CN109762603A - 一种利用低阶煤多途径合成氨的方法 - Google Patents

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李荣辉
吕彬峰
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Abstract

本发明提供了一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，低阶煤经烘干得到烘干后的低阶煤和废气，废气除尘后得到煤粉；将烘干后的低阶煤气化还原得到油气混合物和提质煤，气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺；将油气混合物净化后得到混合气体和废水；将混合气体重整转化制备合成气；将废水、煤粉与水煤浆添加剂先制备水煤浆再制备合成气，利用提质煤制合成气，将三种合成气混合后通脱变换转化、脱碳并分离提纯H2；以H2和N2为原料合成氨。本发明中合成氨的途径多，成本低廉，而且实现了废水、煤粉等多种废物的再利用，节省资源。

Description

一种利用低阶煤多途径合成氨的方法
技术领域
本发明涉及煤物质清洁利用技术领域，尤其涉及一种利用低阶煤多途径合成氨的方法。
背景技术
以煤为主要原料，生产多种清洁燃料和基础化工原料的煤炭加工转化产业，具体包括煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制化学品以及多种产品联产等领域。为低阶煤的分质利用指明了发展方向，适度发展煤炭深加工产业，既是国家能源战略技术储备和产能储备的需要，也是推进煤炭清洁高效利用和保障国家能源安全的重要举措，尤其以低阶煤热解转化为抓手、分级分质利用为方向、环保能效循环经济为重点、油气电化热为目标。
氨极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨，水溶液又称氨水。降温加压可变成液体，液氨是一种制冷剂。氨可用来制造硝酸、硝酸盐、铵盐、氰化物等无机物，也可用来制造胺、磺胺、腈等有机物。氨和这些含氮化合物是生产燃料、***、医药、合成纤维、塑料等的原料。氨对地球上的生物相当重要，它是许多食物和肥料的重要成分。氨也是所有药物直接或间接的组成。氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。
鉴于氨在国民经济中的重要性，许多国家都集中主要力量解决与合成氨有关的技术和理论问题。如高压技术、煤的气化、深冷技术、气体净制、特种钢材、催化理论等。因此，合成氨的发展，又在理论上和技术上指导了其他新型的工业，如人造石油、甲醇、尿素的合成，乙烯的高压聚合等。
干燥是低阶煤作为锅炉燃料、气化原料、直接液化原料、热解原料或其他深加工原料的第一步。干燥既是满足下游加工工艺要求的需要，也是降低整个项目能耗和下游装置投资的需要。干燥过程中产生的包含大量水蒸气和煤粉等废气等直接排入大气中，会加重环境污染，因此有效回收干燥过程中的产生的煤粉和水分具有重要的实际意义。低阶煤中的水分一般分为自由水和结合水，而干燥通常只能除去低阶煤中大部分的自由水，很难去除低阶煤中的结合水，通常干燥过程烘干去掉的大部分自由水容易被冷凝回收利用。但是通常低阶煤的高效转化利用方式为干燥后进行热解，热解后的高温气体中依然含有大量的水蒸气，这部分水的含量也不容小觑。然而，考虑到低阶煤中水含量较高，而且在富产低阶煤的地区水资源往往非常珍贵；若能同时有效回收地低阶煤中宝贵的水资源和烘干过程中的煤粉制备水煤浆再利用水煤浆气化用于合成氨，对解决现有低阶煤中水分回收不足和污染环境具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，本发明中合成氨的途径多，成本低廉，而且实现了废水、煤粉等多种废物的再利用，节省资源。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，该方法包括以下步骤：
(1)低阶煤经烘干工艺处理得到烘干后的低阶煤和废气，所述废气通过第一除尘工艺得到煤粉；
(2)将步骤(1)中所述烘干后的低阶煤通过气化还原工艺处理得到油气混合物和提质煤，所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺；
(3)将步骤(2)所述油气混合物通过第一净化工艺得到包含CO、H2和烃类的混合气体和废水；
(4)将步骤(3)中所述混合气体经部分烃类重整转化工艺处理得到包含CO和H2的第一合成气；
(5)将步骤(3)中所述废水、步骤(1)中所述煤粉与水煤浆添加剂混合后得到水煤浆，将所述水煤浆与O2通过水煤浆气化工艺处理得到包含CO、CO2和H2的的第二水煤气，所述第二水煤气通过第二净化工艺处理后得到第二合成气；
(6)将步骤(2)中所述提质煤通过与H2O和O2反应制备包含CO、CO2和H2的第三水煤气，将所述第三水煤气通过第三净化工艺处理后得到第三合成气；
(7)将步骤(4)中将所述第一合成气、步骤(5)中第二合成气和步骤(6)中第三合成气混合后得到合成气，将所述合成气通过与H2O发生变换转化反应并脱碳得到粗制H2；粗制H2通过精制后与N2进入氨合成工艺得到粗气氨，所述粗气氨通过氨分离工艺得到液氨和驰放气，所述驰放气作为所述氨合成工艺的循环气使用；所述氨合成工艺通过余热回收富产水蒸气并供给所述变换转化使用。
本发明中优选采用粉状的低阶煤作为原料，便于提高烘干的效率，烘干一般只能除去低阶煤中大部分的自由水，而一般不能除掉低阶煤中的结合水，因此，低阶煤通过烘干工艺处理后得到烘干后的低阶煤和废气，所得烘干后的低阶煤依然含有一定量的水分，这部分剩余的水分可在后续的气化还原工艺中气化变成水蒸气。在烘干的过程中同时会有一部分小粒度的低阶煤以扬尘的形式进入废气中，这部分扬尘即主要为煤粉，原料低阶煤的粒度越小，废气中的煤粉越多，废气直接排放不仅污染了环境，也浪费了煤资源，因此通过第一除尘工艺捕获回收烘干工艺后的废气中的第一煤粉具有重要的经济价值。一般通过第一除尘工艺可回收废气中95％以上的煤粉。
