CN101955799B - 粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法 - Google Patents

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Abstract

一种粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法，由预热半焦粉、干燥粉煤、粉煤一级热解、粉煤二级热解、半焦粉加热、部分半焦粉气化、粉焦锅炉生产水蒸气步骤组成。本发明将粉煤制备成煤焦油、煤气、水蒸气，实现了粉煤的综合利用，节约了能源，降低了生产成本，产物煤焦油经深加工后可生产苯、萘、蒽等类精细化工产品，煤焦油进一步加氢可生产汽油、柴油和燃料油等石油系列产品；产物煤气可用于生产合成氨和合成甲醇，也可作为清洁燃料用于发电、工业锅炉和民用；副产物灰渣可用于生产建筑材料。

Description

粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到一种粉煤制备煤焦油、煤气、水蒸气的梯级方法。
背景技术
煤在世界能源构成中占有重要的地位，我国石油、天然气资源不够丰富，但煤炭资源较为充足，因此在能源消耗结构中，煤炭资源始终占有较大的比重(70％左右)，并且在今后很长一段时间内不会改变。
近些年来，国内外在发展煤化工过程中，将煤炭进行多级综合利用技术，作为实现能源可持续发展的关键。当今对煤炭进行多级利用的主要方法是：(1)以煤热解为基础热电气多联产技术；(2)以煤部分气化为基础的热电气多联产技术；(3)以煤完全气化为基础的热电气多联产技术。上述三种技术，虽然各有其特点，但侧重点为发电，使煤炭的多级利用受到一定的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将煤热解、部分气化技术进行偶合，工艺过程简单、效率高、能耗低的粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法。
解决上述技术问题采用的技术方案是由下述步骤组成：
A.预热半焦粉
运转时用加热炉加热产生的热烟气从加热提升管底部将进入加热提升管粒径小于1mm的半焦粉进行循环加热，使其达到燃点，关闭加热炉，再用空气和循环烟气以8～15米/秒从加热提升管底部进入继续加热半焦粉，空气与循环烟气的体积比为1∶2～3。
B.干燥粉煤
粒径小于1mm的粉煤从气流干燥管的下部侧壁进入，500～550℃的循环烟气以8～15米/秒的流速从气流干燥管的底部进入，对气流干燥管的粉煤进行气流干燥，气固分离，烟气从气流干燥管顶部排出，干燥后的粉煤通过管道进入一级气流热解管。
C.粉煤一级热解
通入流速为8～15米/秒的煤气将加热提升管的900～950℃半焦粉吹入一级气流热解管，粉煤与半焦粉的质量比为1∶1.5～2.5，热解温度为510～550℃，粉煤转化为半焦粉、荒煤气，气固分离，半焦粉进入二级气流热解管。荒煤气从一级气流热解管顶部排出进入荒煤气净化装置，在荒煤气净化装置内，荒煤气分离出煤焦油、煤气，煤焦油从底部经管道输出，一部分煤气经换热器换热到450～500℃循环利用、另一部分作为产品气输出。
D.粉煤二级热解
流速为8～15米/秒的循环煤气将加热提升管的900～950℃半焦粉吹入二级气流热解管，510～550℃的半焦粉与900～950℃的半焦粉的质量比为1∶1～2，热解温度为700～750℃，半焦粉进一步热解，气固分离为荒煤气和半焦粉，产生的荒煤气从顶部排出进入荒煤气净化装置，分离出煤焦油、煤气，煤气与一级热解产生的煤气混合后一部分煤气经管道输出到换热器换热为450～500℃循环利用、另一部分煤气作为产品气输出，半焦粉进入加热提升管。
E.半焦粉加热
