发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种油气联产气化的方法和***,该方法具有操作灵活、干馏温度控制方便和环境友好等特点,并且所得油品具有较高的质量。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种油气联产气化的方法,包括:
将煤料在第一流化床反应器中进行干燥和干馏处理,以便得到半焦和油气混合物;
将所述半焦在第二流化床反应器中进行氧化气化处理,以便得到第一粗合成气和灰渣,其中,所述第一粗合成气含有一氧化碳、氢气和高温物料;
将所述第一粗合成气在惯性分离器中进行惯性分离处理,以便得到第二粗合成气和高温物料,并将所述高温物料返回进行所述第一流化床反应器;以及
将所述第二粗合成气在旋风分离器中进行旋风分离处理,以便得到第三粗合成气和固体颗粒,并将所述固体颗粒返回至所述第二流化床反应器。
根据本发明实施例的油气联产气化的方法通过采用两个流化床反应器将煤料的干馏和半焦的氧化分开进行,可以有效分离得到高附加值的油气混合物,同时通过将第二流化床反应器得到的粗合成气经惯性分离器得到的高温物料供给至第一流化床反应器中作为热源使用,可以显著提高能源的利用率,另外,可以通过控制第二流化床反应器中流化气的流速和第一流化床反应器中流化气的温度来达到对第一流化床反应器中干馏温度的控制,从而可以得到高质量的油品,并且该方法操作灵活、干馏温度控制简便且环境友好。
另外,根据本发明上述实施例的油气联产气化的方法还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,所述第一流化床反应器的侧壁上具有半焦出口,所述第二流化床反应器的侧壁上具有半焦入口,且在竖直方向上,所述半焦出口高于所述半焦入口,以便使得所述半焦从所述第一流化床反应器自流进入所述第二流化床反应器。由此,可以显著降低设备的投入,从而降低生产成本。
在本发明的一些实施例中,所述第一流化床反应器上具有第一流化气入口,所述第二流化床反应器上具有第二流化气入口和第三流化气入口,其中,所述第一流化气入口为水蒸气或合成气入口,所述第二流化气入口和所述第三流化气入口均为水蒸气、氧气或空气入口。由此,可以显著提高煤料和半焦的分散混合程度,从而提高煤料的干馏效率和半焦的反应效率。
在本发明的一些实施例中,所述第二流化床反应器侧壁或底部具有灰渣出口。
在本发明的一些实施例中,所述灰渣出口设置在所述第二流化床反应器底部的中心轴线上,并且所述灰渣出口设在所述第三流化气入口的外周。
在本发明的一些实施例中,所述油气联产气化的方法进一步包括:将所述油气混合物进行分离处理。由此,可以有效分离得到高质量的油品。
在本发明的一些实施例中,所述油气联产气化的方法进一步包括:将所述第三粗合成气进行余热回收;以及将经过余热回收的第三粗合成气进行净化处理,以便得到精制合成气。由此,可以实现资源的有效化利用。
在本发明的一些实施例中,所述第一流化床反应器为鼓泡流化床反应器,所述第二流化床反应器为射流流化床反应器。由此,可以进一步提高煤料的干馏效率和半焦的氧化效率。
在本发明的一些实施例中,所述第一流化床反应器、所述第二流化床反应器、所述惯性分离器和所述旋风分离器内壁均设有耐火材料。
在本发明的另一个方面,本发明提出了一种油气联产气化的***,包括:
第一流化床反应器,所述第一流化床反应器具有第一反应壳体,所述第一反应壳体内部设置有第一气体分布板,所述第一反应壳体具有煤料入口、第一流化气入口、油气出口和半焦出口,所述第一流化床反应器适于将煤料进行干燥和干馏处理,以便得到半焦和油气混合物;
第二流化床反应器,所述第二流化床反应器具有第二反应壳体,所述第二反应壳体内部设置有第二气体分布板,所述第二反应壳体具有半焦入口、第二流化气入口、第三流化气入口、第一粗合成气出口和灰渣出口,所述半焦入口与所述半焦出口相连,所述第二流化床反应器适于将所述半焦进行氧化气化处理,以便得到第一粗合成气和灰渣,其中,所述第一粗合成气含有一氧化碳、氢气和高温物料;
惯性分离器,所述惯性分离器具有第一粗合成气入口、高温物料出口和第二粗合成气出口,所述第一粗合成气入口与所述第一粗合成气出口相连,所述高温物料出口与第一流化床反应器相连,所述惯性分离器适于对所述第一粗合成气进行惯性分离处理,以便得到第二粗合成气和高温物料;以及
旋风分离器,所述旋风分离器具有第二粗合成气入口、固体颗粒出口和第三粗合成气出口,所述第二粗合成气入口与所述第二粗合成气出口相连,所述固体颗粒出口与所述第二流化床反应器相连,所述旋风分离器适于将所述第二粗合成气进行旋风分离处理,以便得到第三粗合成气和固体颗粒。