烘干后的低阶煤进入气化还原工艺发生反应得到高温的油气混合物。其中，气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。烘干后的低阶煤进入气化还原工艺，在烟气等加热介质的加热下，反应过程中无需加入添加剂等其他物质，温度一般为350℃-800℃，压力≤30Kpa下发生复杂化学反应的过程，得到固态的碳和高温的油气混合物，其中，固态的碳即为提质煤，提质煤中的挥发分8-15wt％。高温的油气混合物为包含CO、H2、烃类、煤焦油、灰尘和含硫化合物等的多杂质气体。
气化还原工艺采用的无氧或微氧环境中氧的来源主要分以下几种情况：(1)、原料低阶煤内部的空隙，物料与物料之间的空隙夹带的空气；(2)从气化还原工艺的进料口、出料口等泄露混入的少量空气；(3)、在***极限值以下，气化还原工艺内可以稍微通入占煤炭质量百分比5％的O2或者(空气)，进一步优选通入占煤炭质量百分比3％的O2或者(空气)，有利于提高气化还原反应的温度、防止结焦等，而且同时保证了整个气化还原工艺反应的安全稳定性；优选烘干后的低阶煤在无氧环境进行气化还原反应，避免了烘干后的低阶煤在进入气化还原工艺反应过程中与氧气发生燃烧反应，生成大量不能燃烧的CO2，从而保证得到的高温的油气混合物中CO2等的体积百分较小，有利于后续制备高能量密度的第一合成气，而且工艺步骤少，简单易操作，以使得反应能够安全进行。
气化还原工艺得到的油气混合物进入第一净化工艺以便除掉大量的灰尘、煤焦油、水蒸气、硫和硫化物等杂质得到净化后的油气混合物。油气混合物在净化的过程中可富产煤焦油和废水，废水可作为制备水煤浆的水资源，煤焦油可作为高价值的储备能源。
混合气体主要包含CO、H2和烃类，众所周知，CO和H2可直接作为化工合成的一级原料，烃类则需要重整转化才能生成CO和H2，因此利用重整转化工艺将混合气体中部分烃类重整转化得到包含CO和H2的第一合成气，第一合成气中CO和H2一部分来源于混合气体原有的CO和H2，另一部分来源于部分烃类重整转化得到包含CO和H2，大大提高了第一合成气中CO和H2总的体积百分比。
水煤浆是一种新型煤基流体洁净环保燃料，既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧应用特点，是目前我国一项现实的洁净煤技术。水煤浆由65-70％的煤、29-34％的水和小于1％的化学添加剂，经过一定的加工工艺制成，其外观像油，流动性好，运输方便，燃烧效率高，污染物(SO2、NOX)排放低，约2t水煤浆可以替代1t燃油，可在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等代油或煤、气燃用。水煤浆过水煤浆气化工艺制备H2，是合成氨等的必备转化气。本发明中还可利用烘干过程中的煤粉和第一净化工艺过程中产生的废水来制备水煤浆。水煤浆再通过气化制备第二水煤气，第二水煤气净化除掉灰尘、CO2、硫和硫化物等掉杂质，得到第二合成气。
将气化还原后得到的提质煤与H2O(水蒸气)制备第三水煤气，反应方程式为 C+H2O＝CO+H2，从气化还原工艺反应后得到的提质煤为带温的提质煤，因提质煤含有一定温度，温度一般为350℃-800℃，所以其自身带有较高的潜热，提质煤气化的能耗低，制备的第三水煤气中的杂质少。通过第三净化工艺将第三水煤气中灰尘、CO2、硫和硫化物等杂质除去，得到第三合成气。
最后将上述三种合成气通混合后得到合成气，将合成气通过与H2O发生变换转化反应，提高H2的含量，同时也增加了CO2的含量，因此需要脱除大量的CO2得到粗制H2；粗制H2中依然含有少量的CO和CO2，必须进一步将CO和CO2的总量降低至10ppm左右，以保护氨合成对话机的活性，通过精制后的H2与N2进入氨合成工艺得到粗气氨，粗气氨通过氨分离工艺得到液氨和驰放气，驰放气作为所述氨合成单元的循环气使用；氨合成过程中的余热回收，余热回收单元富产水蒸气并供给变换转化使用。
优选的，步骤(3)中所述第一净化工艺包括第二除尘工艺、油气冷却工艺和脱硫工艺。高温的油气混合物中含有灰尘、煤焦油、水蒸气、CO2、H2S和COS等；先利用第二除尘工艺除尘，防止在除尘过程中由于油气混合物的温度降低，导致煤焦油和水蒸气等冷凝成液态并粘附大量灰尘造成后续工艺管道堵塞，造成除尘效果下降。再利用油气冷却工艺除掉大量的焦油和水蒸气，防止有谁冷却附着在工艺管道中堵塞管道，积碳等问题。进一步优选的，冷却后的油水混合物再通过油水分离即可得到副产品煤焦油。最后再将油气冷却工艺处理后的剩余的气体进入脱硫工艺，防止后续工艺中的催化剂中毒，也减少杂质气体的含量。
优选的，步骤(7)中所述粗制H2的精制为低压甲烷化法。
优选的，步骤(7)中所述氨合成工艺的压力为10-30MPa，温度为400-550℃。
优选的，步骤(7)中所述脱碳为低温甲醇法脱碳。低温甲醇洗工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体(CO2、H2S、COS等)溶解度极大的优良特性，具有选择性吸收CO2、H2S和CO的特性，溶剂价廉易得，能耗低，运转费用低，生产运行稳定、可靠等。
优选的，步骤(2)中所述气化还原工艺的的反应温度为350-800℃。在此温度下，烘干后的低阶煤中的挥发分从低阶煤中逸出，从而得到高温的油气混合物，气化还原反应后剩余的固体残渣即为带温的提质煤，提质煤中的挥发分含量为8-15wt％。其中，气化还原工艺可以为一级，也可以为多级。当采用一级气化还原工艺时，主要是为了得到大部分高温的油气混合物，温度的高低直接影响后续产气量、提质煤的产量和一级提质煤的温度；当采用多级气化还原工艺时，多级气化还原工艺主要作用是把上一级气化还原工艺内的无法气化的固体物质(包括气化后的粉煤，固体杂质等)，一定量的、无法在一定停留时间内气化的、类似沥青等高沸点油状物继续气化和停留时间短来不及析出或者温度达不到酚类化合物、芳香烃化合物等的缩聚反应条件，继续反应气化，有利于提高气体产量和提质煤的品质。
