CN102994151A - 一种富氧连续气化制取半水煤气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富氧连续气化制取半水煤气的方法，所述方法中采用的气化剂包括CO₂气体。本发明用CO₂气体作为富氧连续气化的气化剂，提高了有效气CO含量，提高了碳的利用率，降低了蒸汽消耗和煤耗，减少了能源的消耗。且本发明不改变原有造气系统，节省一次性投资。本发明的方法特别适用于目前化肥工业中合成氨造气炉连续富氧气化工艺。也可用于甲醇等原料气的生产工艺中。

Description

一种富氧连续气化制取半水煤气的方法

技术领域

本发明涉及一种制备半水煤气的方法，特别利用CO₂做气化剂富氧连续气化制取半水煤气的方法。

背景技术

目前全国现有中小型氮肥厂合成氨大多数采用固体无烟块煤或型煤在固定床层造气炉中间隙式气化制取合成氨原料气。制气过程中，普遍采用普通空气（含氧量≤21%）或加入氧气的富氧空气（含氧浓度45-55%）与水蒸汽混合做气化剂加入造气炉进行造气，水蒸汽在与高温碳层反应进行分解时需吸收热量，通过氧气与原料煤氧化反应释放热量来达到热量平衡。制得的原料气有效气体CO+H₂含量在55%-60%。由于固定床煤气化普遍存在蒸汽分解率低（≤45%），蒸汽消耗大；同时合成氨原料气在净化过程中大量CO₂放空，未利用，造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的富氧连续气化制取半水煤气的方法，利用CO₂做气化剂以提高碳的利用率，降低蒸汽消耗和原料煤消耗。

本发明的技术方案为：一种富氧连续气化制取半水煤气的方法，所述方法中采用的气化剂包括二氧化碳气体。

所述二氧化碳气体是来自脱除CO₂工段中提供的富余CO₂气体或由制备CO₂气体设备提供的CO₂气体。

所述优选的气化剂包括混合后的富氧空气、水蒸汽和CO₂气体。

所述气化剂中富氧空气、水蒸汽和CO₂气体按以下比例混合：水蒸汽氧比是1.8-2.5kg/Nm³；CO₂气氧比是1.8-2.5Nm³/Nm³。

所述富氧连续气化制取半水煤气方法中气化剂从造气炉底部输入，采用全上吹制气工艺。

所述富氧连续气化制取半水煤气的方法采用以下步骤获得气化剂：

A、CO₂气体存储到CO₂气体缓冲罐中；

B、将纯氧存储于纯氧缓冲罐；

C、空气存储到富氧缓冲罐，与纯氧缓冲罐来的纯氧混合形成富氧空气；

D、将富氧空气和CO₂气体分别加热至100-150℃；

E、将加热后的富氧空气、CO₂气体和水蒸汽送入气化剂混合罐混合形成气化剂。

所述空气由空气鼓风机提供。

所述富氧空气和CO₂气体送入加热器中进行加热。

所述富氧连续气化制取半水煤气的方法应用于制造合成氨或甲醇。

本发明的有益效果：

本发明用二氧化碳气体作为富氧连续气化的气化剂，提高了有效气CO含量，提高碳的利用率，降低蒸汽消耗和煤耗，减少了能源的消耗。且本发明不改变原有造气系统，节省一次性投资。本发明的方法特别适用于目前化肥工业中合成氨造气炉连续富氧气化工艺。也可用于甲醇等原料气的生产工艺中。

所用的二氧化碳气体可以来源于化肥生产中的脱除二氧化碳气体的工段，因此二氧化碳可以不单独制备，减少了资源的浪费。降低了对环境的污染。（比如原来合成氨工艺脱除的富余二氧化碳气体是直接排空）

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面为本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明的富氧连续气化制取半水煤气的方法，采用的气化剂包括二氧化碳气体。

富氧连续气化制取半水煤气的方法具体可以包括以下步骤：

A、将脱除CO₂工段提供的富余CO₂气体或由制备CO₂气体设备提供的CO₂气体存储到CO₂气体缓冲罐1中，经加热器2加热至100-150℃后输入气化剂混合罐6；

B、从制氧工序来0.2MPa纯氧进入纯氧缓冲罐3，通过压力调节阀门输入富氧缓冲罐4；

C、由空气鼓风机5提供的0.2MPa空气输入富氧缓冲罐4，与纯氧混合形成富氧空气，经加热器2加热至100-150℃后输入气化剂混合罐6。控制富氧浓度在45-55%。