根据本发明实施例的油气联产气化的***通过采用两个流化床反应器将煤料的干馏和半焦的氧化分开进行,可以有效分离得到高附加值的油气混合物,同时通过将第二流化床反应器得到的粗合成气经惯性分离器得到的高温物料供给至第一流化床反应器中作为热源使用,可以显著提高能源的利用率,另外,可以通过控制第二流化床反应器中流化气的流速和第一流化床反应器中流化气的温度来达到对第一流化床反应器中干馏温度的控制,从而可以得到高质量的油品,并且该***操作灵活、干馏温度控制简便且环境友好。
另外,根据本发明上述实施例的油气联产气化的***还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,所述半焦出口位于所述第一反应壳体的侧壁上,所述半焦入口位于所述第二反应壳体的侧壁上,在竖直方向上,所述半焦出口高于所述半焦入口。由此,可以显著降低设备的投入,从而降低生产成本。
在本发明的一些实施例中,所述第一流化气入口为水蒸气或合成气入口,所述第二流化气入口和所述第三流化气入口均为水蒸气、氧气或空气入口。由此,可以显著提高煤料和半焦的分散程度,从而提高煤料的干馏效率和半焦的氧化效率。
在本发明的一些实施例中,所述灰渣出口设置在所述第二反应壳体的侧壁或底部。
在本发明的一些实施例中,所述灰渣出口设置在所述第二反应壳体底部的中心轴线上,并且所述灰渣出口设在所述第三流化气入口的外周。
在本发明的一些实施例中,所述油气联产气化的***进一步包括:油气分离器,所述油气分离器与所述油气出口相连,且适于将所述油气混合物进行分离处理。由此,可以有效分离得到高质量的油品。
在本发明的一些实施例中,所述油气联产气化的***进一步包括:余热回收装置,所述余热回收装置与所述第三粗合成气出口相连;以及净化装置,所述净化装置与所述余热回收装置相连,以便将经过余热回收的第三粗合成气进行净化处理,得到精制合成气。由此,可以实现资源的有效化利用。
在本发明的一些实施例中,所述第一流化床反应器为鼓泡流化床反应器,所述第二流化床反应器为射流流化床反应器。由此,可以进一步提高煤料的干馏效率和半焦的氧化效率。
在本发明的一些实施例中,所述第一流化床反应器、所述第二流化床反应器、所述惯性分离器和所述旋风分离器内壁均设有耐火材料。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种油气联产气化的方法。下面参考图1-2对本发明实施例的油气联产气化的方法进行详细描述。根据本发明的实施例,该方法包括:
S100:将煤料在第一流化床反应器中进行干燥和干馏处理
根据本发明的实施例,将煤料在第一流化床反应器中进行干燥和干馏处理,从而可以得到半焦和油气混合物。由此,可以分离得到高附加值的油气混合物。
根据本发明的实施例,干燥和干馏处理的条件并不受特别限制,根据本发明的具体实施例,干燥和干馏处理可以在450~550℃的条件下进行。由此,可以显著提高煤料的干馏效率。
根据本发明的实施例,第一流化床反应器的侧壁上可以具有半焦出口。
根据本发明的实施例,第一流化床反应器上可以具有第一流化气入口,根据本发明的具体实施例,第一流化气入口可以为水蒸气或合成气入口。由此,可以通过调整第一流化气的温度来实现对干馏温度的控制,从而显著提高所得油品质量。
根据本发明的实施例,第一流化床反应器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
根据本发明的实施例,第一流化床反应器可以为鼓泡流化床反应器。由此,可以进一步提高煤料的干馏效率。
S200:将半焦在第二流化床反应器中进行氧化气化处理
根据本发明的实施例,将半焦在第二流化床反应器中进行氧化气化处理,从而可以得到第一粗合成气和灰渣,根据本发明的具体实施例,第一粗合成气可以含有一氧化碳、氢气和高温物料。
根据本发明的实施例,氧化气化处理的条件并不受特别限制,根据本发明的具体实施例,氧化气化处理可以在低于1050℃下进行。由此,可以显著提高半焦的氧化效率。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器的侧壁上具有半焦入口,并且在竖直方向上,第一流化床反应器上的半焦出口高于第二流化床反应器侧壁上的半焦入口,从而使得第一流化床反应器中生成的半焦自流进入第二流化床反应器。由此,可以降低设备成本的投入,从而显著降低生产成本。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器上具有第二流化气入口和第三流化气入口,根据本发明的具体实施例,第二流化气入口和第三流化气入口均可以为水蒸气、氧气或空气入口。由此,可以通过调整第二流化气和第三流化气的流速来控制第一流化床反应器中的干馏温度,从而进一步提高油品的质量。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器侧壁或底部可以具有灰渣出口。