优选的，步骤(4)中所述混合气体经部分烃类重整转化工艺为将混合气体中的各组分气体不经分离直接通过部分烃类重整转化为CO和H2的烃类重整转化工艺。因为重整转化的目的只是为了将烃类转化生成CO和H2，而混合气体中自身已含有一部分CO和H2，因此无需将烃类从混合气体中分离出来再进行烃类的重整转化，采用这样的操作节省了工艺步骤，经济效益高。
优选的，所述重整转化工艺包括部分催化氧化、蒸汽催化重整转化和非催化重整转化中一种或几种。部分催化氧化、蒸汽催化重整转化均需要催化剂，重整转化工艺的催化剂多为负载型催化剂，活性组分主要是Ni、Co、Fe、Cu等非金属和Rh、Ru、Pt等贵金属。重整转化一般需要供热，可以采用直接供热或者间接供热的方式。重整转化气中CO和H2的来源为两个部分，一部分为混合气体中部分烃类通过催化转化得到的CO和H2，另一部分为混合气体中的原有H2和CO。
部分催化氧化是采用氧气与一部分烃类燃烧直接供热，在催化剂的作用下的，混合气体中的部分烃类与水蒸气反应生成CO和H2；蒸汽催化重整转化时采用外界供热，在催化剂的作用下使得混合气中的部分烃类与水蒸气反应生成CO和H2；两种方法的主要反应机理为：
(1)CmHn+mH2O＝mCO+1/2(n+2m)H2主反应，吸热反应
(2)CO+H2O＝CO2+H2副反应，吸热反应
非催化重整转化重整不需要催化剂，主要反应机理为：CH4+1/2O2→CO+2H2，除甲烷外其他烃类与甲烷与O2的反应机理类似。
优选的，步骤(1)中所述煤粉的粒度小于1mm。水煤浆制备首先要将煤物质进行细磨，由于本发明所采用的原料为烘干工艺过程中产生的废气中的煤粉，经第一除尘工艺可回收废气中95％以上的煤粉，煤粉粒度一般小于3mm，优选粒度小于1mm的煤粉作为后续制作水煤浆的原料，将煤粉与废水、添加剂混合，无须研磨处理，即可得到水煤浆，节省工艺步骤，而且大大降低了磨煤机的成本，提高了磨煤机的使用寿命。再进一步优选，粉煤粒径≤50μm 的煤粉。
优选的，步骤(5)中所述水煤浆与O2通过水煤浆气化工艺处理前，所述水煤浆先通过滤浆工艺处理再与O2通过水煤浆气化工艺得到包含CO、CO2和H2的第二合成气。虑浆目的是除去制水煤浆过程中出现的粗颗粒和混入浆体的某些杂物，以防止水煤浆在储运和燃烧过程中堵塞管路和喷嘴等。
基于以上技术方案，本发明中具有以下优点：
1、低阶煤经气化还原得到附加值高的挥发分，挥发分通过重整转化、变换等工艺合成氨，开辟了氨合成工艺的新途径，并且具原料低阶煤来源广泛，价格低廉，低阶煤中的挥发分接近零成本。
2、通过本发明在无氧或者微氧条件下将烘干后的低阶煤气化还原得到挥发分，因没有空气等参与反应，方便了后续的分离精制H2的产量，为合成氨提供了较多原料气，大大降低了生产成本。
3、利用本发明中的方还可以得到高附加值的提质煤途径和废水制备水煤浆途径合成氨，途径多，而且实现了废水、煤粉等多种废物再利用，符合国家大力提倡的煤炭高效清洁利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种利用低阶煤多途径合成氨的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
如图1所示，本发明公开了一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，该包括以下工艺步骤；
(1)低阶煤经烘干工艺处理得到烘干后的低阶煤和废气，所述废气通过第一除尘工艺得到煤粉；
(2)将步骤(1)中所述烘干后的低阶煤通过气化还原工艺处理得到油气混合物和提质煤，所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺；
(3)将步骤(2)所述油气混合物通过第一净化工艺得到包含CO、H2和烃类的混合气体和废水；
(4)将步骤(3)中所述混合气体经部分烃类重整转化工艺处理得到包含CO和H2的第一合成气；
(5)将步骤(3)中所述废水、步骤(1)中所述煤粉与水煤浆添加剂混合后得到水煤浆，将所述水煤浆与O2通过水煤浆气化工艺处理得到包含CO、CO2和H2的的第二水煤气，所述第二水煤气通过第二净化工艺处理后得到第二合成气；
(6)将步骤(2)中所述提质煤通过与H2O和O2反应制备包含CO、CO2和H2的第三水煤气，将所述第三水煤气通过第三净化工艺处理后得到第三合成气；
(7)将步骤(4)中将所述第一合成气、步骤(5)中第二合成气和步骤(6)中第三合成气混合后得到合成气，将所述合成气通过与H2O发生变换转化反应并脱碳得到粗制H2；粗制H2通过精制后与N2进入氨合成工艺得到粗气氨，所述粗气氨通过氨分离工艺得到液氨和驰放气，所述驰放气作为所述氨合成工艺的循环气使用；所述氨合成工艺通过余热回收富产水蒸气并供给所述变换转化使用。
低阶煤中挥发分含量一般为20％-55％，焦油的含量为3％-15％左右，固定碳的含量为 30％-60％、水的含量为10％-40％，剩余为灰尘等其他杂质。低阶煤的煤化程度低，但蕴藏丰富的油气资源，低阶煤中富含的挥发分对提取合成气非常有利。
本发明的原料低阶煤可以是粉煤也可以是块煤，当低阶煤采用块煤时，对过大块煤可以通过破碎、筛分处理以获得粒度较小的粉煤。优选采用粉煤作为原料，一方面是因为粉煤无需再经破碎、筛分处理，节省工艺步骤，烘干时受热面积大，烘干效率高，另一方面是粉煤相对块煤价格低廉。优选采用粒度小于20mm的粉煤，再进一步优选采用粒度小于6mm的粉煤。
