CN105647555A - 煤气化工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤气化工艺方法，包括如下步骤：(1)将粉煤在固体热载体的载热作用下进行热解，得到包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物；(2)将所述步骤(1)的气固混合产物进行分离，得到含焦粉油气、固体热载体和半焦，并将固体热载体输送至步骤(1)中使用；(3)将所述步骤(2)得到的半焦在有氧条件下进行气化得到半焦气化气，将所述半焦气化气一部分回用于所述步骤(1)中以对粉煤进行热解，另一部分回用于所述步骤(2)中以对气固混合产物进行分离。上述方法得半焦得到循环利用，并提高了半焦、煤气、焦油的分离效率。

Description

煤气化工艺方法
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气化工艺方法。
背景技术
我国能源的格局为缺油、少气、富煤，从国家能源战略上需要油品和燃气。目前，我国正在实施多元化能源战略，发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中粉煤热解技术由于粉煤来源广、粉煤成本低、出油量多等优点，成为具有一定竞争力和发展前景的洁净煤技术。
按照加热方式的不同，粉煤热解技术可分为可分为外热式、内热式和内外并热式热解；按照催化载热体的类型可分为固体催化载热体、气体催化载热体和气-固催化载热体热解；按照固体物料的运行状态分类可分为固定床、流化床和气流床。
其中，内热式热解是借助气体燃烧后的高温烟气作为气体催化载热体把热量传给煤料，催化载热体直接进入干馏室，穿过块状干馏料层，把热量传给给料层。内热式热解炉的不足之处在于装入干馏室的煤必须是块状的，一般要求其粒度在25～80mm，以保证干馏室内的给料层有足够的透气性，保证气体催化载热体能够穿过料层。流化床热解是以粉煤为原料，气体作为流化介质对煤粉进行流化热解。其不足之处在于受除尘技术的限制，使得所制得的焦油中含尘量较高，焦油加工处理难度大。
然而，目前的粉煤热解技术仍然存在多种多样的问题，例如无法处理粉煤，焦油中含煤粉多，粉状半焦无法合理利用，半焦、煤气、焦油的分离效率低等。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中半焦、煤气、焦油的分离效率低的缺陷。
为此，本发明提供了一种煤气化工艺方法，包括如下步骤：(1)将粉煤在固体热载体的载热作用下进行热解，得到包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物；(2)将所述步骤(1)的气固混合产物进行分离，得到含焦粉油气、固体热载体和半焦，并将固体热载体输送至步骤(1)中使用；(3)将所述步骤(2)得到的半焦在有氧条件下进行气化得到半焦气化气，将所述半焦气化气一部分回用于所述步骤(1)中以对粉煤进行热解，另一部分回用于所述步骤(2)中以对气固混合产物进行分离。
作为优选，在所述步骤(2)包括，(a)将所述步骤(1)的气固混合产物进行气固分离得到粗油气和固体物料；(b)将所述步骤(a)的固体物料进行分离，得到所述固体热载体、所述半焦和混合气；(c)所述粗油气和所述混合气分别进行分离得到所述含焦粉油气。
作为优选，所述步骤(c)中，将所述粗油气进行气固分离，得到所述含焦粉油气和第一粉状半焦，所述第一粉状半焦回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气，所述半焦气化气回用于所述步骤(2)的(b)步骤中以对固体物料进行分离。
作为优选，所述步骤(c)中，将所述混合气进行气固分离，得到所述含焦粉油气和第二粉状半焦，所述第二粉状半焦回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气，所述半焦气化气回用于所述步骤(2)的(b)步骤中以对固体物料进行分离。
作为优选，所述含焦粉油气进行冷凝分离，得到燃气、焦油和含粉油浆，所述含粉油浆回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气。
作为优选，所述煤气化工艺方法中，将所述步骤(2)得到的一部分半焦送入所示步骤(3)中进行气化，另一部分半焦通至半焦盛放器中。
作为优选，所示煤气化工艺方法还包括：对粉煤进行升压，再将升压后粉煤间断地送至所示步骤(1)中。
作为优选，所述步骤(1)中，热解压力0.01～5.0MPa，热压温度为500～800℃。
作为优选，所述步骤(3)中，气化温度为800～1450℃，气化压力为0.01～5.0MPa。
作为优选，所述粉煤为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤，所述粉煤的粒度为50～1000微米；所述固体热载体为铁基、钼基、锌基、钴基或锡基的金属，所述固体热载体的粒度为100～1000微米，密度为0.5～1.0g/cm3。
本发明技术方案，具有如下优点：
(1)本发明提供的煤气化工艺方法，将所述步骤(2)得到的半焦在有氧条件下进行气化得到半焦气化气，将所述半焦气化气一部分回用于所述步骤(1)中以对粉煤进行热解，另一部分回用于所述步骤(2)中以对气固混合产物进行分离。一方面半焦气化气将热量传递给固体热载体，另一方面半焦气化气为半焦和固体热载体分离提供流化动力，由于半焦和固体热载体的密度差异(固体热载体密度大于半焦密度)，半焦由分离装置的中上部导出，全部或部分进入半焦气化器进行气化，从而使得半焦得到循环利用，并提高了半焦、煤气、焦油的分离效率。