二级气流热解生成的750～800℃半焦粉通过加热提升管侧壁进入加热提升管，流速为8～15米/秒的空气和500～550℃的循环烟气从加热提升管的底部进入，空气与烟气的体积比为1∶2～3，8％～12％的半焦粉燃烧加热其余的半焦粉，烟气和半焦粉达到900～950℃，气固分离，900～950℃烟气作为循环烟气从加热提升管的顶部排出进入换热器，在换热器内与30～50℃循环煤气换热，900～950℃烟气降为500～550℃，循环煤气由30～50℃升高到450～500℃，500～550℃循环烟气进入气流干燥管，450～500℃循环煤气一部分进入一级气流热解管、另一部分进入二级气流热解管；900～950℃半焦粉一部分作为循环半焦粉分别进入一级气流热解管和二级气流热解管循环利用、另一部分进入部分气化管。
F.部分半焦粉气化
氧气和水蒸气以流速为8～15米/秒进入部分气化管，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.5～0.8，对进入部分气化管的半焦粉提升，质量为10％～40％的半焦粉气化反应，气化反应温度为950～1000℃，得到水煤气和温度为900～950℃的半焦粉；水煤气从部分气化管顶部排出经管道进入废热锅炉，废热锅炉将进入的水汽化为水蒸气，水煤气从废热锅炉顶部排出并与荒煤气净化装置排出的净化煤气混合形成混合煤气回收利用，水蒸气从废热锅炉侧面排出。
G.粉焦锅炉生产水蒸气
气化后的900～950℃半焦粉进入粉焦锅炉，通入空气助燃，加热进入粉焦锅炉的水，产生水蒸气与灰渣，水蒸气一部分与从废热锅炉排出的水蒸气混合并进入部分气化管利用，另一部分直接排出，灰渣从粉焦锅炉下部排出。
在本发明的预热半焦粉步骤A中，空气与循环烟气的最佳体积比为1∶2.5；在粉煤一级热解步骤C中，粉煤与半焦粉的最佳质量比为1∶2；在粉煤二级热解步骤D中，510～550℃的半焦粉与900～950℃的半焦粉的最佳质量比为1∶1.5；在半焦粉加热步骤E中，空气与烟气的最佳体积比为1∶2.5，最佳质量为10％的半焦粉燃烧加热其余的半焦粉；在部分半焦粉气化步骤F中，水蒸气与氧气的最佳体积比为1∶0.65，对进入部分气化管的半焦粉提升，最佳质量为10％的半焦粉气化反应。
本发明将粉煤制备成煤焦油、煤气、水蒸气，实现了粉煤的综合利用，节约了能源，降低了生产成本，产物煤焦油经深加工后可生产苯、萘、蒽等类精细化工产品，煤焦油进一步加氢可生产汽油、柴油和燃料油等石油系列产品；产物煤气可用于生产合成氨和合成甲醇，也可作为清洁燃料用于发电、工业锅炉和民用；副产物灰渣可用于生产建筑材料。
附图说明
图1是粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
本实施例的粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法步骤如下：
A.预热半焦粉
运转时用加热炉9加热产生的热烟气从加热提升管5底部将进入加热提升管5粒径小于1mm的半焦粉循环加热，使其达到燃点，关闭加热炉9，再用空气和循环烟气以8～15米/秒从加热提升管5底部进入继续加热半焦粉，空气与循环烟气的体积比为1∶2.5。
B.干燥粉煤
粒径小于1mm的粉煤从气流干燥管1的下部侧壁进入，500～550℃的循环烟气以8～15米/秒的流速从气流干燥管1的底部进入，对气流干燥管1的粉煤进行气流干燥，气固分离，烟气从气流干燥管1顶部排出，干燥后的粉煤通过管道进入一级气流热解管2。
C.粉煤一级热解
通入流速为8～15米/秒的煤气将加热提升管5的900～950℃半焦粉吹入一级气流热解管2，粉煤与半焦粉的质量比为1∶2，热解温度为510～550℃，粉煤转化为半焦粉、荒煤气，气固分离，半焦粉进入二级气流热解管4。荒煤气从一级气流热解管2顶部排出进入荒煤气净化装置3，在荒煤气净化装置3内，荒煤气分离出煤焦油、煤气，煤焦油从底部经管道输出，一部分煤气经换热器10换热到450～500℃循环利用、另一部分作为产品气输出。
D.粉煤二级热解
流速为8～15米/秒的循环煤气将加热提升管5的900～950℃半焦粉吹入二级气流热解管4，510～550℃的半焦粉与900～950℃的半焦粉的质量比为1∶1.5，热解温度为700～750℃，半焦粉进一步热解，气固分离为荒煤气和半焦粉，产生的荒煤气从顶部排出进入荒煤气净化装置3，分离出煤焦油、煤气，煤气与一级热解产生的煤气混合后一部分煤气经管道输出到换热器10换热为450～500℃循环利用、另一部分煤气作为产品气输出，半焦粉进入加热提升管5。
E.半焦粉加热