烘干一般只能除去低阶煤中大部分的自由水，而不能除掉低阶煤中的结合水，因此，低阶煤通过烘干工艺处理后得到烘干后的低阶煤和废气，所得烘干后的低阶煤依然含有一定量的水分，这部分剩余的水分可在后续的气化还原工艺中气化变成水蒸气。若低阶煤中含有大量的水分，会导致气化还原反应过程中耗热量大，因此，本发明的技术方案首选对低阶煤通过烘干工艺进行处理先除掉低阶煤中的一部分水分。烘干工艺的烘干介质可为烟气或者水蒸气，烘干可分为直接烘干和间接烘干。当利用烟气作为烘干介质时，虽然烟气与低阶煤直接接触的烘干的效率是最高的，但是采用烟气进行烘干时要严格控制烘干工艺环境中氧气的体积百分比在***极限以下，以防止爆燃，烟气间接烘干的效率也并不理想，因此为了生产安全和烘干效率，优选水蒸气烘干。水蒸气直接烘干容易有可能导致水蒸气混入与低阶煤中，不仅造成了反应煤资源的消耗资，有降低了烘干效率，因此采用水蒸气间接烘干低阶煤的烘干方式，以防止水蒸气中的水分进入低阶煤中。另外，烘干过程中如果水蒸气压力过大，水蒸气带来的温度过高容易导致在烘干过程中，低阶煤中部分挥发分会逃逸出来，一方面挥发分的逸出会带来安全隐患，另一方面会影响后续气化还原工艺的产气量，因此烘干过程中烘干蒸汽压力不易过大，以保证既能保证烘干效果，又可以保证低阶煤中的挥发分不被气化。因此，优选的，烘干工艺采用水蒸汽间接烘干，水蒸汽的压力为0.3-1.5Mpa，水蒸汽的温度为105-250℃，不仅防止了外界的空气中的O2混入消耗煤物质，而且在此工艺条件下可以最大化的降低低阶煤中的含水率，甚至可以使得从烘干工艺的出料口排出的低阶煤中的含水量降低至7wt％以下，此时大部分的水分伴随着煤粉等扬尘从低阶煤中逸出，并且以水蒸气的形式进入烘干后产生的废气中，烘干工艺的出口物料温度为50-150℃；再进一步优选，当水蒸气的压力为0.6-1.2Mpa，水蒸气的温度为120-200℃时，烘干后低阶煤的含水率将降低至6wt％以下，烘干工艺的出口物料温度为80℃-130℃。
本发明的烘干工艺可以为一级，也可以为多级，因为如果一级烘干工艺后低阶煤的含水率仍然达不到工艺的要求，可以采用二级烘干、三级烘干工艺等多级烘干继续进一步干燥，直到烘干后低阶煤的含水率符合工艺条件为止。另外，多级烘干工艺可以串联设置也可以并联设置，采用多级烘干工艺串联时可以加强干燥效果，并联时可以增大烘干工艺的处理量，因此根据实际生产工艺的需求，对多级烘干工艺是串联还是并联或者串联并联同时的设计，可以根据实际情况进行调整，只要能达到相同的技术效果即可，具体的，比如，当烘干工艺的进料量以20-30t/h的低阶煤计，可采用一级蒸汽烘干工艺；当烘干工艺的进料量以50-70t/h 的低阶计，可采用二级蒸汽烘干工艺，这样更经济合理些。
烘干过程中的废气主要包括小粒度的低阶煤和烘干去掉的水蒸气，原料低阶煤的粒度越小，废气中的煤粉越多，废气直接排放不仅污染了环境，也浪费了煤资源，因此通过第一除尘工艺回收烘干工艺后的废气中的煤粉具有重要的经济价值。经第一除尘工艺可回收废气中 95％以上的煤粉，这里称为煤粉，煤粉粒度一般小于3mm，优选粒度小于1mm的煤粉作为后续制作水煤浆的原料，以减少对水煤浆中大颗粒物质的研磨工艺，提高了研磨机的使用寿命和效率。
通过烘干工艺烘干后的低阶煤进入气化还原工艺进行反应，为了进一步优化工艺，在烘干后的低阶煤进入气化还原工艺前还可以增设气化进料工艺，以便将烘干后的低阶煤快速进入气化还原工艺，增大物料的表面积，有利于加快气化还原反应。
其中，气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。烘干后的低阶煤进入气化还原工艺，在烟气等加热介质的加热下，反应过程中无需加入添加剂等其他物质，温度一般为350℃-800℃，压力≤30Kpa下发生复杂化学反应的过程，得到固态的碳和高温的油气混合物，其中，固态的碳即为提质煤，提质煤中的挥发分8-15wt％。高温的油气混合物为包含CO、H2、烃类、煤焦油、灰尘和含硫化合物等的多杂质气体。
其中，气化还原工艺采用的无氧或微氧环境氧的来源主要分以下几种情况：(1)、原料低阶煤内部的空隙，物料与物料之间的空隙夹带的空气，这部分的空气中的O2在气化还原工艺中高温的环境下立即与煤反应生成CO2或CO；(2)从气化还原工艺的进料口、出料口等泄露混入的少量空气，这部分空气的氧气，这部分微量的O2在气化还原工艺中高温的环境下立即与煤反应生成CO2或CO；(3)、在***极限值以下，气化还原工艺内可以稍微通入占煤炭质量百分比5％的O2或者(空气)，这种操作具有以下优点：①可提高气化还原工艺内的温度和能量利用率；②提高了炭的转化率；③防止煤结焦；④少量O2与低阶煤不完全燃烧产生了更多的CO，为后续带来了更多的合成气。由于气化还原工艺内部温度较高，通入的少量O2瞬间会发生氧化反应(包括燃烧反应)，很多可燃物的燃点都在气化还原反应的反应温度以下。因CO与空气混合***限12％～74.2％；H2***值为4％-75％。O2占空气比例为21％。折算后纯氧的***极限上值为6％左右。通过理论测算，100kg的煤会产生约80Nm3的CO和H2。所以，通入占煤炭质量百分比5％的O2是安全的；再进一步优选，通入占煤炭质量百分比3％的O2，以确保整个气化还原工艺反应的安全稳定性。但是，当气化还原反应的温度满足工艺要求时，也可以不通入氧气，优选烘干后的低阶煤在无氧环境进行气化还原反应，以使得反应能够安全进行。
其中，气化还原工艺可以为一级，也可以为多级。当采用一级气化还原工艺时，主要是为了得到大部分高温的油气混合物，温度的高低直接影响后续产气量、提质煤的产量和一级提质煤的温度，气化还原工艺的反应温度为350℃-800℃，提质煤中的挥发分含量为8-15wt％，进一步优选，气化还原工艺的反应温度为400-750℃；再进一步优选450-700℃。当采用多级气化还原工艺时，多级气化还原工艺主要作用是把上一级气化还原工艺内的无法气化的固体物质(包括气化后的粉煤、固体杂质等)，一定量的、无法在一定停留时间内气化的、类似沥青等高沸点油状物继续气化和停留时间短来不及析出或者温度达不到酚类化合物、芳香烃化合物等的缩聚反应条件，继续反应气化，有利于提高气体产量和提质煤的品质。
除了保证气化还原工艺的温度合理之外，同时也得保证气化还原工艺内一定的停留时间，停留时间太短，挥发分还未完全逸出气化，影响气体产量的同时，更多的影响提质煤的质量；停留时间太长，虽然产品得到了保证，但产量跟不上，所以保持一个合理的气化还原反应停留时间对产品产量和质量的至关重要。由于原料低阶煤的品种不同，一般气化还原工艺内物料的停留时间为30min-4h。
本发明中优选采用两级气化还原工艺，烘干工艺烘干后的物料先进入一级气化还原工艺再进入二级气化还原工艺，烘干后的低阶煤先进入一级气化还原工艺得到一级气体和一级固体，一级固体再进入二级气化还原工艺继续气化得到二级气体和二级固体，二级固体即为提质煤；一级气化还原工艺的进料温度为80℃-120℃，出气温度为180℃-550℃，反应温度为 450℃-650℃，出料温度为350℃-600℃；所述二级气化还原工艺的进料温度为350℃-600℃，出料温度为450℃-750℃，反应温度为550℃-800℃，出气温度为450℃-700℃。当采用两级气化还原工艺时，主要是为了使大部分挥发分完全气化掉，既能得到大量的气体又能得到挥发分更低的提质煤，其中提质煤中的挥发分含量为3-8wt％。
