一种利用煤与天然气联合生产合成气的方法
【专利说明】一种利用煤与天然气联合生产合成气的方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于一种煤综合加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种利用煤与天然 气联合生产合成气的方法。 【【背景技术】】
[0002] 煤气化和天然气转化是现代化工生产合成气的主要工艺。煤气化工艺有固定床气 化、流化床气化、气流床气化工艺，其中气流床气化是目前最先进的大型、高效的煤气化技 术。气流床煤气化技术由于原料特性和工艺技术特点，其产生的合成气一般氏/CO在0. 4到 〇. 8之间，对于大多化工合成产品而言具有碳多氢少的特点，要进行下一步生产合成还需要 增加变换工艺来调节合成气中H2/C0。且在煤气化过程中产生大量的热，这些热通过高温粗 煤气以显热的形式从燃烧室中带出来，湿法气化通常以激冷水洗的方式将显热传递到激冷 水中并通过闪蒸的方式回收部分热量，但回收的这部分热量都是以低压饱和蒸汽的形式存 在，品质并不高。天然气转化工艺包括一段转化、二段转化、部分氧化还原等，其中二段转化 工艺原料、燃料消耗低，甲烷转化效率高，合成气中的氢碳比易于控制，是理想的天然气转 化工艺。但是由于原料特性及工艺技术特点，二段转化工艺生产的合成气存在氢多碳少的 问题，H2/C0在3. 0到4. 2之间，对有的化工合成H2/C0过高，需要从系统外进行补碳或者将 部分氢气排出系统，且甲烷和蒸汽的转化反应是强吸热的反应需要燃烧部分原料来提供热 量。这些增加了生产能耗。
[0003] 煤气化产生的高温粗煤气携带大量显热，天然气转化需要消耗大量的热，结合煤 气化工艺过程碳多氢少、天然气转化工艺碳少氢多的特点，发明一种煤和天然气联合气化 工艺，既可以有效利用煤气化产生的显热资源，又能调节合成气氢碳比例，得到氢碳比较为 合理的合成气，最大限度的降低变换工艺的负荷，甚至取消变换工艺。因此，煤和天然气联 合气化比这两种原料单独气化更加节能环保。 【
【发明内容】
】
[0004] [要解决的技术问题]
[0005] 本发明的目的是提供一种利用煤与天然气联合生产合成气的方法。
[0006] [技术方案]
[0007] 本发明是通过下述技术方案实现的。
[0008] 本发明涉及一种利用煤与天然气联合生产合成气的方法。
[0009] 该合成气生产方法的步骤如下：
[0010] A、天然气净化与加热
[0011] 含有硫化物的天然气通过天然气管道4送到天然气加热器5中，被其中天然气燃 烧产生的热量加热，再先后送到氧化锰脱硫槽7与氧化锌脱硫槽9进行脱硫，脱硫的天然气 通过二级脱硫天然气管道10与来自蒸汽管网的饱和蒸汽混合，再进入天然气加热器5中加 热到温度440~460°C，接着由混合气管道11送到一段天然气转化器18中进行天然气一段 催化转化反应；在天然气加热器5中产生的高温烟气送到废热锅炉；
[0012] 来自空分的氧气气化剂与来自蒸汽管网的饱和蒸汽混合通过气化剂管道1送到 气化剂加热器2中进行加热，然后通过热气化剂管道3送到深度转化器34 ;在气化剂加热 器2中产生的高温烟气送到废热锅炉；
[0013] B、气化料浆制备
[0014] 将破碎的含碳氢原料、水与添加剂溶液送入磨机12进行一次湿磨制浆，得到的气 化料浆送入料浆贮槽13中；
[0015] C、煤-天然气联合气化
[0016] 步骤B制备的气化料浆经高压料浆栗14提压后与气化剂同时通过三流道雾化器 15进入复合反应器16的煤气化反应室17中，在温度1300°C~1400°C与压力0. 1~IOMPa 的条件下进行不完全燃烧反应，得到以C0、HjP CO2为主要组分的高温粗合成气与熔渣的混 合物；
[0017] 所述的混合物由煤气化反应室17经喇叭状导气口 31进入一段天然气转化器18， 作为一段天然气催化转化反应的热源；一段天然气转化器18由上段天然气催化反应管19、 下段天然气催化反应管20、喇叭状导气口 31、上部气体喷嘴37与下部气体喷嘴38组成；
[0018] 来自深度转化器34的温度为900~950°C的深度转化气，其中一部分由上部气体 喷嘴37进入一段天然气转化器18中，吹扫上段天然气催化反应管19积灰并调节其转化温 度，余下部分由下部气体喷嘴38进入一段天然气转化器18,作为一段天然气转化热源，同 时吹扫下段天然气催化反应管20积灰并调节一段转化气的氢碳比；
[0019] 通过混合气管道11将步骤A的天然气-蒸汽混合气送到一段天然气转化器18中， 在上段天然气催化反应管19中在初级转化催化剂存在下，天然气与蒸汽混合气在与粗合 成气和熔渣混合物换热时进行转化反应，接着进入下段天然气催化反应管20中，在一段转 化催化剂存在下，在与粗合成气和熔渣混合物换热时继续进行转化反应，生成一段转化气； 完成换热后的粗合成气通过合成气管道22送到对流废锅23继续回收热量；对流废锅23产 生的饱和蒸汽送至蒸汽管网；
