粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法
【专利摘要】本发明公开了一种粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法，其包括以下步骤：步骤一，粉煤流化床加氢热解炉的热源是来自气化炉的合成气，氢源由两部分组成：一部分是合成气中的氢气；另一部分是系统生成的气体经提纯所制得的氢气；步骤二，加氢热解生成的固体半焦大部分通过导焦管直接进入半焦料斗，小部分粒度小的半焦和热解气一起进入旋风分离器，经旋风分离器分离后得半焦也进入半焦料斗内；步骤三，气化炉的原料是来自加氢热解的所得半焦，半焦和气化剂按一定比例在气化反应器内进行气化反应，生成高温的合成气，高温合成气作为流化床加氢热解炉的热源和氢源。本发明采用煤加氢热解获得的焦油品质好，且获得的有效气含量较高。
【专利说明】 粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耦合方法，特别是涉及一种粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内煤矿普遍采用机采煤，采出煤中粉煤比例约占40%?45%，这部分煤中如何利用成为制约煤化工发展的瓶颈，直接利用粉煤发电不仅严重的污染环境而且煤炭利用效率低；粉煤直接气化，煤中高附加值的物质没有被提出，不利于煤炭资源的综合利用；传统的煤热解方法所获得的焦油不仅产量低，且重质组分含量高，不利于焦油的后续加工，同时粉焦的价格低，后续利用也较困难。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法，采用煤加氢热解获得的焦油品质好，焦油量多；粉焦气化可以提高粉焦的利用效率，且获得的有效气含量较高。
[0004]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法，其特征在于，所述粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法包括以下步骤:
步骤一，粉煤流化床加氢热解炉的热源是来自气化炉的合成气，氢源由两部分组成:一部分是合成气中的氢气；另一部分是系统生成的气体经提纯所制得的氢气；
步骤二，加氢热解生成的固体半焦大部分通过导焦管直接进入半焦料斗，小部分粒度小的半焦和热解气一起进入旋风分离器，经旋风分离器分离后得半焦也进入半焦料斗内；步骤三，气化炉的原料是来自加氢热解的所得半焦，半焦和气化剂按一定比例在气化反应器内进行气化反应，生成高温的合成气，高温合成气作为流化床加氢热解炉的热源和氢源。
[0005]优选地，所述热源是来自气化部分的高温合成气；高温合成气从气化炉内生成后直接从热解炉底部进入加氢热解炉内与原料粉煤进行换热和加氢热解反应，加氢热解反应的气相产物(焦油和热解气)和粒径较小的粉焦也由合成气从气化炉上部带出，合成气的热量得到充分的利用，同时加氢热解炉内不需要额外的热量供给。
[0006]优选地，所述粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法还包括以下步骤:
步骤四，流化床气化炉采用的原料不是传统煤化工的煤，而是粉煤加氢热解反应生成的粉焦，粉焦中所含的N和S等污染性物质较少，可提高气化部分设备的使用寿命；
步骤五，气化炉内部是带有耐火材料内衬的气化室，炉体内部结构简单，气化剂按一定比例分两路分别从原料半焦入口的上部和下部从喷嘴进入气化炉内。
[0007]本发明的积极进步效果在于:本发明采用加氢热解，获得的煤焦油产量高，且焦油中的轻质组分含量高；所获得的煤气的热值约为3000Kcal/Nm3，煤气中的有效成分(C0+H2)含量超过70%，CH4含量约为6°/Γ?2%，且所获得的煤气可以具有一定压力，有利于气体制备化学品等下游工艺的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法采用的硬件的原理图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0010]如图1所示，本发明粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法包括以下步骤:
步骤一，粉煤流化床加氢热解炉的热源是来自气化炉的合成气，氢源由两部分组成:一部分是合成气中的氢气；另一部分是系统生成的气体经提纯所制得的氢气；热源是来自气化部分的高温合成气。高温合成气从气化炉内生成后直接从热解炉底部进入加氢热解炉内与原料粉煤进行换热和加氢热解反应，加氢热解反应的气相产物(焦油和热解气)和粒径较小的粉焦也由合成气从气化炉上部带出，合成气的热量得到充分的利用，同时加氢热解炉内不需要额外的热量供给。
[0011]步骤二，加氢热解生成的固体半焦大部分通过导焦管直接进入半焦料斗，小部分粒度小的半焦和热解气(包括气化部分的合成气)一起进入旋风分离器，经旋风分离器分离后得半焦也进入半焦料斗内；
步骤三，气化炉的原料是来自加氢热解的所得半焦，半焦和气化剂按一定比例在气化反应器内进行气化反应，生成高温的合成气，高温合成气作为流化床加氢热解炉的热源和氢源。