气化还原工艺制备的油气混合物可将其中一部分作为燃料，例如为烘干工艺或者是后续的重整转化工艺提供热量，实现供热自己自足，无需使用外界燃料供热。
从气化还原工艺得到的高温的油气混合物进入第一净化工艺以除掉固体灰尘、焦油和含硫化合物等以即可得到混合气体。
第一净化工艺包括第二除尘工艺、油气冷却工艺和脱硫工艺，油气混合物依次经第二除尘工艺、油气冷却工艺和脱硫工艺处理得到包含CO、H2和烃类的混合气体。高温的油气混合物中含有灰尘、煤焦油、水蒸气、CO2、H2S和COS等；先利用第二除尘工艺除尘，例如采用除尘器除尘，防止在除尘过程中由于油气混合物的温度降低，导致煤焦油和水蒸气等冷凝成液态并粘附大量灰尘造成后续工艺管道堵塞，造成除尘效果下降。再利用油气冷却工艺除掉大量的焦油和水蒸气，防止有谁冷却附着在工艺管道中堵塞管道，积碳等问题。脱焦油工艺可采用喷淋塔，也可以采用其他装置，只要能达到冷却除焦油的目的即可。进一步优选的，冷却后的油水混合物再通过油水分离即可得到副产品煤焦油，煤焦油的单位价格为2000-2500元/T，富产的煤焦油的价值较高。最后再将油气冷却工艺处理后的剩余的气体通过脱硫工艺除掉含硫化合物，防止含硫化合物造成后续重整转化工艺中的催化剂中毒，例如干法脱硫和湿法脱硫等，只要能达到脱硫的效果即可。采用以上工艺可除掉杂质气体和固体，以便得到净化后的混合气体，混合气体杂质少，便于后续工艺处理，保证了后续设备的稳定性。
为了进一步优化工艺，如果油气混合物中含不饱和烃的体积分数过高，还可以在第一净化工艺后增设加氢工艺将其转化为饱和烃，防止不饱和烃脱碳而引起积碳等问题；进一步地，还可以增设脱硝工艺或脱氯工艺以实现进一步净化油气混合物。
本发明中优选采用两级气化还原工艺，每级气化还原工艺分别依次与各自的除尘工艺、油气冷却工艺和脱硫工艺等连接；每级气化还原后产生的高温油气中的灰尘量较大，因此，为了进一步优化工艺，每级气化还原工艺先与各自的除尘工艺连接，每级的除尘工艺再与同一套油气冷却工艺和脱硫工艺依次连接，以节省工艺环节。
从第一净化工艺得到混合气体进入重整转化工艺进行处理即得到包含CO和H2的第一合成气。
为了进一步优化工艺，混合气体再进入重整转化工艺处理前可先进行压缩处理提高混合气体的压力，便于重整转化反应的发生。
混合气体经部分烃类重整转化工艺为将混合气体中的各组分气体不经分离直接通过部分烃类重整转化为CO和H2的烃类重整转化工艺。因为重整转化的目的只是为了将烃类转化生成CO和H2，而混合气体中自身已含有一部分CO和H2，因此无需将烃类从混合气体中分离出来再进行烃类的重整转化，采用这样的操作节省了工艺步骤，经济效益高。
重整转化主要包括部分催化氧化、蒸汽催化重整转化和非催化重整转化的一种或者几种。部分催化氧化、蒸汽催化重整转化均需要催化剂，重整转化工艺的催化剂多为负载型催化剂，活性组分主要是Ni、Co、Fe、Cu等非金属和Rh、Ru、Pt等贵金属。重整转化一般需要供热，可以采用直接供热或者间接供热的方式。合成气中CO和H2的来源为两个部分，一部分为混合气体中部分烃类通过催化转化得到的CO和H2，另一部分为混合气体中的原有H2和CO。
部分催化氧化是采用氧气(纯氧)与一部分烃类燃烧直接供热，使反应温度达到850-1300℃，在催化剂的作用下的，混合气中的部分烃类与水蒸气反应生成CO和H2；蒸汽催化重整转化时采用外界供热，使温度达到850-1200℃，在催化剂的作用下使得混合气体中的部分烃类与水蒸气反应生成CO和H2；两种方法的主要反应机理为：
(1)CmHn+mH2O＝mCO+1/2(n+2m)H2主反应，吸热反应
(2)CO+H2O＝CO2+H2副反应，吸热反应
以CH4为例，主要反应方程式为CH4+H2O→CO+3H2，生成的H2和CO的摩尔比为3:1，比例较大，对制备第一合成气非常有利。
非催化重整转化重整不需要催化剂，主要反应机理为：CH4+1/2O2→CO+2H2，生成的H2和CO的摩尔比为2:1，有利于制备第一合成气。除甲烷外其他烃类与甲烷与O2的反应机理类似。
表1：重整转化前混合气体中各个组分体积百分比的范围值：
组分 H<sub>2</sub> 包含CH<sub>4</sub>的烃类 CO CO<sub>2</sub> 其他
含量 15-45％ 10-52％ 5-25％ 5-25％ 0.1-10％
其他组分为N2、水蒸气等，重整转化前混合气体中各组分的体积百分比的总和为100％。
表2：重整转化后混合气体中各个组分体积百分比的范围值：
组分 H<sub>2</sub> 包含CH<sub>4</sub>的烃类 CO CO<sub>2</sub> 其他
含量 30-70％ 1-5％ 10-30％ 3-35％ 0.1-10％
其他组分为N2和水蒸气等，重整转化后混合气体中各组分的体积百分比的总和为100％。
由表1和表2可知，混合气体经重整转化工艺处理后，混合气体中的烃类的体积比百分比由原来的10-52％降低为1-5％，重整转化后的混合气体中即为第一合成气，合成气中的H2和CO的体积比百分比大幅提高。
水煤浆是一种新型煤基流体洁净环保燃料，既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧应用特点，是目前我国一项现实的洁净煤技术。水煤浆由65-70％的煤、29-34％的水和小于1％的化学添加剂，经过一定的加工工艺制成，其外观像油，流动性好，储存一般 3-6个月不沉淀，运输方便，燃烧效率高，污染物(SO2、NOX)排放低，约2t水煤浆可以替代1t燃油，可在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等代油或煤、气燃用；水煤浆过水煤浆气化工艺制备的水煤气用作分离H2和CO的原料。
从水煤浆产业的长远发展来看，制浆原料应立足于价格低廉的长焰煤、弱黏煤、不黏煤、褐煤等低阶煤，和无烟煤、贫煤、贫廋煤等高阶煤，或如市政污泥、工业污泥、浮选煤泥等各种固体废弃物，不仅可提高水煤浆的经济性，也符合国家合理利用煤炭和废物资源的政策。