(2)本发明提供的煤气化工艺方法，将粉煤热裂解和气化在一个工艺内实现，各自实现最大的利用价值，其粉煤碳转化率高，并最大限度增加焦油产率低温快速热解提高焦油的收率；氧耗率低，避免了焦油组分的气化；半焦气化气的出口温度低，高温位能量回收充分，能量利用效率高；该方法不产生额外的含焦油污水，经济环保；浓缩油煤浆返回气化，能解决常规粉煤热解工艺中焦油含煤粉的问题；加压煤热裂解和焦炭气化可以大大降低设备尺寸，充分利用裂解气和合成气的压力能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明的实施方式提供的煤气化工艺方法的流程示意图；
图2为本发明的实施方式提供的煤气化工艺方法所采用煤气化设备的结构示意图；
1-煤热解反应器；2-分离装置；21-第一气固分离器；22-固体分离器；23-第二气固分离器；24-第三气固分离器；3-半焦气化器；4-冷凝冷却器；5-粉煤料仓；6-粉煤升压仓；7-粉煤给料仓。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种煤气化工艺方法，包括如下步骤：(1)将粉煤在固体热载体的载热作用下进行热解，得到包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物；(2)将所述步骤(1)的气固混合产物进行分离，得到含焦粉油气、固体热载体和半焦，并将固体热载体输送至步骤(1)中使用；(3)将所述步骤(2)得到的半焦在有氧条件下进行气化得到半焦气化气，将所述半焦气化气一部分回用于所述步骤(1)中以对粉煤进行热解，另一部分回用于所述步骤(2)中以对气固混合产物进行分离。
本发明提供的煤气化工艺方法，将所述步骤(2)得到的半焦在有氧条件下进行气化得到半焦气化气，将所述半焦气化气一部分回用于所述步骤(1)中以对粉煤进行热解，另一部分回用于所述步骤(2)中以对气固混合产物进行分离。一方面半焦气化气将热量传递给固体热载体，另一方面半焦气化气为半焦和固体热载体分离提供流化动力，由于半焦和固体热载体的密度差异(固体热载体密度大于半焦密度)，半焦由分离装置的中上部导出，全部或部分进入半焦气化器进行气化，从而使得半焦得到循环利用，并提高了半焦、煤气、焦油的分离效率。
本发明供的煤气化工艺方法，将粉煤热裂解和气化在一个工艺内实现，各自实现最大的利用价值，其粉煤碳转化率高，并最大限度增加焦油产率低温快速热解提高焦油的收率；氧耗率低，避免了焦油组分的气化；半焦气化气的出口温度低，高温位能量回收充分，能量利用效率高；该方法不产生额外的含焦油污水，经济环保；浓缩油煤浆返回气化，能解决常规粉煤热解工艺中焦油含煤粉的问题；加压煤热裂解和焦炭气化可以大大降低设备尺寸，充分利用裂解气和合成气的压力能。
下面将结合图2进一步说明本发明提供的煤气化工艺方法。
结合图2，粉煤进料和反应的过程为：粉煤通过输送设备被输送至粉煤料仓5中，然后通过粉煤升压仓6对粉煤进行升压后间断送至粉煤给料仓7中，粉煤给料仓7为粉煤热解反应器1提供连续稳定的粉煤进料。而来自粉煤给料仓的粉煤和来自固体分离器22的固体热载体在热解反应器1底部均匀混合，迅速完成热交换过程，并在半焦气化气的输送下，在粉煤热解反应器1内快速向上提升并完成热解反应过程，生成煤焦油、热解气和半焦。
作为优选，在所述步骤(2)包括，(a)将所述步骤(1)的气固混合产物进行气固分离得到粗油气和固体物料；(b)将所述步骤(a)的固体物料进行分离，得到所述固体热载体、所述半焦和混合气；(c)所述粗油气和所述混合气分别进行分离得到所述含焦粉油气。
结合附图2，步骤(a)中，利用第一气固分离器21对固混合产物进行气固分离。步骤(b)中，利用固体分离器22所述步骤(a)的固体物料进行分离。
上述第一气固分离器21的作用是完成油气和固体的分离，即将粗油气与固体热载体和半焦分离开。上述固体分离器22主要作用是完成半焦和热载体分离。而且，半焦气化形成的半焦气化气进入固体分离器22，一方面半焦气化气将热量传递给固体热载体，另一方面半焦气化气为半焦和固体热载体分离提供流化动力。由于半焦和固体热载体的密度差异(固体热载体密度大于半焦密度)，半焦由固体分离器22的中上部导出，全部或部分进入半焦气化器3进行气化。
作为优选，所述步骤(c)中，将所述粗油气进行气固分离，得到所述含焦粉油气和第一粉状半焦，所述第一粉状半焦回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气，所述半焦气化气回用于所述步骤(2)的(b)步骤中以对固体物料进行分离。
结合附图2，所述步骤(c)中，利用第二气固分离器23对所述粗油气进行气固分离。第一气固分离器21完成气固分离后，绝大部分的固体热载体和大部分的半焦被分离下来送至固体分离器22内，粗油气进入第二气固分离器23进行再次分离。
作为优选，所述步骤(c)中，将所述混合气进行气固分离，得到所述含焦粉油气和第二粉状半焦，所述第二粉状半焦回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气，所述半焦气化气回用于所述步骤(2)的(b)步骤中以对固体物料进行分离。
