CN103436279A - 一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺 - Google Patents

一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺 Download PDF

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本发明涉及一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺，特别涉及一种煤制半焦和半焦气化组合工艺，将制半焦干馏炉和半焦气化炉串联使用，部分或全部气化炉煤气去干馏炉作干馏载热气体比如作干馏热源气、干馏熄焦气，节省独立干馏炉消耗的用于制备干馏热源气的燃料煤气，当气化炉煤气为贫氮气煤气时，干馏炉煤气即为贫氮气煤气。

Description

一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺
技术领域
本发明涉及一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺；特别地讲，本发明涉及一种煤制半焦过程和半焦气化过程的煤气串联使用工艺。
背景技术
本发明所述煤干馏过程包括煤制半焦过程。
我国目前煤制半焦过程和半焦气化过程分别在两个独立系统进行，造成干馏炉消耗大量干馏煤气作热源燃料气制备热烟气充当干馏热源气从而降低了干馏气产率，干馏煤气返炉循环造成系统复杂、投资大，干馏煤气作热源燃料气燃烧过程使用空气造成干馏煤气含氮气多难以利用等一系列缺点。以煤制兰炭制油过程为例，为了追求高的焦油收率，煤制兰炭制油的干馏过程应该在适宜低的温度下、较长的停留时间完成干馏，这样焦油收率高、工程投资低，以变化原料方式实现干馏煤气的脱氮气，必然使用空分装置和使用二氧化碳循环工艺，导致工程投资大幅度升高，难以实施。而兰炭气化造合成气过程，追求高的气化强度时宜在纯氧加压条件下完成气化，追求高的水蒸汽分解率时宜在纯氧低压下完成气化。
本发明涉及一种煤制半焦和半焦气化组合工艺，将制半焦干馏炉和半焦制煤气气化炉串联使用，部分或全部气化炉煤气去干馏炉系统作干馏载热气体比如作干馏热源气、干馏熄焦气，节省独立干馏炉消耗的用于制备干馏热源气的燃料煤气，当气化炉煤气为贫氮气煤气时，干馏炉煤气即为贫氮气煤气。
与现有的独立两套系统相比，优先在于：
①气化炉煤气进入干馏炉作为干馏热源气、熄焦气体，大幅度减少了半焦装置干馏煤气的返回干馏炉的循环气体数量，大幅度降低了半焦装置干馏煤气循环路线的投资和能耗；
②干馏炉采用干熄焦技术，半焦气化炉不需要干燥段，气化炉顶部温度可以较高，高温气化炉煤气进入干馏炉系统作为干馏热源气体使用，大幅度减少了干馏炉燃烧室消耗的燃料气数量，大幅度降低了半焦装置燃烧系统的投资和能耗，提高了干馏煤气产率；
③气化炉氧化剂采用纯氧时，气化炉煤气为低氮气气体，进入干馏炉系统作干馏载热气体比如作干馏热源气、干馏熄焦气，可以避免干馏煤气含大量氮气问题，同时不用增加空分规模；
④气化气进入干馏炉，气化气中的H2O、CO2与热炭接触进一步分解，提高了分解率，增产了合成气数量；
⑤低氮气气化炉煤气进入干馏炉系统作干馏载热气体比如作干馏热源气、干馏熄焦气，可以降低干馏过程氰化物产量，可以降低污水中氰氢根数量；
⑥干馏炉、气化炉的操作调节灵活性、相互之间的制约性小大，均可实现操作条件的最优化。
一种与本发明相似的现有技术为两段气化炉如意大利IGC公司两段气化炉、波兰两段气化炉，其优点是得到了干馏段煤气和气化段煤气两个气体产品；其缺点之一是，干馏段空间体积太小，无法扩大到纯干馏炉兰炭炉所具备的干馏段空间体积，煤干馏的停留时间远短于纯干馏炉兰炭炉；其缺点之二是，两段气化炉干馏段的温度被气化段温度制约，无法实现最优化的较低的干馏终端温度。两段气化炉的干馏段，温度和停留时间无法最优化，故两段气化炉的焦油收率远低于纯干馏炉兰炭炉。因此，加工含油率高的不粘结煤或弱粘结煤追求高的焦油收率时，两段气化炉焦油收率太低成为致命的缺点。但是两段气化炉的气化气用作干馏段加热气，简化了流程，降低了投资，是其优点。
另一种与本发明相似现有技术为碎煤移动床鲁奇气化炉，与纯干馏炉兰炭炉相比，同样因为干馏段的温度和停留时间无法最优化，故低压或常压操作的碎煤移动床鲁奇气化炉的焦油收率低于纯干馏炉兰炭炉。但是碎煤移动床鲁奇气化炉的气化气用作干馏段加热气，简化了流程，降低了投资，是其优点。当碎煤移动床鲁奇气化炉采用加压操作时，由于强化了还原气氛的氢气、一氧化碳、甲烷等的分压，焦油收率提高到了可以与纯干馏炉兰炭炉相比的程度，但是投资太高，水分解率太低，水耗太高，需要配置庞大的污水处理系统。
本发明具备现有技术无法达到的优点，因此，本发明具备新颖性。
本发明所述组合工艺未见报道。
本发明的第一目的在于提出一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺。
本发明的第二目的在于提出一种煤制半焦过程和半焦气化过程的煤气串联使用工艺。
发明内容
一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺，其特征在于包含以下步骤：将碳料F1干馏炉R1与碳料F2气化炉R2串联使用，部分或全部气化炉煤气PV2进入干馏炉R1作干馏载热气体与干馏炉R1内的碳料接触，至少一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，干馏热源气为煤料F1干馏过程提供热量。
本发明特征进一步在于：碳料F1为煤料，干馏炉R1产生半焦BJ；碳料F2为半焦。