水煤浆添加剂主要包括降粘分散剂与稳定剂。其中分散剂最为重要，它直接影响水煤浆的质量和制备成本。(1)分散剂：煤炭的表面具有强烈的疏水性，与水不能密切结合成为一种浆体，在较高浓度时只会形成一种湿的泥团。在制浆中加入少量的分散剂改变煤粒的表面性质，使煤粒表面紧紧地为添加剂分子和水化膜包围，让煤粒均匀地分散水中，并提高水煤浆的流动性，用量约为煤的1％。一般来说，分散剂是一种表面活性剂。常用的表面活性剂有磺酸盐型分离子表面活性剂(如木质素磺酸盐茶磺酸盐、烯基磺酸盐等)、聚氧乙烯刑非离了表面活性剂、水溶性高分子f聚合物以及阴离子表面活性列与非离子表面活性剂的复配物。 (2)稳定剂：水煤浆毕竟是一种由固、液两相粗分散体系，煤粒又很容易自发地彼此聚结。在重力或其他外加质量力作用下，发生沉淀是不可避免的。为防止发生硬沉淀，必需加入少量的稳定剂。稳定剂有两方面的作用，一方面使水煤浆具有剪切变稀的流变特性，即当水煤浆静止存放时有较高的粘度，开始流动后粘度又可迅速降下来；另一方面使沉淀物具有松软的结构，防止产生不可恢复的硬沉淀。
在第一净化工艺中得到的废水中，依然含有少量的煤焦油，主要以水包油的形式存在， COD(化学需氧量)在5000mg/L～100000mg/L之间，甚至更高；废水成分复杂，含有酚类、油和氨氮等。其中，酚类主要含有甲基类苯酚，儿茶酚，苯二酚等复杂的芳烃类物质。废水的矿化度很高，各种离子含量高，尤其是高价例子的含量更突出，这将给水煤浆的性能带来显著的影响。酚类大多具有一定的酸性，以高矿化度的废水制浆，难于达到高浓度水煤浆的要求，由于废水中酚类的存在，可以减轻高矿化度对煤浆流动性的破坏，因此，含酚类的废水能改善水煤浆性能。利用废水作为制作水煤浆的水的来源，一方面是废水中的中杂质较多，处理排放困难，用作制备水煤浆，不但解决了污水排放困难的问题，而且有效利用了水资源，尤其是西北地区本来水资源短缺；与纯净的工业用水相比，另一个方面是废水中含有少量的煤焦油、酚类、灰渣等物质，酚类等物质的存在有有利于水煤浆成浆，煤焦油和灰渣等物质的存在增加了水煤浆的能量值。
在本发明中，制备水煤浆的水的主要来源是废水，煤物质的来源主要是煤粉。将上述废水，煤粉与水煤浆添加剂溶液混合，即可得到水煤浆，水煤浆的浓度大于64.1wt％；粘度小于1200mPa·s(在浆体温度20℃，剪切率100S-1时)；发热量大于18.51MJ/kg。
另外，本发明也可采用工艺过程中的产生其他煤物质和水资源作为制备水煤浆的原料。优选的，将烘干过程中产生的废气，先经过第一除尘工艺处理后剩余的气体再经冷凝工艺处理得到废水，这部分废水也可以作为制备水煤浆时水的来源，用以补充废水不充足时水资源的短缺，同时也提高了低阶煤中水资源的利用率。优选的，将气化还原工艺处理得到的提质煤筛分获取粒度小于1mm的煤粉，用作制备水煤浆的煤资源的补充，粒度稍微大于1mm的提质煤可直接售卖或做储备能源。优选的，将油气冷却工过程中产生的油泥为做制备水煤浆的煤物质的来源，油泥用作制备水煤浆，可以充分利用油泥中的资源。作为本发明中工艺的进一步改进，在水煤浆与O2通过水煤浆气化工艺处理前，水煤浆先经滤浆处理。虑浆目的是除去在制水煤浆过程中出现的粗颗粒和混入浆体的某些杂物，以防止水煤浆在储运和燃烧过程中堵塞管路和喷嘴等。
最后，再将上述制备的水煤浆与O2一起通过水煤浆气化工艺得到包含CO和H2的第二水煤气，水煤浆气化工艺中的主要反应水煤浆中的煤物质与O2燃耗放热，煤物质与水煤浆中的水反应生成CO和H2。这里的O2可以是纯氧，也可以是高纯度的富氧气体。煤物质与H2O(水蒸气)的反应为吸热反应，反应方程式为C+H2O＝CO+H2，先通入O2使得一部分少量的水煤浆中的煤物质燃烧放热，使得环境温度快速达到800-1300℃，再通入另外一部分水煤浆与水蒸气在此温度下反应生成CO和H2，得到的气体为第二水煤气。在实际生产过程中，一般采用连续不间断通入O2和水蒸气，以使得水煤浆中的煤物质与H2O(水蒸气)反应不间断的制备第二水煤气。由于第二水煤气中含有一定量的灰尘、CO2、H2S、COS等杂质，第二水煤气通过第二净化工艺处理除掉以上杂质得到净化后的第二水煤气，第二净化工艺包括除尘工艺、脱硫工艺和脱碳工艺，除尘主要采用除尘器，例如旋风除尘，第二水煤气中的CO2、 H2S、COS可采用低温甲醇洗一起除掉。低温甲醇洗工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体(CO2、H2S、COS等)溶解度极大的优良特性，脱除第二水煤气中的酸性气体，是一种物理吸收法。低温甲醇洗工艺是目前国内外所公认的最为经济且净化度高的气体净化技术，具有选择性吸收CO2、H2S和CO的特性，溶剂价廉易得，能耗低，运转费用低，生产运行稳定、可靠等。第二净化工艺不局限于除尘器和低温甲醇洗，只要能达到除尘、脱碳、脱硫的效果即可。
提质煤与H2O(水蒸气)的反应为吸热反应，反应方程式为C+H2O＝CO+H2，从气化还原工艺反应后得到的提质煤为带温的提质煤，因提质煤含有一定温度，温度一般为 350℃-800℃，所以其自身带有较高的潜热，本工艺在充分利用提质煤自身潜热的基础上，先通入O2使得一部分少量的提质煤燃烧放热，使得环境温度快速达到800-1300℃，再通入另外一大部分提质煤与水蒸气在此温度下反应生成CO和H2，得到的气体为第三水煤气，在实际生产过程中，一般采用连续不间断通入O2和水蒸气，以使得提质煤与水蒸气反应不间断的制备第三水煤气。因为在气化还原工艺阶段大部分挥发分、焦油等已经被气化除掉，所得提质煤中煤物质的含量较高，因此利用提质煤所得的第三水煤气中杂质气体较少。另外，从气化还原工艺处理得到的提质煤，气化还原工艺过程中产生的提质煤粒度大小不一，尤其是粒度较小的提质煤，不含水分，容易产生扬尘，不方便运输，容易造成环境污染，因此将提质煤筛分获取粒度小于1mm的煤粉，用作制备水煤浆的煤资源的补充，粒度稍微大于1mm的提质煤可直接售卖或做储备能源。第三水煤气中的主要杂质气体为CO2、H2S、COS等杂质，还有少量的粉尘，通过第三净化工艺将第三煤气中杂质除去后得到净化后的第三转化气。第三除尘工艺与第二水煤气采用的第二净化工艺基本类似，主要是除尘、脱碳和脱硫，这里不再重复介绍。
