CN102061182B - 煤加氢热解与气化耦合的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤加氢热解与气化耦合的方法，首先将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热***内进行干燥和预热，干燥和预热后的原料煤60％-80％进入煤加氢热解炉进行加氢热解，热解气相产物进入热解煤气净化分离***进行分离；煤加氢热解炉生产的半焦全部进入焦加氢气化炉进行加氢气化，气化气相产物进入气化煤气净化分离***；干燥和预热后的原料煤20％-40％与来自所述焦加氢气化炉的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器进行气化反应。将煤加氢热解、半焦加氢气化和焦粒制氢相结合，有效提高了焦油产率和轻组分含量，同时可以获得富甲烷热解煤气和气化煤气以及高附加值的萘、苯、酚等煤化工产品。

Description

煤加氢热解与气化耦合的方法
技术领域
本发明涉及一种煤炭资源综合利用技术，尤其涉及一种煤加氢热解与气化耦合的方法。
背景技术
进入21世纪，随着经济的高速增长，对化工原料的需求也急剧增加，在化工原料结构中，煤炭占一半以上，“发展煤化工，开发和推广洁净煤技术”已经成为产业界和学术界的共识。为了实现煤炭资源的分级高效利用，学术界提出了“煤拔头”的工艺设想，充分在煤中提取气体、液体燃料和精细化学品。
现有技术中，煤热解技术的焦油产率较低，并且轻组分含量较少；煤的快速加氢热解技术能够提高焦油产率，同时得到富甲烷的高热值煤气，但是原料煤中仍有一部分碳以低附加值的半焦形式存在，原料总碳利用率较低。煤气化技术可以通过选择不同的气化剂来获得气体组分不同的合成气，但就特定气化介质而言，其合成气组分比较单一，同时也无法提取萘、苯、酚等更有价值的煤化工产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤加氢热解与气化耦合的方法，该方法将煤加氢热解、半焦加氢气化和焦粒制氢相结合，充分在煤中提取气体、液体燃料和精细化学品，综合了煤热解技术和煤气化技术的优点，有效提高了焦油产率和轻组分含量，同时可以获得富甲烷热解煤气和气化煤气以及高附加值的萘、苯、酚等煤化工产品。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的煤加氢热解与气化耦合的方法，包括以下次序的工艺步骤：
A、将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热***内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为250-350℃；
干燥和预热后的原料煤60％-80％进入煤加氢热解炉，在压力1.0-3.0MPa和温度550-680℃条件下进行加氢热解，热解气相产物进入热解煤气净化分离***进行分离，分离后的产品包括：富甲烷热解煤气、焦油、萘、苯、酚等；
B、所述煤加氢热解炉生产的半焦全部进入焦加氢气化炉，在压力1.0-3.0MPa和温度327-427℃条件下进行加氢气化，气化气相产物进入气化煤气净化分离***，分离出富含甲烷的气化煤气；
C、干燥和预热后的原料煤20％-40％与来自所述焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力1.0-3.0MPa和温度900-1500℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为所述煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣***内完成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的煤加氢热解与气化耦合的方法，由于将煤加氢热解、半焦加氢气化和焦粒制氢相结合，能充分在煤中提取气体、液体燃料和精细化学品，综合煤热解技术和煤气化技术的优点，有效提高了焦油产率和轻组分含量，同时可以获得富甲烷热解煤气和气化煤气以及高附加值的萘、苯、酚等煤化工产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明煤加氢热解与气化耦合的方法的工艺流程图。
图中：1、煤干燥预热***，2、煤加氢热解炉，3、焦加氢气化炉，4、富氢发生器，5、热解煤气净化分离***，6、气化煤气净化***，7、除渣***。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明的煤加氢热解与气化耦合的方法，其较佳的具体实施方式如图1所示，包括以下次序的工艺步骤：
A、将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热***内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为250-350℃；
干燥和预热后的原料煤60％-80％进入煤加氢热解炉，在压力1.0-3.0MPa和温度550-680℃条件下进行加氢热解，热解气相产物进入热解煤气净化分离***进行分离，分离后的产品包括：富甲烷热解煤气、焦油、萘、苯、酚等；
B、所述煤加氢热解炉生产的半焦全部进入焦加氢气化炉，在压力1.0-3.0MPa和温度327-427℃条件下进行加氢气化，气化气相产物进入气化煤气净化分离***，分离出富含甲烷的气化煤气；