结合附图2，利用第三气固分离器24所述混合气进行气固分离。固体分离器22输出混合气通入第三气固分离器24，并从所述混合气中分离出第二粉状半焦。
作为优选，所述含焦粉油气进行冷凝分离，得到燃气、焦油和含粉油浆，所述含粉油浆回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气。
结合附图2，冷凝冷却器4对所述含焦粉油气进行冷凝分离，实现焦油、煤气、含粉油浆的分离，含粉油浆可送回半焦气化器3内进行再次气化，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气。
作为优选，所述煤气化工艺方法中，将所述步骤(2)得到的一部分半焦送入所示步骤(3)中进行气化，另一部分半焦通至半焦盛放器中。
作为优选，所述步骤(1)中，热解压力0.01～5.0MPa，热压温度为500～800℃。作为优选，所述粉煤为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤，所述粉煤的粒度为50～1000微米；所述固体热载体为铁基、钼基、锌基、钴基或锡基的金属，所述固体热载体的粒度为100～1000微米，密度为0.5～1.0g/cm3。
为了说明本发明实施例提供的煤气化工艺方法，本发明还对所采用的粉煤的、所制备得到的煤气和焦油进行了分析。其中，表1示出了粉煤的煤质分析结果，表2示出了煤气的分析结果，表3示出了焦油的分析结果。从表1、表2和表3的结果可以看出，所制备焦油中的灰分含量非常低，煤气的损失较低。
表1
表2
表3
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种煤气化工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉煤在固体热载体的载热作用下进行热解，得到包括煤热解产物和固体热载体的气固混合产物；
(2)将所述步骤(1)的气固混合产物进行分离，得到含焦粉油气、固体热载体和半焦，并将固体热载体输送至步骤(1)中使用；
(3)将所述步骤(2)得到的半焦在有氧条件下进行气化得到半焦气化气，将所述半焦气化气一部分回用于所述步骤(1)中以对粉煤进行热解，另一部分回用于所述步骤(2)中以对气固混合产物进行分离。
2.根据权利要求1所述的煤气化工艺方法，其特征在于，在所述步骤(2)包括，
(a)将所述步骤(1)的气固混合产物进行气固分离得到粗油气和固体物料；
(b)将所述步骤(a)的固体物料进行分离，得到所述固体热载体、所述半焦和混合气；
(c)所述粗油气和所述混合气分别进行分离得到所述含焦粉油气。
3.根据权利要求2所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述步骤(c)中，将所述粗油气进行气固分离，得到所述含焦粉油气和第一粉状半焦，所述第一粉状半焦回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气，所述半焦气化气回用于所述步骤(2)的(b)步骤中以对固体物料进行分离。
4.根据权利要求2或3所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述步骤(c)中，将所述混合气进行气固分离，得到所述含焦粉油气和第二粉状半焦，所述第二粉状半焦回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气，所述半焦气化气回用于所述步骤(2)的(b)步骤中以对固体物料进行分离。
5.根据权利要求1至4任一所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述含焦粉油气进行冷凝分离，得到燃气、焦油和含粉油浆，所述含粉油浆回用于所述步骤(3)中，与所述半焦混合后进行气化得到半焦气化气。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述煤气化工艺方法中，将所述步骤(2)得到的一部分半焦送入所示步骤(3)中进行气化，另一部分半焦通至半焦盛放器中。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所示煤气化工艺方法还包括：对粉煤进行升压，再将升压后粉煤间断地送至所示步骤(1)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中，热解压力0.01～5.0MPa，热压温度为500～800℃。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述步骤(3)中，气化温度为800～1450℃，气化压力为0.01～5.0MPa。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的煤气化工艺方法，其特征在于，所述粉煤为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤，所述粉煤的粒度为50～1000微米；所述固体热载体为铁基、钼基、锌基、钴基或锡基的金属，所述固体热载体的粒度为100～1000微米，密度为0.5～1.0g/cm3。
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