最后将上述三种合成气通混合后得到合成气，合成气中主要包含CO和H2，还有少量的 CO2和COS等。
变换转化：合成气进入变换转化工艺，合成气中的CO通过与H2O反应变换转化为H2和CO2。变换转化的主要反应为：CO+H2O CO2+H2，此反应的热效应视H2O的状态而定，若为液态水，则是吸热反应，若为水蒸气，则为放热反应。变化反应是可逆反应，其平衡常数随着压力的增加而减小，可增加变换气中的H2的体积百分数，降低CO的体积百分数，但同时会增加CO2，因此一般还需变换气脱除的CO2。
脱碳：工业上脱除CO2的方法很多，总的来说可以分为两大类：一类是溶剂吸收法，另一类是变压吸附法(PSA)。溶剂吸收法包括物理吸收法、化学吸收法以及物理-化学吸收法，物理吸收法，如低温甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法，碳酸丙烯酯法；化学吸收法，一般像NaOH， KOH，Ba(OH)2等碱性较强的碱液能够很有效地吸收CO2气体，其原理是因为CO2气体溶于水生成碳酸，碳酸小部分电离生成的氢离子与碱液中的氢氧根离子反应生成水，因此可脱除 CO2。PSA法是利用吸附剂对吸附质再不同分压下具有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定压力下对被分离的气体混合物的各组分有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中杂质组分，减压脱除这些杂质而使吸附剂获得再生、该法具有工艺简单、操作稳定、能耗低、无“三废”排放问题等优点，是一种节能脱CO2的新技术，前景广阔。本发明中优选采用低温甲醇洗脱除CO2，在低温的条件下，甲醇是CO2很好的溶剂，在3MPa的压力，-30～-70℃的温度下，合成气中的CO2可以从33％下降到10ppm。另外，利用甲醇在低温下对H2S和COS等酸性气体溶解度极大的优良特性，一起脱除H2S、COS和CO2等酸性气体，净化度高，硫和硫化合物等杂质的脱除既能避免后续工艺中的催化剂中毒，也减少杂质气体的含量。
氢气的精制：合成氨对原料H2的纯度要求较高，合成气脱除CO2、H2S和COS等后的气体中主要包含H2，即为粗制H2，依然含有0.5～3％的CO和0.5～1％的CO2，必须进一步将CO和CO2的总量降低至10ppm左右，以保护氨合成催化剂的活性，这粗制H2的精制工艺俗称为“精炼”。合成氨脱除微量CO和CO2的方法大体分为热法和冷法两类。冷法工艺即为液氮洗涤法；而热法种类比较多，包括醋酸铜氨液洗涤法(铜洗法)、低压甲烷化法、甲醇甲烷化法和分子筛变压吸附法等。例如，采用低压甲烷化法进一步脱除CO和CO2，主要反应式为： CO+3H2＝CH4+H2O，CO2+4H2＝CH4+2H2O，甲烷化反应是在以镍为主的催化剂的作用下，在 280-380℃的温度和0.6-3MPa压力的压力下发生反应，反应后可将粗制H2气体中CO和CO2的总量降低到10ppm，得到的高纯度的H2。
合成氨：精制的H2与空分得到的纯N2或高纯度的N2进入氨合成工艺，氨合成的主要反应式为：3H2+N2 2NH3。
氨合成所需的原料气H2和N2按照摩尔当量比为3:1，反应后合成粗气氨。氨的合成反应是放热可逆和体积缩小的反应，在催化剂的活性温度范围内转化率很低，为了提高转化率，反应需在高压下进行，提高压强有利于提高平衡氨的浓度，也有利于加快反应速率。但高压动力消耗大，对设备材料和加工制造要求高；高压和较高的温度下，催化剂使用寿命较短，因此本发明中的压力为10-30MPa。氨的合成是气固催化反应，最优的工艺条件必须根据催化剂的性能而定。催化剂对工艺条件的限制，主要是活性温度，因此一般控制反应温度在 400-550℃之间。氨合成时采用以铁为主体的催化剂。铁催化剂按下列组成配料：Fe2O35468％，FeO 29 36％，Al2O3 24％，K2O 0.5 0.8％，CaO 0.72.5％，MgO若干。催化剂的活性成分是铁。使用时用原料气H2使铁的氧化物还原成铁，(Fe2O3，FeO)+H2→Fe+H2O，这种催化剂具有海绵状结构，内表面积很大。催化剂中的Al2O3、K2O和CaO等未被还原， Al2O3可以提高催化剂的耐热性能，K2O可以促使氮的活性吸附，CaO可以降低熔炼时物料的熔点和粘度。
由于氨的合成反应是放热反应，在氨合成过程中产生大量的热量，用废锅炉等回收余热并富产水蒸气，富产的水蒸气供给变换转化工艺使用，节省能源开支。
氨的分离：反应的粗气氨进入氨分离工艺，将气态氨降温25℃以下液化成液氨，从而实现液氨的分离，未液化的气体即为驰放气，驰放气中主要包含未反应的H2、N2和少量的惰性气体CH4，这部分驰放气作为循环气继续利用，有利于提高原料利用率。另外，惰性气体CH4在新鲜原料气中的含量一般很低，在循环过程中逐渐积累增多，使平衡氨含量下降、反应速度降低，因此生产中也可采取放掉一部分循环气的办法，以达到增加氨的产量的目的。
综上所述，本发明就有以下优点：
1、低阶煤经气化还原得到附加值高的挥发分，挥发分通过重整转化、变换等工艺合成氨，开辟了氨合成工艺的新途径，并且具原料低阶煤来源广泛，价格低廉，低阶煤中的挥发分接近零成本。
2、通过本发明在无氧或者微氧条件下将烘干后的低阶煤气化还原得到挥发分，因没有空气等参与反应，方便了后续的分离精制H2的产量，为合成氨提供了较多原料气，大大降低了生产成本。
3、利用本发明中的方还可以得到高附加值的提质煤途径和废水制备水煤浆途径合成氨，途径多，而且实现了废水、煤粉等多种废物再利用，符合国家大力提倡的煤炭高效清洁利用。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)低阶煤经烘干工艺处理得到烘干后的低阶煤和废气，所述废气通过第一除尘工艺得到煤粉；
(2)将步骤(1)中所述烘干后的低阶煤通过气化还原工艺处理得到油气混合物和提质煤，所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺；