二级气流热解生成的750～800℃半焦粉通过加热提升管5侧壁进入加热提升管5，流速为8～15米/秒的空气和500～550℃的循环烟气从加热提升管5的底部进入，空气与烟气的体积比为1∶2.5，10％的半焦粉燃烧加热其余的半焦粉，烟气和半焦粉达到900～950℃，气固分离，900～950℃烟气作为循环烟气从加热提升管5的顶部排出进入换热器10，在换热器10内与30～50℃循环煤气换热，900～950℃烟气降为500～550℃，循环煤气由30～50℃升高到450～500℃，500～550℃循环烟气进入气流干燥管1，450～500℃循环煤气一部分进入一级气流热解管2、另一部分进入二级气流热解管4。900～950℃半焦粉一部分作为循环半焦粉分别进入一级气流热解管2和二级气流热解管4循环利用、另一部分进入部分气化管7。
F.部分半焦粉气化
氧气和水蒸气以流速为8～15米/秒进入部分气化管7，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.65，对进入部分气化管7的半焦粉提升，质量为25％的半焦粉气化反应，气化反应温度为950～1000℃，得到水煤气和温度为900～950℃的半焦粉；水煤气从部分气化管7顶部排出经管道进入废热锅炉6，废热锅炉6将进入的水汽化为水蒸气，水煤气从废热锅炉6顶部排出并与荒煤气净化装置3排出的净化煤气混合形成混合煤气回收利用，水蒸气从废热锅炉6侧面排出。
G.粉焦锅炉生产水蒸气
气化后的900～950℃半焦粉进入粉焦锅炉8，通入空气助燃，加热进入粉焦锅炉8的水，产生水蒸气与灰渣，水蒸气一部分与从废热锅炉6排出的水蒸气混合并进入部分气化管7利用，另一部分直接排出，灰渣从粉焦锅炉8下部排出。
实施例2
本实施例的粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法步骤如下：
在本发明的预热半焦粉步骤A中，空气与循环烟气的体积比为1∶2，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在粉煤一级热解步骤3中，粉煤与半焦粉的质量比为1∶1.5，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在粉煤二级热解步骤D中，510～550℃的半焦粉与900～950℃的半焦粉的质量比为1∶1，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在半焦粉加热步骤E中，空气与烟气的体积比为1∶2，8％的半焦粉燃烧加热其余的半焦粉，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在部分半焦粉气化步骤F中，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.5，对进入部分气化管7的半焦粉提升，质量为10％的半焦粉气化反应，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同。制备成煤焦油、煤气、水蒸气。
实施例3
本实施例的粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法步骤如下：
在本发明的预热半焦粉步骤A中，空气与循环烟气的体积比为1∶3，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在粉煤一级热解步骤C中，粉煤与半焦粉的质量比为1∶2.5，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在粉煤二级热解步骤D中，510～550℃的半焦粉与900～950℃的半焦粉的质量比为1∶2，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在半焦粉加热步骤E中，空气与烟气的体积比为1∶3，12％的半焦粉燃烧加热其余的半焦粉，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。在部分半焦粉气化步骤F中，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.8，对进入部分气化管7的半焦粉提升，质量为40％的半焦粉气化反应，该步骤中的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同。制备成煤焦油、煤气、水蒸气。