根据本发明的实施例,灰渣出口可以设置在第二流化床反应器底部的中心轴线上,并且灰渣出口可以设在第三流化气入口的外周。发明人发现,该布置可以有效调节灰渣排放速率和第二流化床反应器的床层高度,进而灵活调节气化炉负荷。具体的,第三流化气可以通过中心管供给至第二流化床反应器中,即中心管穿过灰渣出口。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器可以为射流流化床反应器。由此,可以显著提高半焦的氧化气化效率。
S300:将第一粗合成气在惯性分离器中进行惯性分离处理,并将高温物料返回至第一流化床反应器
根据本发明的实施例,将第一粗合成气在惯性分离器中进行惯性分离处理,从而可以得到第二粗合成气和高温物料,并将高温物料返回至第一流化床反应器中作为热源对煤料进行干燥和干馏处理。由此,可以显著提高资源的有效化利用,并且通过控制第二流化气和第三流化气的流速来控制返回第一流化床反应器中高温物料的质量,从而达到控制第一流化床反应器干馏温度的目的,进而显著提高油品的质量。
根据本发明的实施例,惯性分离器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
S400:将第二粗合成气在旋风分离器中进行旋风分离处理,并将固体颗粒返回至第二流化床反应器
根据本发明的实施例,将第二粗合成气在旋风分离器中进行旋风分离处理,从而可以得到第三粗合成气和固体颗粒,并将固体颗粒返回至第二流化床反应器。由此,可以有效去除第二粗合成气中的固体颗粒,并实现资源的最大化利用。
根据本发明的实施例,可以将收集到的固体颗粒返回第二流化床反应器腔室的床层中部,即高温氧化区。
根据本发明的实施例,旋风分离器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
根据本发明实施例的油气联产气化的方法通过采用两个流化床反应器将煤料的干馏和半焦的氧化分开进行,可以有效分离得到高附加值的油气混合物,同时通过将第二流化床反应器得到的粗合成气经惯性分离器得到的高温物料供给至第一流化床反应器中作为热源使用,可以显著提高能源的利用率,另外,可以通过控制第二流化床反应器中流化气的流速和第一流化床反应器中流化气的温度来达到对第一流化床反应器中干馏温度的控制,从而可以得到高质量的油品,并且该方法操作灵活、干馏温度控制简便且环境友好。
参考图2,本发明实施例的油气联产气化的方法进一步包括:
S500:将第三粗合成气进行余热回收
根据本发明的实施例,将第三粗合成气进行余热回收,从而可以实现能源的最大化利用。具体的,回收的余热可以用于副产蒸汽。
S600:将经过余热回收的第三粗合成气进行净化处理
根据本发明的实施例,将经过余热回收的第三粗合成气进行净化处理,从而可以得到精制合成气。
S700:将油气混合物进行分离处理
根据本发明的实施例,将油气混合物进行分离处理,从而可以分离得到高质量的油品。
在本发明的第二个方面,本发明提出了一种油气联产气化的***。下面参考图3-4对本发明实施例的油气联产气化的***进行详细描述。根据本发明的实施例,该***包括:
第一流化床反应器100:根据本发明的实施例,第一流化床反应器100具有第一反应壳体10,并且第一反应壳体10内部设置有第一气体分布板11,第一反应壳体10具有煤料入口12、第一流化气入口13、油气出口14和半焦出口15,且适于将煤料进行干燥和干馏处理,从而可以得到半焦和油气混合物。由此,可以分离得到高附加值的油气混合物。
根据本发明的实施例,半焦出口15可以设置在第一反应壳体10的侧壁上。
根据本发明的实施例,第一流化气入口13可以为水蒸气或合成气入口。由此,可以通过调整第一流化气的温度来实现对干馏温度的控制,从而显著提高所得油品质量。
根据本发明的实施例,第一流化床反应器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
根据本发明的实施例,第一流化床反应器可以为鼓泡流化床反应器。由此,可以进一步提高煤料的干馏效率。
根据本发明的实施例,干燥和干馏处理的条件并不受特别限制,根据本发明的具体实施例,干燥和干馏处理可以在450~550℃的条件下进行。由此,可以显著提高煤料的干馏效率。