[0020] 在一段天然气转化器18中冷却的熔渣进入渣冷却收集室21进行水浴降温，得到 粗灰渣；
[0021] D、一段转化气深度转化
[0022] 步骤C得到的一段转化气通过一段转化气管道33送到深度转化器34,同时步骤A 得到的气化剂-蒸汽混合气通过热气化剂管道3也送到深度转化器34,它们在深度转化催 化剂的存在下进行深度转化反应，得到温度为900~950°C的深度转化气，即粗合成气，它 经提压后由深度转化气管道36经上部气体喷嘴37与下部气体喷嘴38送到一段天然气转 化器18中；
[0023] E、灰渣收集及排放
[0024] 让步骤C得到的粗灰渣进入渣冷却收集室21，得到粗灰渣与灰水，粗灰渣通过锁 渣阀门39进入锁斗40,通过排放阀门排出；收集的灰水通过含细灰水管道41送到细灰水 处理部分处理；
[0025] F、粗合成气洗涤净化：
[0026] 步骤D的粗合成气在对流废锅23中进行换热；完成换热的粗合成气由换热粗合成 气管道24送到除尘器25中除去其中夹带的细灰，在除尘器25底部收集的细灰由细灰管道 27排至外界，而除去细灰的粗合成气通过粗煤气管道26送到洗涤塔28进行洗涤、降温，再 从洗涤塔28顶部通过净化合成气管道29排出，得到所述的合成气；
[0027] G、含细灰水处理
[0028] 在洗涤塔28底部收集的含细灰水通过黑水管道30、从复合反应器16的渣冷却收 集室21排出的含细灰水通过含细灰水管道41分别进入高温热水器42降压，在降压时逸出 的气体送到灰水换热器57或者回收热水塔60回收热量；经高温热水器42降压的浓缩含 细灰水进入低温热水器43再次进行降压，降压逸出的气体直接送到脱气水槽55作为热源； 该低温热水器43底部浓缩含细灰水与在步骤E收集的灰水送到负压蒸发器44进行降压； 负压蒸发器44逸出的气体通过负压冷凝器58降温冷却再送到负压分离器46分离除去水 分，接着送到抽气栗47与抽气栗分离器48分离除去水分，然后排空；让负压分离器46分 离的水与抽气栗分离器48分离的水流入储水槽52中；在负压蒸发器44底部浓缩含细灰水 经澄清槽给料栗49提压后进入澄清槽50 ;在澄清槽50内加入絮凝剂使细灰悬浮物絮凝沉 降，上部溢流水流入储水槽52 ;储水槽52中的灰水经灰水栗54提压后一部分送入脱气水 槽55, 一部分作为冲洗水，少部分外排；在脱气水槽55内，循环灰水中夹带的溶解气体经加 热后排空，同时在脱气水槽55内加入分散剂，以减轻换热器和灰水管道的结垢；
[0029] 循环灰水经脱气水栗56提压进入灰水换热器57或者回收热水塔60,与高温热水 器42逸出的气体进行换热，换热的灰水送到洗涤塔28循环使用；
[0030] 澄清槽50底部含灰量高的浓缩含细灰水经过滤机给料栗53提压进入真空带式过 滤机51将细灰与水分离，细灰收集后排出，分离出的水重新回到澄清槽50内。
[0031] 根据本发明的一种优选实施方式，所述的复合反应器16是一个圆柱形筒体，它的 上部是煤气化反应室17,它的下部是一段天然气转化器18 ;-段天然气转化器18由上段天 然气催化反应管19、下段天然气催化反应管20、喇叭状导气口 31、上部气体喷嘴37、下部气 体喷嘴38与渣冷却收集室21组成；
[0032] 位于喇叭状导气口 31下方的上段天然气催化反应管19内装填初级催化剂；位于 上段天然气催化反应管19下方的下段天然气催化反应管20内装填一段转化催化剂；
[0033] 上部气体喷嘴37与下部气体喷嘴38安装在一段天然气转化器18壳体上；
[0034] 在下段天然气催化反应管20下方设置渣冷却收集室21。
[0035] 根据本发明的另一种优选实施方式，所述喇叭状导气口 31的侧边与复合反应器 16纵轴的夹角是30~60°。
[0036] 根据本发明的另一种优选实施方式，所述的上段气体喷嘴37与下段气体喷嘴38 沿着一段天然气转化器18呈对称分布，气体喷嘴数是8-32。
[0037] 根据本发明的另一种优选实施方式，通过控制送到复合反应器16中气化料浆与 天然气的比将合成气的氢碳比控制在I. 〇~2. 0范围内。
[0038] 根据本发明的另一种优选实施方式，气化料浆与天然气的投料比是Im3料浆为 200~460Nm3天然气。
[0039] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述天然气在上段天然气催化 反应管19中在温度950~1300°C下进行转化反应；在经过上段天然气催化反应管19热交 换后，所述粗合成气的温度降低到950~1000°C。
[0040] 根据本发明的另一种优选实施方式，于在步骤C中，所述天然气在下段天然气催 化反应管20中在温度700~950°C下进行转化反应；在经过下段天然气催化反应管20热 交换后，所述粗合成气的温度降到700~800°C。
[0041] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤F中，在经过对流废锅23热交换后，所 述粗合成气的温度降低到300~350°C。
[0042] 根据本发明的另一种优选实施