Claims (1)

1.一种粉煤综合利用制备煤焦油、煤气、水蒸气的方法，其特征在于它由下述步骤组成：
A.预热半焦粉
运转时用加热炉(9)加热产生的热烟气从加热提升管(5)底部将进入加热提升管(5)粒径小于1mm的半焦粉进行循环加热，使其达到燃点，关闭加热炉(9)，再用空气和循环烟气以8～15米/秒从加热提升管(5)底部进入继续加热半焦粉，空气与循环烟气的体积比为1∶2～3；
B.干燥粉煤
粒径小于1mm的粉煤从气流干燥管(1)的下部侧壁进入，500～550℃的循环烟气以8～15米/秒的流速从气流干燥管(1)的底部进入，对气流干燥管(1)的粉煤进行气流干燥，气固分离，烟气从气流干燥管(1)顶部排出，干燥后的粉煤通过管道进入一级气流热解管(2)；
C.粉煤一级热解
通入流速为8～15米/秒的煤气将加热提升管(5)的900～950℃半焦粉吹入一级气流热解管(2)，粉煤与半焦粉的质量比为1∶1.5～2.5，热解温度为510～550℃，粉煤转化为半焦粉、荒煤气，气固分离，半焦粉进入二级气流热解管(4)；荒煤气从一级气流热解管(2)顶部排出进入荒煤气净化装置(3)，在荒煤气净化装置(3)内，荒煤气分离出煤焦油、煤气，煤焦油从底部经管道输出，一部分煤气经换热器(10)换热到450～500℃循环利用、另一部分作为产品气输出；
D.粉煤二级热解
流速为8～15米/秒的循环煤气将加热提升管(5)的900～950℃半焦粉吹入二级气流热解管(4)，510～550℃的半焦粉与900～950℃的半焦粉的质量比为1∶1～2，热解温度为700～750℃，半焦粉进一步热解，气固分离为荒煤气和半焦粉，产生的荒煤气从顶部排出进入荒煤气净化装置(3)，分离出煤焦油、煤气，煤气与一级热解产生的煤气混合后一部分煤气经管道输出到换热器(10)换热为450～500℃循环利用、另一部分煤气作为产品气输出，半焦粉进入加热提升管(5)；
E.半焦粉加热
二级气流热解生成的750～800℃半焦粉通过加热提升管(5)侧壁进入加热提升管(5)，流速为8～15米/秒的空气和500～550℃的循环烟气从加热提升管(5)的底部进入，空气与烟气的体积比为1∶2～3，质量为8％～12％的半焦粉燃烧加热其余的半焦粉，烟气和半焦粉达到900～950℃，气固分离，900～950℃烟气作为循环烟气从加热提升管(5)的顶部排出进入换热器(10)，在换热器(10)内与30～50℃循环煤气换热，900～950℃烟气降为500～550℃，循环煤气由30～50℃升高到450～500℃，500～550℃循环烟气进入气流干燥管(1)，450～500℃循环煤气一部分进入一级气流热解管(2)、另一部分进入二级气流热解管(4)；900～950℃半焦粉一部分作为循环半焦粉分别进入一级气流热解管(2)和二级气流热解管(4)循环利用、另一部分进入部分气化管(7)；
F.部分半焦粉气化
氧气和水蒸气以流速为8～15米/秒进入部分气化管(7)，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.5～0.8，对进入部分气化管(7)的半焦粉提升，质量为10％～40％的半焦粉气化反应，气化反应温度为950～1000℃，得到水煤气和温度为900～950℃的半焦粉；水煤气从部分气化管(7)顶部排出经管道进入废热锅炉(6)，废热锅炉(6)将进入的水汽化为水蒸气，水煤气从废热锅炉(6)顶部排出并与荒煤气净化装置(3)排出的净化煤气混合形成混合煤气回收利用，水蒸气从废热锅炉(6)侧面排出；
G.粉焦锅炉生产水蒸气
气化后的900～950℃半焦粉进入粉焦锅炉(8)，通入空气助燃，加热进入粉焦锅炉(8)的水，产生水蒸气与灰渣，水蒸气一部分与从废热锅炉(6)排出的水蒸气混合并进入部分气化管(7)利用，另一部分直接排出，灰渣从粉焦锅炉(8)下部排出。
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