CN102911739A - 一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法 - Google Patents

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代正华
于广锁
龚欣
刘海峰
王亦飞
邵迪
周志杰
陈雪莉
王兴军
李伟锋
郭晓镭
梁钦锋
郭庆华
许建良
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Abstract

本发明公布了一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法，该方法主要包括固定床气化炉反应部分和转化炉非催化部分氧化反应部分。转化炉将出固定床气化炉的合成气中的甲烷以及含有的焦油、苯、酚等进一步转化为CO和H2。该方法原料适应性广，可气化生物质、褐煤、烟煤、无烟煤等煤种；环境友好，废水中无有机物存在；碳转化率可达99%；工艺流程和设备结构简单，投资省；该方法特别适宜于高水分含量的褐煤气化，冷煤气效率可达70%以上。采用该方法生产的合成气可用于制氢、合成氨、甲醇、FT合成等工艺，用途极为广泛。

Description

一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法
技术领域
本发明涉及一种含烃物料生产合成气的方法，具体涉及一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法。
背景技术
煤炭是我国的基础能源及战略原料。煤通过气化生产合成气，进而合成氨、甲醇等国民经济必须的大宗化学品。
固定床气化与流化床气化、气流床气化相比，固定床气化的消耗是最低的，但由于固定床气化炉废水含有酚等有机物使得废水处理成本非常高。我国合成氨和尿素产量居世界首位，80%以上以煤为原料。由于历史原因，我国有众多的中小化肥厂仍然采用固定床气化炉，致使大量中小化肥厂处于历史淘汰的边缘。
我国煤炭资源丰富，但褐煤储量大，主要分布在云南、内蒙等地。褐煤由于水分含量高，不宜制备高浓度水煤浆，干燥后制备粉煤能耗亦较高，限制了褐煤作为气流床气化的原料。工业应用已证实褐煤能用于固定床气化。
应该说通过技术途径去除固定床气化合成气中含有的酚等有机物，能够解决固定床气化的废水处理问题，同时也为褐煤的大规模应用提供一条非常好的途径。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法，非催化部分氧化转化炉将出固定床气化炉的合成气中的甲烷以及含有的焦油、苯、酚等进一步转化为CO和H2。具体方案如下：
一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法，包括如下步骤：
原料经锁斗从固定床气化炉的上部加入，氧化剂和气化剂以体积比为1：0.5～1：10混合后得到的混合气体从固定床气化炉的底部加入，在所述固定床气化炉内所述原料经干燥、热解、气化和燃烧过程生成合成气；灰渣经所述固定床气化炉的灰渣出口排出；
所述合成气经连接导管进入气化喷嘴的环隙通道，所述氧化剂进入所述气化喷嘴的中心通道；然后，在非催化部分氧化转化炉中将所述合成气中的进一步转化为CO和H2得到粗合成气，所述粗合成气经合成气出口去下游进行热量回收以及洗涤处理工序，得到目标产物合成气；
所述固定床气化炉的工作压力为0.1～12MPa、温度为200～800℃，所述非催化部分氧化转化炉的工作压力为0.1～12MPa、温度为800～1700℃。
所述固定床气化炉的耐火衬里是水冷夹套或者耐火砖。
所述非催化部分氧化转化炉的耐火衬里是耐火砖。
所述原料是固体含碳物料。
所述固体含碳物料是可气化生物质、褐煤、烟煤或无烟煤。
所述氧化剂是氧气、空气或者富氧空气，所述气化剂是指水蒸汽、二氧化碳中的一种或二种。
所述热解、气化和燃烧过程见“于遵宏, 王辅臣编著，煤炭气化技术，北京：化学工业出版社，2010，10-11”所述。
本发明的方法原料适应性广，例如，适用可气化生物质、褐煤、烟煤、无烟煤等煤种；环境友好，废水中无有机物存在；碳转化率可达99%；工艺流程和设备结构简单，投资省；该方法特别适宜于高水分含量的褐煤气化，冷煤气效率可达70%以上。采用该方法生产的合成气可用于制氢、合成氨、甲醇、FT合成等工艺，用途极为广泛。
附图说明
图1 是实施例的固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的工艺流程图。
符号说明
1：锁斗；2：固定床气化炉；3：固定床气化炉耐火衬里；4：连接导管；5：气化烧嘴；6：非催化部分氧化转化炉；7：转化炉耐火衬里。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
参见图1，本发明的固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法，主要包括固定床气化炉2的反应部分和非催化部分氧化转化炉6的反应部分。
煤等原料经锁斗1从固定床气化炉2的上部加入，氧化剂和气化剂的混合气体（氧化剂(Nm3)：气化剂(Nm3)=1：0.5～1：10）从固定床气化炉2的底部加入，在固定床气化炉2内原料经干燥、热解、气化和燃烧等过程生成合成气。灰渣经固定床气化炉2的灰渣出口排出，合成气经固定床气化炉2的出口去非催化部分氧化转化炉。
出固定床气化炉2的合成气经连接导管4进入气化喷嘴5的环隙通道，氧化剂进入喷嘴的中心通道。非催化部分氧化转化炉6将出固定床气化炉2的合成气中的甲烷以及含有的焦油、苯、酚等进一步转化为CO和H2，粗合成气经合成气出口去下游回收热量、洗涤等工序。
固定床气化炉2的耐火衬里3是水冷夹套或者耐火砖。非催化部分氧化转化炉6的耐火衬里7是耐火砖。
实施例   1
对某厂褐煤气化制合成气装置，采用固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气技术。出固定床气化炉的合成气中的甲烷以及含有的焦油、苯、酚等去非催化部分氧化转化炉进一步转化为CO和H2。
气化压力为4.0MPaG。固定床气化炉采用水冷夹套，非催化部分氧化转化炉采用耐火砖衬里。表1为煤质分析数据。
Figure 169277DEST_PATH_IMAGE001
以日处理1000吨煤（干基）的装置为例，采用表1的煤质分析数据，表2给出了固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气技术的主要气化条件及气化性能指标。出固定床气化炉的合成气经过高温处理，已不含焦油、苯、酚等有机物。从气化工艺指标来看，冷煤气效率与国内广泛采用的神府煤水煤浆气流床气化技术相当，应该说本技术适合于褐煤等含碳原料制备合成气。
Figure 45967DEST_PATH_IMAGE002
  

Claims (6)

1.一种固定床气化耦合非催化部分氧化制备合成气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
原料经锁斗从固定床气化炉的上部加入，氧化剂和气化剂以体积比为1：0.5～1：10混合后得到的混合气体从固定床气化炉的底部加入，在所述固定床气化炉内所述原料经干燥、热解、气化和燃烧过程生成合成气；灰渣经所述固定床气化炉的灰渣出口排出；
所述合成气经连接导管进入气化喷嘴的环隙通道，所述氧化剂进入所述气化喷嘴的中心通道；然后，在非催化部分氧化转化炉中将所述合成气中的进一步转化为CO和H2得到粗合成气，所述粗合成气经合成气出口去下游进行热量回收以及洗涤处理工序，得到目标产物合成气；
所述固定床气化炉的工作压力为0.1～12MPa、温度为200～800℃，所述非催化部分氧化转化炉的工作压力为0.1～12MPa、温度为800～1700℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定床气化炉的耐火衬里是水冷夹套或者耐火砖。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非催化部分氧化转化炉的耐火衬里是耐火砖。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料是固体含碳物料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固体含碳物料是可气化生物质、褐煤、烟煤或无烟煤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是氧气、空气或者富氧空气，所述气化剂是指水蒸汽、二氧化碳中的一种或二种。
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