱氣體，與煤炭在干餾爐中充分接觸，合成氣中的H2O與CO2與熱碳材料接觸進(jìn)一步反應(yīng)，提高了合成氣中的有效氣成分，煤炭熱解干餾提質(zhì)得到半焦產(chǎn)品、煤焦油和干餾煤氣。半焦產(chǎn)品從干餾爐底部采出，煤焦油，干餾煤氣與合成氣混合物從干餾爐頂部采出，冷卻分離出煤焦油產(chǎn)品及合成氣產(chǎn)品，采用的具體技術(shù)方案如下:
[0009]—種褐煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝，包括如下步驟:
[0010]步驟I:原料煤分為兩部分，一部分進(jìn)入氣化爐，一部分進(jìn)入干餾爐；
[0011]步驟2:進(jìn)入氣化爐的原料煤和氧化劑以及部分蒸汽在氣化爐中進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生高溫合成氣；
[0012]步驟3:步驟2產(chǎn)生的高溫合成氣通過氣化爐和干餾爐之間的連通管直接進(jìn)入干餾爐，原料煤在干餾爐中被合成氣干餾分解出煤焦油、干餾煤氣和半焦，此過程中高溫合成氣中的H2O與CO2與熱碳材料接觸進(jìn)一步反應(yīng)，生成H2，CO，有效的增加合成氣中有效氣組成，并且降低合成氣中CO2含量，減小下游工段CO2排放量，而半焦通過半焦鈍化冷卻裝置冷卻；
[0013]步驟4:步驟3中獲得的煤焦油、干餾煤氣以及進(jìn)入的合成氣從干餾爐排出進(jìn)入旋風(fēng)分離裝置，分離掉固體顆粒物質(zhì)及細(xì)灰后進(jìn)入油氣分離裝置，將煤焦油與合成氣和干餾煤氣分離，氣化爐合高溫成氣直接進(jìn)入干餾爐，氣化爐不需要進(jìn)行除塵，而氣化爐產(chǎn)生的高溫合成氣在干餾爐中產(chǎn)生的煤焦油、干餾煤氣經(jīng)過旋風(fēng)分離及油氣分離后，相比于傳統(tǒng)的煤氣化裝置，合成氣組成中有效氣含量高，而干餾爐出口旋風(fēng)分離裝置，有效的降低合成氣及煤焦油中的固體顆粒，使最終產(chǎn)品氣及煤焦油中含塵量降低；
[0014]步驟5:步驟4中分離出的固體顆粒物質(zhì)及細(xì)灰返回氣化爐循環(huán)反應(yīng)，步驟4旋風(fēng)分離裝置分離下來的未反應(yīng)完全的固體顆粒返回氣化爐進(jìn)行氣化，可以有效的提高裝置整體碳回收及轉(zhuǎn)化率。
[0015]所述步驟I原料煤進(jìn)入干餾爐前需進(jìn)行干燥，并且是否需要進(jìn)行干燥是根據(jù)原料煤水分含量決定的，該預(yù)干燥工藝可以降低干餾爐能耗，使干餾效率更高，干燥熱源來源于半焦鈍化冷卻裝置或油氣分離裝置所副產(chǎn)蒸汽。
[0016]氣化爐壓力可根據(jù)所需合成氣及煤焦油成分要求不同而進(jìn)行調(diào)節(jié)，氣化爐氣化壓力控制在常壓-4.0MPaG，氣化爐可以根據(jù)干餾爐所需溫度通過氣化爐反應(yīng)氧氣/空氣及蒸汽量進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足干餾爐熱源氣的溫度要求，氣化爐出口溫度一般控制在700-1100°C。
[0017]根據(jù)干餾原料煤粒徑大小，干餾爐可采用下出料式干餾爐或上出料式干餾爐，粒徑小的原料煤采用上出料式干餾爐，粒徑大的原料煤采用下出料式干餾爐。
[0018]干餾爐操作壓力也可根據(jù)所需合成氣及煤焦油成分要求不同而進(jìn)行調(diào)節(jié)，干餾爐干餾壓力控制在常壓-4.0MPaG。
[0019]步驟I所述原料煤為褐煤、煙煤、無煙煤中的一種或幾種。
[0020]所述半焦鈍化冷卻裝置，采用惰性氣體對(duì)半焦進(jìn)行鈍化冷卻。所述惰性氣體通過余熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽排出熱量后，循環(huán)對(duì)半焦進(jìn)行鈍化冷卻。
[0021]步驟2所述氧化劑是氧氣或者空氣，且最好采用氧氣，可以有效的減小氣化及干餾裝置大小，產(chǎn)品合成氣有效氣含量高。
[0022]步驟2所述氣化反應(yīng)可采用流化床、固定床或氣流床氣化方式進(jìn)行。
[0023]本工藝所產(chǎn)產(chǎn)品合成氣可進(jìn)行化工產(chǎn)品的合成，通常用于甲醇，合成天然氣，合成油，合成氨等。
[0024]本發(fā)明有益效果是:本發(fā)明很好的解決了低階煤的利用，將會(huì)對(duì)以褐煤為原料大宗化工產(chǎn)品的生產(chǎn)起到促進(jìn)作用。生產(chǎn)的合成氣與單純的褐煤氣化制氣工藝相比，有效氣成分更高，能夠降低傳統(tǒng)煤氣化工藝中的CO2排放比例，整個(gè)工藝流程熱量充分利用，能量利用效率高，符合國家綠色能源發(fā)展方向。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述半焦下出料式煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝流程圖
[0026]圖2為本發(fā)明所述半焦上出料式煤氣化制氣及干餾提質(zhì)耦合工藝流程圖
[0027]圖例說明:1、氣化爐，2、上出料式干餾爐或下出料式干餾爐，3、旋風(fēng)分離裝置，4、油氣分離裝置，5、干燥裝置，6、半焦鈍化冷卻裝置，7、余熱鍋爐
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