(3)将步骤(2)所述油气混合物通过第一净化工艺得到包含CO、H2和烃类的混合气体和废水；
(4)将步骤(3)中所述混合气体经部分烃类重整转化工艺处理得到包含CO和H2的第一合成气；
(5)将步骤(3)中所述废水、步骤(1)中所述煤粉与水煤浆添加剂混合后得到水煤浆，将所述水煤浆与O2通过水煤浆气化工艺处理得到包含CO、CO2和H2的的第二水煤气，所述第二水煤气通过第二净化工艺处理后得到第二合成气；
(6)将步骤(2)中所述提质煤通过与H2O和O2反应制备包含CO、CO2和H2的第三水煤气，将所述第三水煤气通过第三净化工艺处理后得到第三合成气；
(7)将步骤(4)中将所述第一合成气、步骤(5)中第二合成气和步骤(6)中第三合成气混合后得到合成气，将所述合成气通过与H2O发生变换转化反应并脱碳得到粗制H2；粗制H2通过精制后与N2进入氨合成工艺得到粗气氨，所述粗气氨通过氨分离工艺得到液氨和驰放气，所述驰放气作为所述氨合成工艺的循环气使用；所述氨合成工艺通过余热回收富产水蒸气并供给所述变换转化使用。
2.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(3)中所述第一净化工艺包括第二除尘工艺、油气冷却工艺和脱硫工艺。
3.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(7)中所述粗制H2的精制为低压甲烷化法。
4.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(7)中所述氨合成工艺的压力为10-30MPa，温度为400-550℃。
5.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(7)中所述脱碳为低温甲醇法脱碳。
6.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(2)中所述气化还原工艺的的反应温度为350-800℃。
7.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(4)中所述混合气体经部分烃类重整转化工艺为将混合气体中的各组分气体不经分离直接通过部分烃类重整转化为CO和H2的烃类重整转化工艺。
8.如权利要求7所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：所述重整转化工艺包括部分催化氧化、蒸汽催化重整转化和非催化重整转化中一种或几种。
9.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(1)中所述煤粉的粒度小于1mm。
10.如权利要求1所述的一种利用低阶煤多途径合成氨的方法，其特征在于：步骤(5)中所述水煤浆与O2通过水煤浆气化工艺处理前，所述水煤浆先通过滤浆工艺处理再与O2通过水煤浆气化工艺得到包含CO、CO2和H2的第二合成气。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110156047A (zh) * 2019-05-27 2019-08-23 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种固体氧化物电解/化石燃料合成氨耦合的合成氨方法
CN110885704A (zh) * 2019-12-02 2020-03-17 浙江天禄环境科技有限公司 一种提质煤制天然气的方法
CN114907883A (zh) * 2021-02-07 2022-08-16 西安航天源动力工程有限公司 固废处理方法及***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1935765A (zh) * 2006-10-19 2007-03-28 太原理工天成科技股份有限公司 一种同时生产二甲醚、液化天然气及尿素的方法
CN104531186A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 西安元创化工科技股份有限公司 一种利用煤生产焦油和烃类燃料产品的方法
CN106190327A (zh) * 2016-09-12 2016-12-07 中国华能集团公司 一种飞灰和废水再循环的煤气化、净化***及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1935765A (zh) * 2006-10-19 2007-03-28 太原理工天成科技股份有限公司 一种同时生产二甲醚、液化天然气及尿素的方法
CN104531186A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 西安元创化工科技股份有限公司 一种利用煤生产焦油和烃类燃料产品的方法
CN106190327A (zh) * 2016-09-12 2016-12-07 中国华能集团公司 一种飞灰和废水再循环的煤气化、净化***及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李忠铭: "《现代工业化学》", 31 August 2018 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110156047A (zh) * 2019-05-27 2019-08-23 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种固体氧化物电解/化石燃料合成氨耦合的合成氨方法
CN110885704A (zh) * 2019-12-02 2020-03-17 浙江天禄环境科技有限公司 一种提质煤制天然气的方法
CN114907883A (zh) * 2021-02-07 2022-08-16 西安航天源动力工程有限公司 固废处理方法及***

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