C、干燥和预热后的原料煤20％-40％与来自所述焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力1.0-3.0MPa和温度900-1500℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为所述煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣***内完成。
所述的煤加氢热解炉为流化床反应器，流化反应气体是由一部分净化后的热解煤气和来自富氢发生器的富氢气体组成；
所述的焦加氢气化炉为流化床反应器，流化反应气体为一部分净化后的热解煤气；
所述的富氢发生器为旋流床反应器。
本发明将煤加氢热解、半焦加氢气化和焦粒制氢相结合，充分在煤中提取气体、液体燃料和精细化学品，综合了煤热解技术和煤气化技术的优点，有效提高了焦油产率和轻组分含量，同时可以获得富甲烷热解煤气和气化煤气以及高附加值的萘、苯、酚等煤化工产品。
具体实施例：
以煤处理量2t/h的生产规模为例，原料煤的提质前后的工业分析见表1。平均粒度0.6mm的原料煤在煤干燥预热***(1)内进行干燥和预热后，预热温度为270℃，其中60％的原料煤先进入煤加氢热解炉(2)，在压力1.0MPa和温度600℃条件下进行加氢热解，热解气相产物进入热解煤气净化分离***(5)进行净化分离，其中热解煤气产率19.68％(含甲烷气体52％)、焦油产率14.63％、萘、苯、酚等产率4％；固体产物半焦全部进入焦加氢气化炉(3)，在压力1.0和温度327℃条件下进行加氢气化，气化气相产物进入气化煤气净化***(6)，净化后的气化煤气组分见表2；焦加氢气化炉(3)气化后剩余的焦粒与40％的原料煤在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器(4)，在压力1.0和温度1000℃条件下进一步气化反应，生产的富氢气体组分见表3，其灰渣处理在除渣***(7)内完成。
表1原料煤提质前后工业分析结果(％)
  序号   名称   脱水前比率/％   脱水后比率/％
  1   全水分/Mt   17.9   2.5
  2   空干基水分/Mad   9.45
  3   收到基灰分/Aar   9.05   10.75
  4   收到基挥发份/Var   29.40   34.91
  5   收到基固定炭/FCar   43.65   51.84
  低位热值/Qnet，ar   21.35MJ/kg   25.24MJ/kg
表2加氢气化炉生产的气化煤气组分
  序号   化学名称   含量％(v/v)
  1   氢气   28.6
  2   二氧化碳   13.4
  3   一氧化碳   32.0
  4   甲烷   26.0
表3富氢发生器生产的气体组分
  序号   化学名称   含量％(v/v)
  1   氢气   35.0
  2   二氧化碳   15.0
  3   一氧化碳   47.0
  4   不饱和烯烃   2.0
  5   氮气   1.0
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明集成了煤加氢热解、半焦加氢气化、焦粒制氢等工艺模块，实现了产品链的有效延伸和原料煤的综合利用，也可以根据市场需求将煤加氢热解、半焦加氢气化和焦粒制氢三个工艺模块进行不同的组合；
(2)本发明通过加氢热解工序可以获得高附加值的富CH4热解煤气，同时能够有效提高焦油产率和轻组分含量；
(3)本发明的加氢气化工艺生产的气化煤气富含CH4气体，可以作为替代天然气使用；
(4)本发明的富氢发生器利用煤加氢热解和加氢气化后形成的多孔、疏松的高温焦粒与部分原料煤的混合物作为固体原料制备富氢气体，反应效率高、总碳转化率大。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种煤加氢热解与气化耦合的方法，其特征在于，包括以下次序的工艺步骤：
A、将粒度小于或等于2mm的原料煤在煤干燥预热***内进行干燥和预热，干燥后全水分小于或等于8％，预热温度为250-350℃；
干燥和预热后的原料煤60％-80％进入煤加氢热解炉，在压力1.0-3.0MPa和温度550-680℃条件下进行加氢热解，热解气相产物进入热解煤气净化分离***进行分离，分离后的产品包括：富甲烷热解煤气、焦油、萘、苯、酚；
B、所述煤加氢热解炉生产的半焦全部进入焦加氢气化炉，在压力1.0-3.0MPa和温度327-427℃条件下进行加氢气化，气化气相产物进入气化煤气净化分离***，分离出富含甲烷的气化煤气；
C、干燥和预热后的原料煤20％-40％与来自所述焦加氢气化炉的多孔、疏松的高温焦粒在氧气和水蒸汽混合气化剂的共同作用下分上下两路进入富氢发生器，在压力1.0-3.0MPa和温度900-1500℃条件下进行气化反应，生产的富氢气体作为所述煤加氢热解炉的流化反应气体使用，其灰渣处理在除渣***内完成。
2.根据权利要求1所述的煤加氢热解与气化耦合的方法，其特征在于：
所述的煤加氢热解炉为流化床反应器，流化反应气体是由一部分净化后的热解煤气和来自富氢发生器的富氢气体组成；
所述的焦加氢气化炉为流化床反应器，流化反应气体为一部分净化后的热解煤气；
所述的富氢发生器为旋流床反应器。
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