CN102965157A

CN102965157A - 粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺

Info

Publication number: CN102965157A
Application number: CN2012104685329A
Authority: CN
Inventors: 田原宇; 乔英云
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: CN102965157B

Abstract

本发明提供粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺，将0～6mm的粉煤和少量石灰石送入组合式循环流化床下中部的携带床反应器与气化煤气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，经过气固分离，第一级分离的高温粗半焦返回循环流化床底部，与氧化剂和水蒸气在800～1100℃下反应，生成气化煤气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级分离的高温细半焦送到与流化床中下部Y型连通的气流床，在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床，高温气向上升进入循环流化床，为流化床气化提供热量；液态灰渣向下流到湍流流化床的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣。

Description

粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺

1.技术领域

本发明提供粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺，属于煤化工领域。

2.背景技术

煤气化是洁净煤化工技术的龙头，是发展煤直接液化、间接液化、合成醇醚燃料等化学品和高效发电等技术的先导技术。煤气化技术按气化方式主要分为固定床块煤气化技术、流化床粉煤气化技术和气流床气化技术，另外还有正在开发的溶渣床、溶盐床和溶铁床煤气化法、加氢气化法、利用核能的煤气化法、地下气化法等等。固定床（移动床）煤气化技术，其特点是块煤空气水蒸气造气；其优点是技术成熟、设备投资少和气化成本较小，尤其是间歇式固定床煤气化不需要纯氧，用水蒸气和空气造气就可得到不含氮气的合成气；其缺点是煤灰中残碳含量高（10％～30％），煤种限制严，气化优质块煤，造成许多企业原料费用高，生产成本居高不下。流化床粉煤气化技术，其特点是粉煤氧气水蒸气连续造气；其优点：直接用价格低廉的各种粉煤作原料、煤气生产能力适中、气化效率高、环境污染少、设备投资较高、煤气生产成本低；其缺点：飞灰量大且残碳含量高（20％～30％）、煤灰中残碳含量较高（5～15％）即上吐下泻难题。气流床煤气化技术，其特点是细粉煤氧气水蒸气连续造气，液态排渣；其优点是煤气生产能力高、气化效率高、环境污染少、设备投资高、煤灰中残碳含量较高（2～7％）、煤气生产成本低；其缺点是煤粉细度要求高，粉碎能耗高；反应温度高（1400℃左右）时间短（几秒）但进料煤粉不能预热，氧气耗量大，能量利用不合理，尤其水煤浆进料氧气耗量高，碳有效利用率较低。

另外由于用户不同，煤气化又分为高含甲烷的燃气型气化和尽量不含甲烷的合成型气化。目前燃气型气化存在副产焦油而产生难以处理的酚水的缺陷，是影响燃气型煤气化技术应用的瓶颈。

煤的反应性因转化阶段不同而变化，其前80％～90％较易气化，后10％～20％难于气化，目前的煤气化技术常将煤看作单一物质，并力图通过单一过程将其全部转化，因而最后的10％～20％难气化残炭决定了气化整体反应条件苛刻（高温、高压、长停留时间），急需依据煤气化各阶段的反应特性开发低能耗分级气化技术和设备，既能适应流化床的进料要求，又能达到气流床的气化效果。

3.发明内容

本发明的目的就是为了克服现有煤气化技术存在的不足而一种粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺，既能适应流化床的进料要求，又能达到气流床的气化效果，同时燃气中不含焦油、不产生酚水。

本发明的技术方案：

本发明的目的是通过将先煤临氢热解，再大中颗粒循环流化床半焦气化、微小颗粒半焦气流床气化的工艺降低氧气消耗，合成气富含甲烷，适应流化床的进料要求，达到气流床的气化效果，消除气化过程的焦油，解决流化床气化过程的上吐下泻难题。其特征是将0～6mm的粉煤和少量石灰石送入组合式循环流化床下中部的携带床反应器与气化煤气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，经过两级气固分离，第一级分离的高温粗半焦返回组合式循环流化床底部的湍流流化床，与氧化剂和水蒸气在800～1100℃下反应，生成气化煤气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级分离的高温细半焦送到与流化床中下部Y型连通的气流床，在水蒸气和氧化剂的携带下切线进入气流床在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床，高温气向上升进入组合式循环流化床，为临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到湍流流化床的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随组合式循环流化床的固体物料参与循环或排灰排出；第二级气固分离器分离的气体作为产品气外送，既解决了流化床气化的上吐下泻难题，又得到高含甲烷的燃气且不含焦油。

