一种超细粉低温气流床气化生产合成气的工艺的制作方法

本发明涉及一种超细粉低温气流床气化生产合成气的工艺，具体涉及一种以含碳物质为原料，生产合成气的气化方法和工艺过程。

背景技术：

气流床气化技术在当前煤化工生产合成气、炼化行业制氢等方面得到了认可和应用。为了确保气流床气化炉运行时顺利地排出气化后剩余的灰渣，保证气流床气化炉内液态灰渣的正常流动，气流床气化炉气化时操作温度一般要高于气化原料气化后剩余的灰渣的流动温度。在工业企业应用中，为了实现这一目的，就需要选择低灰熔点的煤种，即使如此，气流床气化炉的操作温度也需要达到1400℃以上。对于工业企业所在地没有低灰熔点煤种的企业而言，就需要进行远距离的外地采购。而对于高灰熔点的煤种而言，要想顺利地进行气化，就需要在气化用煤中混入石灰石等助熔剂，以降低灰渣的灰熔点，这在一定程度上增加了企业运行的成本。

同时由于气化炉的操作温度较高，造成气化炉内的衬里受到较大的侵蚀，降低了衬里的使用寿命，这在一定程度上也造成了企业运行成本的增加。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种超细粉低温气流床气化生产合成气的工艺，该工艺简单、高效。

本发明针对当前气流床气化炉气化面对的必须在高温条件下进行、耐火材料侵蚀等问题，提出了一种新的气化方法和工艺过程，其特点在于相较于当前存在的气流床气化技术必须在高温下进行气化而言，本发明中气化炉内的操作温度要温和很多，气化过程中产生的灰渣仍以固态形式存在，而不必达到熔融流动的状态。进而，也就大大降低了气化炉内衬里的侵蚀，延长了衬里的使用寿命。由于本发明中气化时灰渣以固态形式存在，因而省去了当前气流床存在的液态排渣必须面对的一系列问题。

本发明提供了一种超细粉低温气流床气化生产合成气的工艺，包括以下步骤：

（1）原料经烘干、破碎、筛分过程制成粒径小于75μm的超细粉料，即气化原料；

（2）粉碎至小于75μm的气化原料与由氧气、水蒸气、二氧化碳、氮气等组成的气化剂从气化炉顶部烧嘴喷入气化炉，气化温度低于1300℃，气化原料与气化剂反应生成含有一氧化碳和氢气的合成气；

（3）反应产生的气体和灰渣向下流动，被喷入气化炉的激冷水降低温度后，自气化炉出口排出；

（4）气化炉产生的气体夹带着灰渣进入旋风分离器，除去气体携带的大部分粗颗粒和部分细灰；

（5）自旋风分离器出来的气体进入废热锅炉，降低气体温度，同时产生蒸气；

（6）自废热锅炉出来的气体进入过滤器，进一步除去气体中夹带的粉尘，除尘后的气体去往后续工序。

如上所述步骤（1）所述的气化原料为含碳物料，包括煤、石油焦或者二者的混合物。步骤（1）制备的超细粉料，即气化原料，为了实现本发明要达到的效果，粒径需要小于75μm。

步骤（2）中，所述气化剂包括氧气、水蒸气、二氧化碳、氮气中的一种或几种。

如上所述步骤（2）的气化温度，为低于1300℃，无须达到气化剩余灰渣的熔融温度。

如上所述步骤（3）的被激冷水降低后的温度，需要满足进入后续旋风分离器的要求（一般低于900℃）。

如上所述步骤（4）的旋风分离器，可以设置一台，也可以根据需要设置两台或者更多，串联或并联均可。

本发明可用于气化煤、石油焦等含碳物料，由于气化过程中灰渣不必达到熔融流动的状态，因此尤其适用于低活性煤以及高灰熔点煤气化的生产过程。

本发明可实现在较温和的气化操作温度下的高效气化，可以省去传统气流床需要配置的排渣装置，适用于煤气化生产合成气的过程，尤其适用于低活性煤或者高灰熔点煤气化、也可用于石油焦等含碳物质气化制合成气。