本发明特征进一步在于：第一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，第二部分干馏载热气体用作干馏炉R1的熄焦气，熄焦气与干馏炉固体产品逆流接触吸收热量冷却干馏炉固体产品。
本发明特征进一步在于：第一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，第二部分干馏载热气体用作干馏炉R1的熄焦气，熄焦气与半焦逆流接触吸收热量冷却半焦。
本发明特征进一步在于：当气化炉R2煤气PV2为贫氮气煤气时，干馏炉R1煤气PV1为贫氮气煤气。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1排出的煤气PV1经过冷却分离过程分离为煤气P1、含焦油污水P2和煤焦油P3，一部分煤气P1返回干馏炉R1用作熄焦气。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1排出的煤气PR1经过冷却分离过程分离为煤气P1、含焦油污水P2和煤焦油P3，一部分煤气P1燃烧所得热烟气进入干馏炉R1用作干馏热源气。
由于煤料气化过程的煤气中含有大量焦油，采用本发明时气化煤气中的焦油在干馏炉中会发生一定程度的热分解反应、缩合成胶质和沥青质的反应，降低煤料的焦油总收率和质量，这是不希望发生的。因此，本发明推荐气化过程采用半焦气化过程。
具体实施方式
本发明所述压力为绝对压力。
以下详细描述本发明。
一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺，其特征在于包含以下步骤：将碳料F1干馏炉R1与碳料F2气化炉R2串联使用，部分或全部气化炉煤气PV2进入干馏炉R1作干馏载热气体与干馏炉R1内的碳料接触，至少一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，干馏热源气为煤料F1干馏过程提供热量。
本发明特征进一步在于：碳料F1为煤料，干馏炉R1产生半焦BJ；碳料F2为半焦。
本发明特征进一步在于：第一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，第二部分干馏载热气体用作干馏炉R1的熄焦气，熄焦气与干馏炉固体产品逆流接触吸收热量冷却干馏炉固体产品。
本发明特征进一步在于：第一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，第二部分干馏载热气体用作干馏炉R1的熄焦气，熄焦气与半焦逆流接触吸收热量冷却半焦。
本发明特征进一步在于：当气化炉R2煤气PV2为贫氮气煤气时，干馏炉R1煤气PV1为贫氮气煤气。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1排出的煤气PV1经过冷却分离过程分离为煤气P1、含焦油污水P2和煤焦油P3，一部分煤气P1返回干馏炉R1用作熄焦气。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1排出的煤气PR1经过冷却分离过程分离为煤气P1、含焦油污水P2和煤焦油P3，一部分煤气P1燃烧所得热烟气进入干馏炉R1用作干馏热源气。
本发明所述碳料F1为任意适宜作干馏原料的含碳固体料，可以是煤或油页岩或木料或废塑料，通常为煤。
本发明所述碳料F2为任意适宜作气化原料的含碳固体料，可以是煤或半焦或焦或油页岩，优选为半焦。
本发明所述干馏炉R1，可以是任意形式的碳料干馏炉。
本发明所述气化炉R2，可以是任意形式的碳料气化炉。
由于煤料气化过程的煤气中含有大量焦油，采用本发明时气化煤气中的焦油在干馏炉中会发生一定程度的热分解反应、缩合成胶质和沥青质的反应，降低煤料的焦油总收率和质量，这是不希望发生的。因此，本发明推荐气化过程采用半焦气化过程。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1操作压力为常压～5.0MPa；干馏炉R1操作温度，顶部为60～150℃、炭化段为550～800℃、底部出焦口为50～150℃。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1操作压力为常压～0.3MPa；干馏炉R1操作温度，顶部为60～100℃、炭化段为550～700℃、底部出焦口为50～90℃。
本发明特征进一步在于：气化炉R2操作压力为常压～5.0MPa；气化炉R2燃烧段操作温度，低于灰熔点50～120℃；气化炉R2顶部出气口操作温度为180～800℃；气化炉R2氧化剂，选自空气、富氧空气和纯氧气；气化炉R2非氧气气化气，选自水蒸汽和或二氧化碳气。
本发明特征进一步在于：气化炉R2操作压力为常压～1.0MPa；气化炉R2氧化剂为纯氧气。
本发明特征进一步在于：半焦气化用水蒸汽，可以为所述煤制半焦过程或半焦气化过程或煤气制合成品合成过程产生的水发生的蒸汽。
本发明特征进一步在于：干馏炉R1底部排半焦段使用常温二氧化碳惰性气体为隔离气，在排焦期间歇吹气或在生产期连续吹气，隔离气进入干馏炉煤气中。
本发明特征进一步在于：为了降低进入干馏炉的煤料所携带的杂质气体，使用具备换气功能的装煤料斗，置换气为二氧化碳惰性气体。
本发明所述合成品，可以是任意一种合成品，通常选自甲烷、甲醇、合成油，最好是合成油，因为其仅含有氢炭原子、氢/炭原子比小、单价高，故其长距离运费低，便于实现规模加工和规模销售。
应用本发明时，根据需要，可能需要对物流进行加热、加压、净化等步骤，这些是本领域技术人员已知的知识，本文不作详细描述。