D、蒸汽缓冲罐7中的水蒸汽送入气化剂混合罐6中。

E、CO₂气体、富氧空气和水蒸汽在气化剂混合罐6中混合，形成混合气化剂，控制汽氧比1.8-2.5kg/Nm³和气（CO₂）氧比1.8-2.5Nm³/Nm³。

F、气化剂送入造气炉8底部，通过高温碳层发生气化反应制取原料气。造气炉8中已利用自动加焦机将原料（原料是固体无烟块煤或型煤）加入造气炉，原料依次进入干燥层、干馏层、还原层、氧化层、然后排出炉渣。

G、混合气化剂从造气炉8底部连续输入，采取全上吹制气工艺，通过高温碳层发生气化反应制取原料气（半水煤气）。

H、由造气炉制取的粗原料气（半水煤气）经除尘设备9除尘后输入余热回收设备10，再经除尘、除焦、冷却后送气柜，供后工段使用。

实施例：

CO₂气体、水蒸汽与富氧空气混合制取半水煤气（连续上吹制气）

1、原料

试验所用原料为新疆块煤（不粘煤），粒度30～80mm。入炉煤分析数据如下：

收到基

水分(%)

灰分(%)

挥发分(%)

固定碳(%)

硫(%)

灰熔点(T2)

新疆块煤

21.2

3.1

23.0

52.7

0.4

1254℃

2、气化剂

所用气化剂有CO₂气、水蒸汽、纯氧和空气，CO₂由CO₂压缩机送来，减压前压力0.2MPa，纯氧由空分送来，减压前压力0.2MPa，气化剂温度100～150℃。

3、工艺指标

纯氧流量：800-1000Nm³/h

空气流量：1000-1900Nm³/h

CO₂流量：900-1200Nm³/h

蒸汽流量：2500-3000kg/h

氧浓度：45-55%

汽氧比：2.1-2.3kg/Nm³（入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值）

气氧比：1.5-1.7kg/Nm³（入炉CO₂与入炉纯氧量的比值）

炭层高度：3500-4500mm（空层）

上行温度：250-300℃

下灰间隔：3h

4、试验结果

在试验期间根据灰渣情况及煤气逐步优化工艺，灰渣为干灰带少量疤块。煤气成分分析与加CO₂前对比见表1：

表1上吹制气加入CO₂前后煤气成分表

从半水煤气气体组成分析，是因为CO₂气体的加入对煤的气化起到了促进作用，有效气CO+H₂总量稳定，其中CO含量大幅上升，提高了提高碳的利用率，降低蒸汽消耗和煤耗。在没有改变其它工段生产的情况下，采用CO₂气体做气化剂后：

造气吨氨耗蒸汽由2.4吨下降至1.4吨，下降率为42%；

造气吨氨耗煤由1.9吨下降至1.5吨，下降率为21%。

Claims (9)

1.一种富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述方法中采用的气化剂包括CO₂气体。

2.根据权利要求1所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述CO₂气体是来自脱除CO₂工段中提供的富余CO₂气体或由制备CO₂气体设备提供的CO₂气体。

3.根据权利要求2所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述气化剂包括混合后的富氧空气、水蒸汽和CO₂气体。

4.根据权利要求3所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述气化剂中富氧空气、水蒸汽和CO₂气体按以下比例混合：水蒸汽氧比是1.8-2.4kg/Nm³；CO₂气氧比是1.8-2.4Nm³/Nm³。

5.根据权利要求3所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述富氧连续气化制取半水煤气方法中气化剂从造气炉底部输入，采用全上吹制气工艺。

6.根据权利要求3所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述富氧连续气化制取半水煤气的方法采用以下步骤获得气化剂：

A、CO₂气体存储到CO₂气体缓冲罐中；

B、将纯氧存储于纯氧缓冲罐；

C、空气存储到富氧缓冲罐，与纯氧缓冲罐来的纯氧混合形成富氧空气；

D、将富氧空气和CO₂气体分别加热至100-150℃；

E、将加热后的富氧空气、CO₂气体和水蒸汽送入气化剂混合罐混合形成气化剂。

7.根据权利要求6所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述空气由空气鼓风机提供。

8.根据权利要求6所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述富氧空气和CO₂气体送入加热器中进行加热。

9.根据权利要求1-8任一项所述的富氧连续气化制取半水煤气的方法，其特征在于，所述富氧连续气化制取半水煤气的方法应用于制造合成氨或甲醇。

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