一体化装置(86)相连通，催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)输出的热解气物流(14)经管道与粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)相连通，粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)的合成气物流(21)经管路与气-液及液-液分离单元(22)相连通，气-液及液-液分离单元(22)的出口分三路，分别为分离所得的水(23)、回收所得的油品(24)以及与气体净化系统(27)相连通的初级净化合成气物流(25)，经气体净化系统(27)净化分离所得的C02、H2S混合物流(28)继续进入下游进行分离及深度处理，分离后的甲烷和其他气相烷烃作为产物(29)输出，分离后所得的0)和比作为循环气返回一级加氢气化炉(8)和粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)级加氢气化炉(8)的大颗粒灰渣物流(17)经管道排出，半焦物流(18)经管道与氧气-蒸汽气化炉(12)相连通，氧气-蒸汽气化炉(12)顶部输出的合成气(9)经管道与一级加氢气化炉(8)相连通，初级净化合成气物流(25)还经循环气物流(39)与合成气(9)的管道相连通，氧气-蒸汽气化炉(12)的入炉物料分别为蒸汽物流(10)、氧气物流(11)及粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)排出的半焦物流(19)，氧气-蒸汽气化炉(12)的出口为熔渣(13)管道。2.根据权利要求1所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的氧气-蒸汽气化炉(12)的气化段(30)采用向下倾斜式结构，半焦物流(19)、蒸汽物流(10)、氧气物流(11)通过切向注入气化段(30)混合产物切向进入气-渣分离罐(31)，灰渣(34)进入气-渣分离罐(31)的底部，气-渣分离罐(31)捕集所得的灰渣颗粒(33)顺着内壁向下流动，激冷水(32)从气-熔渣分离罐(31)底部加入，加入的位置在气-熔渣混合物入口下方，离开分离罐(31)的合成气(9)进入一级加氢气化炉(8)。3.根据权利要求1所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的氧气-蒸汽气化炉(12)的气化段(30)采用垂直朝下的方向，半焦物流(19)、蒸汽物流(10)、氧气物流(11)切向注入气化段(30)，气相与灰渣并流向下进入连接段(35)，在连接段(35)熔渣(34)向下逐渐流入管道底部排渣口，连接段(35)切向进入气-渣分离罐(31)，气-渣分离罐(31)捕集所得的灰渣颗粒(33)顺着内壁向下流动，激冷水(32)从气-熔渣分离罐(31)底部加入，加入的位置在气-熔渣混合物入口下方，离开分离罐(31)的合成气(9)进入一级加氢气化炉(8)。4.根据权利要求1所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的一级加氢气化炉(8)包括锥体结构(38)，锥体结构(38)垂直方向的柱体(40)上端还设置有用于连接炉体(36)的斜切向的锥体(37)，锥体结构(38)的下部与半焦物流管道(6)、原料煤管道(7)相连通，其外形为向内倾斜的偏心锥体，合成气(9)、循环气物流(39)由其底部一侧中心部位进入一级加氢气化炉(8)，而大颗粒灰渣物流(17)、灰颗粒物流(16)则从另一侧锥体的最底部排出并可循环到加氢裂解段(4)，在炉体(36)内位于锥体(37)的正上方设置有密相区(43)，在密相区内沿炉体(36)圆周设置有若干个一级旋风分离器(44)，在一级旋风分离器(44)上端还设有与一级旋风分离器(44)的出口管(46)相连通的多管旋风分离器(48)，多管旋风分离器(48)分离的合成气物流经导流槽(49)与合成气物流输送管道(5)相连，在多管旋风分离器(48)的下端设置有料封管(58)，多管旋风分离器(48)的旋风料腿(56)伸入料封管(58)中，料封管(58)的一个出口的半焦颗粒(57)作为循环颗粒进入床层，料封管(58)的一个出口的半焦颗粒(18)作为燃料加入到氧气-蒸汽气化炉(12)。5.根据权利要求4所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的锥体结构(38)排出大颗粒灰渣物流(17)、半焦物流(18)的一侧还开设有流化气入口 ￠2);锥体(37)的侧壁上开设有锥体流化气入口(82)，料封管(58)上连接有流化气通入管道(83)。6.根据权利要求4所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的一级旋风分离器(44)上部筒体(45)的直径为0.4-0.8m，产生的粗合成气由入口(55)切向进入一级旋风分离器(44)，一级旋风分离器(44)捕集的固体颗粒(41)通过旋风分离器的料腿(42)返回床层，且料腿(42)出口的位置与锥体(37)内壁之间的距离为旋风料腿(42)直径的2-4倍。7.根据权利要求4所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的多管旋风分离器(48)包括若干组小型旋风分离器单元(51)，经一级旋风分离器气-固分离后含半焦细颗粒的粗合成气(47)通过旋风分离器顶部的出口管(46)进入多管旋风分离器(48)的气体入口缓冲仓(52)，主要由半焦组成的细颗粒(53)被多管旋风捕集后收集在颗粒捕集仓(54)内，随后由旋风料腿(56)进入料封管(58)。8.