[0012]本发明粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法还包括以下步骤:
步骤四，流化床气化炉采用的原料不是传统煤化工的煤，而是粉煤加氢热解反应生成的粉焦，粉焦中所含的N和S等污染性物质较少，可提高气化部分设备的使用寿命；
步骤五，气化炉内部是带有耐火材料内衬的气化室，炉体内部结构简单，气化剂按一定比例分两路分别从原料半焦入口的上部和下部从喷嘴进入气化炉内。
[0013]本发明主要由流化床加氢热解工艺和气化工艺两部分组成，流化床加氢热解工艺的过程如下:储煤罐E6中的粉煤Al在气体G6的作用下和气体G6 —起送入流化床热解炉E4内，同时也可采用螺旋下料的形式将粉煤Al送入热解炉内，与气化炉El气化所得高温合成气G2在流化床热解炉E4内进行热解反应，热解所得的固体半焦A2通过导焦管进入半焦料斗E3内，除半焦A2以外的其他产物G3直接进入旋风分离器E2中，将细焦A3分离并输送至半焦料斗E3中。热解生成的热解气体G4 (包括合成气和焦油等组分)进入气液分离器E5中，将焦油Pl从气液分离器E5的下部导出并进入焦油的深加工和精制等下游工艺，去除焦油Pl的其他气体组分直接作为煤化工下游的原料气。
[0014]气化工艺的过程如下:气化炉El的原料为热解炉的半焦A2和细焦A3的混合物A4，半焦混合物A4从半焦料斗中采用螺旋输送或密相输送的方式送入气化炉El中，与气化剂Gl接触发生气化反应，气化炉El中气化反应的残渣经排灰锁斗排出。高温合成气G2气化生成的不需进行降温处理，通过管道直接输送至热解炉E4中，作流化介质和氢源使用。
[0015]联产工艺整体能源利用率高，得到的气体产物中有效气的含量高，煤热解过程的温度较低，有利于甲烷的生成，因此，气体产物中CH4的含量较煤气化反应生成的含量要1? ;在氢!气气氛下进行热解反应，煤焦油广率大大提闻。
[0016]整体工艺的温度和压力等操作参数可调，加氢热解炉的操作温度40(T900°C，压力0.Γ4.5MPa或常压操作，气化炉的操作温度70(Tl600°C，压力0.Γ9ΜΡβ或常压操作，煤种适用性更广，装置放大能力更强。
[0017]原料粒度小于6_的粉煤通过给料机送入加氢热解炉内与高温气化合成气及循环高浓度氢或纯氢混合，进行加氢热解反应，生成气液固三种产物，加氢热解产生大部分气体产物(包括气化合成气)和全部焦油进入下游的工艺进行加工；部分气体产物经分离后得到高浓度氢或纯氢，氢气循环至热解炉内作为氢源；加氢热解的半焦全部输送至气化炉内进行气化反应。气化炉内，原料半焦和一定比例的气化剂(氧气和水蒸气)进行气化反应，得到的高温合成气直接进入热解炉内作热源和流化介质与原料煤和氢进行加氢热解反应。该工艺设计装置将煤加氢热解和半焦气化的物料进行内循环，有效的提高了能源利用率，获得高附加值的焦油量多且品质好，所得气体中有效气(CO、Η2和CH4)含量高。
[0018]本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
【权利要求】
1.一种粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法，其特征在于，所述粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法包括以下步骤: 步骤一，粉煤流化床加氢热解炉的热源是来自气化炉的合成气，氢源由两部分组成:一部分是合成气中的氢气；另一部分是系统生成的气体经提纯所制得的氢气； 步骤二，加氢热解生成的固体半焦大部分通过导焦管直接进入半焦料斗，小部分粒度小的半焦和热解气一起进入旋风分离器，经旋风分离器分离后得半焦也进入半焦料斗内； 步骤三，气化炉的原料是来自加氢热解的所得半焦，半焦和气化剂按一定比例在气化反应器内进行气化反应，生成高温的合成气，高温合成气作为流化床加氢热解炉的热源和氢源。
2.根据权利要求1所述的粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法，其特征在于，所述热源是来自气化部分的高温合成气；高温合成气从气化炉内生成后直接从热解炉底部进入加氢热解炉内与原料粉煤进行换热和加氢热解反应，加氢热解反应的气相产物和粒径较小的粉焦也由合成气从气化炉上部带出，合成气的热量得到充分的利用，同时加氢热解炉内不需要额外的热量供给。
3.根据权利要求1所述的粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法，其特征在于，所述粉煤流化床加氢热解与气化耦合方法还包括以下步骤: 步骤四，流化床气化炉采用的原料不是传统煤化工的煤，而是粉煤加氢热解反应生成的粉焦，粉焦中所含的~和3等污染性物质较少，可提高气化部分设备的使用寿命； 步骤五，气化炉内部是带有耐火材料内衬的气化室，炉体内部结构简单，气化剂按一定比例分两路分别从原料半焦入口的上部和下部从喷嘴进入气化炉内。
【文档编号】C10J3/62GK104342212SQ201310331116
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】沈和平, 刘瑞民, 任鹏, 常伟先 申请人:陕西煤业化工集团(上海)胜帮化工技术有限公司