一种褐煤气化制气及干馏提质耦合工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤化工技术领域，特别是一种褐煤气化制气及干馏提质耦合工艺。
【背景技术】
[0002]半焦俗称兰炭，一般为泥煤、褐煤和高挥发分的烟煤经低温干馏得到的固体产物，半焦产业在中国经过十几年的发展，已经形成了以煤干馏为基础包括金属镁，铁合金，化月巴，电石和发电等高载能工业的产业链。然而目前半焦产业组织结构集中较低，企业布局分散，缺乏同步配套资源综合利用。
[0003]近年来我国煤化工飞速发展，烟煤，无烟煤等优质资源已被大量利用，走向枯竭是必然趋势。我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303亿吨，约占全国煤炭储量的17%，在我国煤炭资源中占有重要地位。发展褐煤气化，褐煤提质、拓展褐煤开发利用空间是当前我国节能技术政策优先发展的方向之一
[0004]半焦过程分别为两个独立的系统，煤制半焦系统干馏炉需要消耗大量煤燃烧烟气做热源，大量的CO2和污染物排放，系统复杂，投资高。煤制气过程中，气化产生的高温合成气需要进行除尘降温后送入下游工段，存在热量回收不充分，能量损失较大。
[0005]专利CN103421546A提出了一种煤干馏过程和碳材料气化过程的组合工艺，将半焦低压干馏炉和半焦制气低压气化炉串联使用，实现了集成化的节能。然而，煤气化需采用两种操作条件的气化炉系统，需分别产生常温气化气和高温煤气，系统配置较复杂。此外，干馏炉所产变焦又进入气化炉制气，减少了半焦产量。
[0006]本发明提出一种褐煤气化制气及干馏提质耦合工艺，将煤气化气化炉和煤制半焦干馏炉串联使用，煤炭在气化炉中气化后产生的高温合成气直接进入干馏炉作为干馏载热气体，与煤炭在干馏炉中充分接触，合成气中的H2O与CO2与热碳接触进一步反应，提高了合成气中的有效气成分，煤炭热解干馏提质得到半焦产品、煤焦油和干馏煤气。半焦产品从干馏炉底部采出，煤焦油，干馏煤气与合成气混合物从干馏炉顶部采出，冷却分离出煤焦油产品及合成气产品。
[0007]本新工艺的开发很好解决低阶煤的利用，将会对以褐煤为原料大宗化工产品的生产起到促进作用。生产的合成气与单纯的褐煤气化制气工艺相比，有效气成分更高，能够降低传统煤气化工艺中的CO2排放比例，整个工艺流程热量充分利用，能量利用效率高，符合国家绿色能源发展方向。
【发明内容】
[0008]本发明提出一种褐煤气化制气及干馏提质耦合工艺，将煤气化气化炉和煤制半焦干馏炉串联使用，煤炭在气化炉中气化后产生的高温合成气直接进入干馏炉作为干馏载热气体，与煤炭在干馏炉中充分接触，合成气中的H2O与CO2与热碳材料接触进一步反应，提高了合成气中的有效气成分，煤炭热解干馏提质得到半焦产品、煤焦油和干馏煤气。半焦产品从干馏炉底部采出，煤焦油，干馏煤气与合成气混合物从干馏炉顶部采出，冷却分离出煤焦油产品及合成气产品，采用的具体技术方案如下:
[0009]—种褐煤气化制气及干馏提质耦合工艺，包括如下步骤:
[0010]步骤I:原料煤分为两部分，一部分进入气化炉，一部分进入干馏炉；
[0011]步骤2:进入气化炉的原料煤和氧化剂以及部分蒸汽在气化炉中进行气化反应，产生高温合成气；
[0012]步骤3:步骤2产生的高温合成气通过气化炉和干馏炉之间的连通管直接进入干馏炉，原料煤在干馏炉中被合成气干馏分解出煤焦油、干馏煤气和半焦，此过程中高温合成气中的H2O与CO2与热碳材料接触进一步反应，生成H2，CO，有效的增加合成气中有效气组成，并且降低合成气中CO2含量，减小下游工段CO2排放量，而半焦通过半焦钝化冷却装置冷却；
[0013]步骤4:步骤3中获得的煤焦油、干馏煤气以及进入的合成气从干馏炉排出进入旋风分离装置，分离掉固体颗粒物质及细灰后进入油气分离装置，将煤焦油与合成气和干馏煤气分离，气化炉合高温成气直接进入干馏炉，气化炉不需要进行除尘，而气化炉产生的高温合成气在干馏炉中产生的煤焦油、干馏煤气经过旋风分离及油气分离后，相比于传统的煤气化装置，合成气组成中有效气含量高，而干馏炉出口旋风分离装置，有效的降低合成气及煤焦油中的固体颗粒，使最终产品气及煤焦油中含尘量降低；
[0014]步骤5:步骤4中分离出的固体颗粒物质及细灰返回气化炉循环反应，步骤4旋风分离装置分离下来的未反应完全的固体颗粒返回气化炉进行气化，可以有效的提高装置整体碳回收及转化率。
[0015]所述步骤I原料煤进入干馏炉前需进行干燥，并且是否需要进行干燥是根据原料煤水分含量决定的，该预干燥工艺可以降低干馏炉能耗，使干馏效率更高，干燥热源来源于半焦钝化冷却装置或油气分离装置所副产蒸汽。
[0016]气化炉压力可根据所需合成气及煤焦油成分要求不同而进行调节，气化炉气化压力控制在常压-4.0MPaG，气化炉可以根据干馏炉所需温度通过气化炉反应氧气/空气及蒸汽量进行调节，满足干馏炉热源气的温度要求，气化炉出口温度一般控制在700-1100°C。
[0017]根据干馏原料煤粒径大小，干馏炉可采用下出料式干馏炉或上出料式干馏炉，粒径小的原料煤采用上出料式干馏炉，粒径大的原料煤采用下出料式干馏炉。
[0018]干馏炉操作压力也可根据所需合成气及煤焦油成分要求不同而进行调节，干馏炉干馏压力控制在常压-4.0MPaG。
[0019]步骤I所述原料煤为褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种。
[0020]所述半焦钝化冷却装置，采用惰性气体对半焦进行钝化冷却。所述惰性气体通过余热锅炉副产蒸汽排出热量后，循环对半焦进行钝化冷却。
[0021]步骤2所述氧化剂是氧气或者空气，且最好采用氧气，可以有效的减小气化及干馏装置大小，产品合成气有效气含量高。
[0022]步骤2所述气化反应可采用流化床、固定床或气流床气化方式进行。
[0023]本工艺所产产品合成气可进行化工产品的合成，通常用于甲醇，合成天然气，合成油，合成氨等。
[0024]本发明有益效果是:本发明很好的解决了低阶煤的利用，将会对以褐煤为原料大宗化工产品的生产起到促进作用。生产的合成气与单纯的褐煤气化制气工艺相比，有效气成分更高，能够降低传统煤气化工艺中的CO2排放比例，整个工艺流程热量充分利用，能量利用效率高，符合国家绿色能源发展方向。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述半焦下出料式煤气化制气及干馏提质耦合工艺流程图
[0026]图2为本发明所述半焦上出料式煤气化制气及干馏提质耦合工艺流程图
[0027]图例说明:1、气化炉，2、上出料式干馏炉或下出料式干馏炉，3、旋风分离装置，4、油气分离装置，5、干燥装置，6、半焦钝化冷却装置，7、余热锅炉
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