Claims (7)

1.一种碳料干馏过程和碳料气化过程的煤气串联使用工艺，其特征在于包含以下步骤：将碳料F1干馏炉R1与碳料F2气化炉R2串联使用，部分或全部气化炉煤气PV2进入干馏炉R1作干馏载热气体与干馏炉R1内的碳料接触，至少一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，干馏热源气为煤料F1干馏过程提供热量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：碳料F1为煤料，干馏炉R1产生半焦BJ；碳料F2为半焦。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，第二部分干馏载热气体用作干馏炉R1的熄焦气，熄焦气与干馏炉固体产品逆流接触吸收热量冷却干馏炉固体产品。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：第一部分干馏载热气体用作干馏炉R1的干馏热源气，第二部分干馏载热气体用作干馏炉R1的熄焦气，熄焦气与半焦逆流接触吸收热量冷却半焦。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于：当气化炉R2煤气PV2为贫氮气煤气时，干馏炉R1煤气PV1为贫氮气煤气。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于：干馏炉R1排出的煤气PV1经过冷却分离过程分离为煤气P1、含焦油污水P2和煤焦油P3，一部分煤气P1返回干馏炉R1用作熄焦气。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于：干馏炉R1排出的煤气PR1经过冷却分离过程分离为煤气P1、含焦油污水P2和煤焦油P3，一部分煤气P1燃烧所得热烟气进入干馏炉R1用作干馏热源气。
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