本发明将实施例来详细叙述本发明的特点。

4.附图说明

附图为本发明的工艺示意图。

附图的图面说明如下：

1、组合式循环流化床 2、气体分布器 3、进气管 4、粉煤加料口 5、一级气固分离器 6、一级返料口 7、二级气固分离器 8、气流床 9、煤气出口 10、湍流流化床 11、携带床反应器

下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。

5.具体实施方式

实施例1，将从粉煤加入口（4）加入的0～6mm粉煤和少量石灰石送入组合式循环流化床（1）下中部的携带床反应器（11）与气化煤气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，第一级气固分离器（5）分离的高温粗半焦返回组合循环流化床（1）底部的的湍流流化床（10），与通过进气管（3）加入的氧气和水蒸气在气体分布器（2）上在1000～1100℃下反应，生成气化煤气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级气固分离器（7）分离的高温细半焦送到与组合式循环流化床（1）中下部Y型连通的气流床（8），在水蒸气和氧气的携带下切线进入气流床（8）在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床（8），高温气向上升进入组合式循环流化床（1），为临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到湍流流化床（10）的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随组合式循环流化床（1）的固体物料参与循环或排灰排出；第二级气固分离器（7）分离的气体作为产品气外送，既解决了流化床气化的上吐下泻难题，又得到高含甲烷的燃气且不含焦油。

实施例2，将从粉煤加入口（4）加入的0～6mm粉煤和少量石灰石送入组合式循环流化床（1）下中部的携带床反应器（11）与气化煤气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，第一级气固分离器（5）分离的高温粗半焦返回组合循环流化床（1）底部的的湍流流化床（10），与通过进气管（3）加入的氧气和水蒸气在气体分布器（2）上在1000～1100℃下反应，生成气化煤气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级气固分离器（7）分离的高温细半焦送到与组合式循环流化床（1）中下部Y型连通的气流床（8），在水蒸气和空气的携带下切线进入气流床（8）在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床（8），高温气向上升进入组合式循环流化床（1），为临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到湍流流化床（10）的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随组合式循环流化床（1）的固体物料参与循环或排灰排出；第二级气固分离器（7）分离的气体作为产品气外送，既解决了流化床气化的上吐下泻难题，又得到高含甲烷的燃气且不含焦油。

实施例3，将实施例1中的氧气换为富氧空气，其他相同。

本发明所提供的粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺，依据煤的反应特性实现了粉煤不同条件下分阶段热解气化，氧耗低、气化效率高、煤灰中残碳含量低；合成气富含甲烷，既能适应流化床的进料要求，又能达到气流床的气化效果，消除气化过程的焦油，不产生酚水，解决流化床气化过程的上吐下泻难题；气化强度大，设备体积小，钢材耗量低，固定投资大大降低；进料粒度要求低，不需要较多的破碎能耗；操作简单，开停车方便，连续性好，煤种适应性强；实现了反应器内部分脱硫，简化了净化过程；气流床中生成的高温气和液态灰渣同时为循环流化床供热，液态灰渣转化为固体灰渣排出，排灰过程简单。

Claims

1.粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺，其技术特征是将0～6mm的粉煤和少量石灰石送入组合式循环流化床下中部的携带床反应器与气化煤气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，经过两级气固分离，第一级分离的高温粗半焦返回组合式循环流化床底部的湍流流化床，与氧化剂和水蒸气在800～1100℃下反应，生成气化煤气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级分离的高温细半焦送到与流化床中下部Y型连通的气流床，在水蒸气和氧化剂的携带下切线进入气流床在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床，高温气向上升进入组合式循环流化床，为临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到湍流流化床的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随组合式循环流化床的固体物料参与循环或排灰排出；第二级气固分离器分离的气体作为产品气外送。

2.根据权利要求1所提述的粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺，其特征在于氧化剂为氧气、空气和富氧空气。