根据权利要求1所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)的加氢热解段(4)内热解炉的提升管与原料煤(2)相连通，原料煤(2)通过输送气(1)进行输送，分为两个支路，一个支路进入催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)的加氢快速热解段(4)，另一个支路进入一级加氢气化炉(8)，加氢快速热解段(4)顶部输出的热解气与热解炉一级旋风分离器(67)入口相连，从热解炉一级旋风分离器(67)顶部离开旋风分离器后进入热解炉二级旋风分离器(59)，热解炉二级旋风分离器(59)输出的气-固混合物流(14)经管道与粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)相连通，热解炉二级旋风分离器(59)捕获的半焦物流进入料腿(60)后一部分由固体物流通道￠1)循环返回催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)，另一部分半焦物流经管道(6)与一级加氢气化炉(8)入口相连通，热解炉一级旋风分离器(67)分离出的含碳固体颗粒￠3)经直立料腿￠5)循环返回加氢快速热解段(4)，同时，为了保证循环固体的循环倍率，在与加氢快速热解段(4)相连通的直立料腿￠5)上还开设有与松动气(84)相连的入口 ； 催化加氢气化段(3)为流化床反应器，床内物料负载有气化催化活性组分的颗粒，合成气物流(5)与自加氢快速热解段返回的半焦物流￠3)相混合，同时进行气相及气-固两相间的加氢甲烷化反应。9.根据权利要求1所述的煤制天然气与轻油的装置，其特征在于:所述的粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)包括与热解气物流(14)、循环合成气(26)相连的由若干个单元旋风分离器￠8)组成的返料旋风分离器(75);与粉尘导流槽(74)相连通的内置高效滤芯的气-固过滤罐(70);与过滤罐(70)底部出口导流管(69)相连接的料斗(80)，返料旋风分离器(75)底部输出的合成气物流(21)经管路与气-固分离单元(22)相连通，返料旋风分离器(75)捕获的粉尘通过导流槽(74)进入由过滤罐(70)的壁面(72)与裙座(71)所围成的环隙区域(76)中，过滤罐(70)上端设置有滤芯(69)、下端为锥体(73)，气相(77)向上流动进入滤芯￠9)形成合成气物流(85)排出，半焦物流(78)沿导流管(79)进入进料斗(80)，在进料斗(80)内形成的半焦物流(19)沿管道进入氧气-蒸汽气化炉(12)。10.一种如权利要求1-10中任意一项装置的煤制天然气与轻油的方法，其特征在于:由蒸汽物流(10)、氧气物流(11)组成气化剂与半焦物流(19)在氧气-蒸汽气化炉(12)内进行气化反应，所产生的灰渣(13)由氧气-蒸汽气化炉(12)底部排灰口排出，所产生的合成气(9)直接上行进入一级加氢气化炉(8)，一级加氢气化炉(8)所产生的半焦物流(18)下行返回氧气-蒸汽气化炉(12)继续进行气化反应，大颗粒灰渣物流(17)由一级加氢气化炉(8)底部排出，原料煤(7)与循环气(26)及自氧气-蒸汽气化炉(12)而来的合成气(9)在一级加氢气化炉(8)内进行反应，一级加氢气化炉(8)所产生的含较高浓度甲烷的合成气通过合成气物流管道(5)上行进入催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)，新鲜原料煤(2)进入催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)后，以自一级加氢气化炉(8)顶部输出的含较高浓度甲烷的合成气与裹挟的高温固体颗粒作为热源进行热解反应，热解半焦及惰性颗粒下行经半焦物流管道(6)进入一级加氢气化炉(8)，催化加氢气化-加氢热解一体化装置(86)输出的热解气物流(14)经激冷循环气(15)冷却后再进入粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)进行合成气的初步分离净化处理，粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)捕集的半焦物流(19)循环返回氧气-蒸汽气化炉(12)，合成气物流(21)进入气-固分离单元(22)，分离所得的液态产物分别为水(23)及焦油(24)，气-液分离单元(22)输出的经除油、脱水处理的初级净化合成气物流(25)分为两个支路:循环气物流(39)作为激冷气循环返回与氧气-蒸汽气化炉(12)顶部输出的合成气(9)相混合，剩余的净化合成气则进入气体净化系统(27)，气体净化系统(27)所产生的甲烷及其它气相烃类作为产品输出；0)和!12作为循环气返回一级加氢气化炉(8)和粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)，其中返回粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统(20)的循环气用于热解气物流(14)的激冷气；分离所得的C02、H2S-合物流(28)继续进入下游进行分离及深度处理。
【专利摘要】一种煤制天然气与轻油的装置及方法，包含氧气-蒸汽气化炉、一级加氢气化炉、催化加氢气化-加氢热解一体化装置、气-固分离及煤气净化系统。一级加氢气化炉可将所有半焦捕集并增加加氢气化段半焦颗粒的停留时间；催化加氢气化通过延长合成气在低温区的停留时间使气相中甲烷的含量达到或接近平衡浓度。煤的加氢快速热解便于油品的生产。加氢快速热解段输出的热解气首先通过激冷循环气冷却降温，以此来抑制半焦催化作用下焦油聚合副反应的发生。含尘粗合成气将通过粗合成气-细颗粒分离及半焦返料系统实现合成气中固体颗粒的去除。经过除尘净化后的合成气再经过气-固分离单元进一步冷凝去除气相中的油品。气-液分离后的净化气体再进一步去除其中所含的酸性气体及CO2。净化合成气再通过甲烷分离工艺得到甲烷。
【IPC分类】C10L3/08, C10G1/08, C10J3/46, C10G1/06, C10J3/64, C10J3/66, C10J3/84, C10J3/48
【公开号】CN105238447
【申请号】CN201510598202
【发明人】李大鹏, 刘国海, 王宁波
【申请人】李大鹏
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月18日