专利名称：一种碎煤加压气化方法
技术领域：
本发明ー种碎煤加压气化方法属于加压连续气化技术领域。
背景技术：
碎煤加压气化工艺技术主要采用移动床碎煤加压气化法，即在高温、高压的条件下，通过水蒸汽、纯氧构成的气化剂与原料煤逆向连续接触反应，将煤气化成含氢气、ー氧化碳、ニ氧化碳、甲烷等成分的气体，这些气体经冷却、浄化、转化后，可作为生产化学品、油品、化肥、城市煤气等产品的原料气。目前的碎煤加压气化工艺气化剂由水蒸汽和纯氧组成，水蒸汽消耗量大，煤气废水多、粗煤气温度及煤气氢碳比高，消耗的能量大，并且ニ氧化碳排放量大。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供ー种改变气化剂组分，降低水蒸汽消耗量，降低ニ氧化碳排放量的碎煤加压气化方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种碎煤加压气化方法，在加压条件下，通过气化剂与原料煤逆向连续接触反应，将原料煤气化成粗煤气，气化剂由ニ氧化碳、水蒸汽和纯氧组成，所述ニ氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为
O.4_0· 52:3. 2_3· 6:1。所述气化剂组分ニ氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为O. 47:3. 4: I。所述气化反应压カ为3MPa。气化得到所述粗煤气各组分体积百分含量为CO 22%_27%、CH4 7%_9%、CO226%-30%、O2 O. 2%-0. 4%、H2 35. 5%-38. 5%。本发明与现有技术相比具有的有益效果为本发明利用CO2替代气化剂中部分水蒸汽，与原料煤进行反应，达到減少水蒸汽消耗，降低煤气废水产量、气化炉产品煤气温度及煤气氢碳比的目的，有效降低系统能量消耗，同时减少CO2排放。煤的气化过程是ー个复杂多相物理化学反应过程。主要是煤中的碳与气化剂，气化剂与生成物，生成物与生成物，及碳与生成物之间的反应。煤气组成决定于原料种类、气化剂种类及制气过程的条件。在气化炉中，根据原料煤的反应、变化情况，基本可分为五个区域
I、干燥层
气化炉产生的高温煤气将刚加入的原料煤约200°c。此时煤的表面水分和吸附水分被蒸发。2、干馏层
在干馏层，煤被上升的煤气加热干馏，有部分的H2、CO2, CO、H2O, NH3从煤中脱吸分解出来。在500 800°C CH4和C2+以上的烃类从煤中逸出，在干馏层，酚、呲啶、萘等有机物也形成并分解出来。干馏过程是吸热过程。、
3、气化层
来自燃烧层的上升气体主要含有C02、CO和水蒸汽，在气化层约850°C的平均温度下进行以下反应
a)C+H20=C0+H2-4. 18X28. 3kJ/mol
b)C+2H20=C02+2H2 -4. 18X18. 5kJ/mol
c)C0+H20=C02+H2+4. 18X9. 80kJ/mol
d)C+C02=2C0-4. 18X38. 3kJ/mol
e)C+2H2=CH4+4. 18X20. 9kJ/mol
f)C0+3H2=CH4+H20 -4. 18X49. 3kJ/mol
气化层的控制反应是a，甲烷化反应e和反应d对离开气化层的煤气组成影响较小。反应b，c，f对煤气组成的影响更小，对活性差的煤，其影响可忽略不计。4、燃烧层
燃烧层主要是通过碳和氧反应为气化反应提供所需的热量。在燃烧层进行下列主要反应
a)C+02=C02 +4. 18X97kJ/mol
b)C+1/202=C0 +4. 18X29. 4kJ/mol
上述两反应放出大量的热，上升的气化剂被加热到约1100°C，下降的灰的温度接近1200。。。5、灰层
由水蒸汽与氧气组成的气化剂，由炉篦均匀地在灰渣层中分布，与灰渣换热，灰渣由约1200°C被冷却到比气化剂温度高约50°C，排入灰锁。气化剂被加热后上升到燃烧层。CO2返炉原理
CO2作为气化剂入炉后，主要发生以下反应
C+C02=2C0-4. 18 X 38. 3kJ/mol
此反应为强吸热反应，可降低产品煤气的温度，同时，增加煤气中CO的产率。根据化学气相平衡原理，⑶2作为气化剂入炉后，会抑制C+2H20=C02+2H2、C0+H20=C02+H2两个反应，可有效减少水蒸汽用量、降低煤气氢碳比。入炉CO2气体指标压カ4. OMPa温度常温，纯度彡98% ;达到技术效果为1、减排 CO2 :减排量单炉2000Nm3/h，约 3929kg/h，满负荷时共计 10000 Nm3/h，约 19645kg/h。2、节约水蒸汽节约量单炉约3929kg/h，满负荷共计约19645kg/h。自低温甲醇洗解吸的CO2，经CO2压缩机提压至4. OMPa后，经管道、界区阀、止逆阀送入气化剂混合器，与水蒸汽、氧气一起混合后送入气化炉參与反应。设置止逆阀的目的是为了防止CO2机组停机时高压气体回串，设置安全阀的目的是为了保证管网、设备的安全，在气化炉突然出现故障时避免超压损坏设备及管线。
权利要求
1.一种碎煤加压气化方法，在加压条件下，通过气化剂与原料煤逆向连续接触反应，将原料煤气化成粗煤气，其特征在于气化剂由ニ氧化碳、水蒸汽和纯氧组成，所述ニ氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为O. 4-0. 52:3. 2-3. 6: I。
2.根据权利要求I所述的ー种碎煤加压气化方法，其特征在于所述气化剂组分ニ氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为O. 47:3. 4: I。
3.根据权利要求I或2所述的ー种碎煤加压气化方法，其特征在于所述气化反应压カ为 3MPa。
4.根据权利要求I或2所述的ー种碎煤加压气化方法，其特征在于气化得到所述 粗煤气各组分体积百分含量为 CO 22%-27%、CH4 7%-9%、CO2 26%_30%、O2 O. 2%-0. 4%、H235. 5%-38. 5%ο
全文摘要
本发明一种碎煤加压气化方法属于加压连续气化技术领域；所要解决的技术问题为提供了一种改变气化剂组分，降低水蒸汽消耗量，降低二氧化碳排放量的碎煤加压气化方法；所采用的技术方案为气化剂由二氧化碳、水蒸汽和纯氧组成，所述二氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为0.4-0.52:3.2-3.6:1；本发明利用CO2替代气化剂中部分水蒸汽，与原料煤进行反应，达到减少水蒸汽消耗，降低煤气废水产量、气化炉产品煤气温度及煤气氢碳比的目的，有效降低系统能量消耗，同时减少CO2排放。
文档编号C10J3/60GK102643672SQ20121011434
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者余轩, 冯永发, 刘俊义, 刘斌, 刘海文, 孙德良, 李亮, 王海贝, 隋竞, 马军祥 申请人:山西潞安矿业(集团)有限责任公司