本发明的有益效果：

（1）由于采用了超细的气化原料，气化炉的气化温度在相对于传统的气流床较温和（小于1300℃）的气化温度下，就可以达到很好的气化效果；

（2）气化后剩余的灰渣无须达到熔融流动的状态；

（3）气化炉下部无须设置排渣装置，气化过程产生的灰渣可以随着旋风分离器和过滤器捕集下来的灰一起排出气化系统。

附图说明

图1是超细粉低温生产合成气的工艺流程示意图；

图中，1是气流床气化炉，2是旋风分离器，3是废热锅炉，4是过滤器。A为气化原料，B为灰渣，C为水，D为蒸汽，E为合成气。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步的详细说明。

实施例1：

气化原料采用粒径小于75μm的煤粉。

煤粉性质、处理量和气化剂用量如下表所示。

煤的工业分析、元素分析和灰熔点分析数据见下表：

气化炉主要操作条件如下表：

按照本发明所述的气化方法，气化原料和气化剂（氧气和水蒸汽）从气流床气化炉1顶部中心的烧嘴喷入气化炉1，气化炉1的气化操作温度控制在1200-1250℃，气化压力3.0MPa；反应产生的煤气和灰渣并流向下流动过程中；喷入激冷水，调节水量控制激冷后煤气的温度在800-850℃。

被激冷后的煤气和煤气夹带的灰渣从气化炉1出来后，进入旋风分离器2，脱除煤气中的大部分粗颗粒和部分细灰。分离下来的灰在旋风分离器2下部排出。

煤气从旋风分离器2顶部出来后去往废热锅炉3。经过废热锅炉3回收热量、降低温度后，煤气在废热锅炉3的出口温度控制在240℃左右。同时废热锅炉3产生蒸汽，供气化炉自用或者并入蒸汽管网。

自废热锅炉3出来后，煤气进入过滤器4，进一步脱除煤气中的灰尘。被过滤后的煤气去往后续工段，收集的灰自过滤器4下部排出。

气化主要技术指标如下表所示：

实施例2：

气化原料采用粒径小于75μm的煤粉。

煤粉性质同实施例1，处理量和气化剂用量如下表所示。

气化炉主要操作条件如下表：

按照本发明所述的气化方法，气化原料和气化剂（氧气和CO2）从气流床气化炉1顶部中心的烧嘴喷入气化炉1，气化炉1的气化操作温度控制在1200-1250℃，气化压力4.0MPa；反应产生的煤气和灰渣并流向下流动过程中；喷入激冷水，调节水量控制激冷后煤气的温度在800-850℃。

被激冷后的煤气和煤气夹带的灰渣从气化炉1出来后，进入旋风分离器2，脱除煤气中的大部分粗颗粒和部分细灰。分离下来的灰在旋风分离器2下部排出。

煤气从旋风分离器2顶部出来后去往废热锅炉3。经过废热锅炉3回收热量、降低温度后，煤气在废热锅炉3的出口温度控制在240℃左右。同时废热锅炉3产生蒸汽，供气化炉自用或者并入蒸汽管网。

自废热锅炉3出来后，煤气进入过滤器4，进一步脱除煤气中的灰尘。被过滤后的煤气去往后续工段，收集的灰自过滤器4下部排出。

气化主要技术指标如下表所示：

实施例3：

气化原料采用粒径小于75μm的煤粉。

煤粉性质同实施例1，处理量和气化剂用量如下表所示。

气化炉主要操作条件如下表：

按照本发明所述的气化方法，气化原料和气化剂（氧气和水蒸气）从气流床气化炉1顶部中心的烧嘴喷入气化炉1，气化炉1的气化操作温度控制在1200-1250℃，气化压力0.1MPa；反应产生的煤气和灰渣并流向下流动过程中；喷入激冷水，调节水量控制激冷后煤气的温度在750-800℃。

被激冷后的煤气和煤气夹带的灰渣从气化炉1出来后，进入旋风分离器2，脱除煤气中的大部分粗颗粒和部分细灰。分离下来的灰在旋风分离器2下部排出。

煤气从旋风分离器2顶部出来后去往废热锅炉3。经过废热锅炉3回收热量、降低温度后，煤气在废热锅炉3的出口温度控制在220℃左右。同时废热锅炉3产生蒸汽，供气化炉自用或者并入蒸汽管网。

自废热锅炉3出来后，煤气进入过滤器4，进一步脱除煤气中的灰尘。被过滤后的煤气去往后续工段，收集的灰自过滤器4下部排出。

气化主要技术指标如下表所示：