第二流化床反应器200:根据本发明的实施例,第二流化床反应器200具有第二反应壳体20,并且第二反应壳体20内部设置有第二气体分布板21,第二反应壳体20具有半焦入口22、第二流化气入口23、第三流化气入口24、第一粗合成气出口25和灰渣出口26,根究本发明的具体实施例,半焦入口22与半焦出口15相连,且适于将半焦在第二流化床反应器中进行氧化气化处理,从而可以得到第一粗合成气和灰渣,根据本发明的具体实施例,第一粗合成气可以含有一氧化碳、氢气和高温物料。
根据本发明的实施例,氧化气化处理的条件并不受特别限制,根据本发明的具体实施例,氧化气化处理可以在低于1050℃下进行。由此,可以显著提高半焦的氧化效率。
根据本发明的实施例,半焦入口22设置在第二反应壳体20的侧壁上,并且在竖直方向上,第一反应壳体10侧壁上的半焦出口15高于第二反应壳体20侧壁上的半焦入口,从而使得第一流化床反应器中生成的半焦自流进入第二流化床反应器。由此,可以降低设备成本的投入,从而显著降低生产成本。
根据本发明的实施例,第二流化气入口和第三流化气入口均可以为水蒸气、氧气或空气入口。由此,可以通过调整第二流化气和第三流化气的流速来控制第一流化床反应器中的干馏温度,从而进一步提高油品的质量。
根据本发明的实施例,灰渣出口26可以设置在第二反应壳体20侧壁或底部。
根据本发明的实施例,灰渣出口26可以设置在第二反应壳体20底部的中心轴线上,并且灰渣出口26可以设在第三流化气入口24的外周。发明人发现,该布置可以有效调节灰渣排放速率和第二流化床反应器的床层高度,进而灵活调节气化炉负荷。具体的,第三流化气可以通过中心管供给至第二流化床反应器中,即中心管穿过灰渣出口。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
根据本发明的实施例,第二流化床反应器可以为射流流化床反应器。由此,可以显著提高半焦的氧化气化效率。
惯性分离器300:根据本发明的实施例,惯性分离器300具有第一粗合成气入口31、高温物料出口32和第二粗合成气出口33,根据本发明的具体实施例,第一粗合成气入口31与第一粗合成气出口25相连,高温物料出口32与第一流化床反应器100相连,且适于对第一粗合成气进行惯性分离处理,将第一粗合成气在惯性分离器中进行惯性分离处理,从而可以得到第二粗合成气和高温物料,并将高温物料返回至第一流化床反应器中作为热源对煤料进行干燥和干馏处理。由此,可以显著提高资源的有效化利用,并且通过控制第二流化气和第三流化气的流速来控制返回第一流化床反应器中高温物料的质量,从而达到控制第一流化床反应器干馏温度的目的,进而显著提高油品的质量。
旋风分离器400:根据本发明的实施例,旋风分离器400具有第二粗合成气入口41、固体颗粒出口42和第三粗合成气出口43,根据本发明的具体实施例,第二粗合成气入口41与第二粗合成气出口33相连,固体颗粒出口42与第二流化床反应器200相连,且适于将第二粗合成气进行旋风分离处理,将第二粗合成气在旋风分离器中进行旋风分离处理,从而可以得到第三粗合成气和固体颗粒,并将固体颗粒返回至第二流化床反应器。由此,可以有效去除第二粗合成气中的固体颗粒,并实现资源的最大化利用。
根据本发明的实施例,可以将收集到的固体颗粒返回第二流化床反应器腔室的床层中部,即高温氧化区。
根据本发明的实施例,旋风分离器的内壁可以设有耐火材料。由此,可以显著提高设备使用寿命。
根据本发明实施例的油气联产气化的***通过采用两个流化床反应器将煤料的干馏和半焦的氧化分开进行,可以有效分离得到高附加值的油气混合物,同时通过将第二流化床反应器得到的粗合成气经惯性分离器得到的高温物料供给至第一流化床反应器中作为热源使用,可以显著提高能源的利用率,另外,可以通过控制第二流化床反应器中流化气的流速和第一流化床反应器中流化气的温度来达到对第一流化床反应器中干馏温度的控制,从而可以得到高质量的油品,并且该***操作灵活、干馏温度控制简便且环境友好。
参考图4,本发明实施例的油气联产气化的***进一步包括:
余热回收装置500:根据本发明的实施例,余热回收装置500与第三粗合成气出口43相连,将第三粗合成气进行余热回收,从而可以实现能源的最大化利用。具体的,回收的余热可以用于副产蒸汽。
净化装置600:根据本发明的实施例,净化装置600与余热回收装置500相连,且适于将经过余热回收的第三粗合成气进行净化处理,从而可以得到精制合成气。
油气分离器700:根据本发明的实施例,油气分离器700与油气出口14相连,且适于将油气混合物进行分离处理,从而可以分离得到高质量的油品。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。