CN105121607B - 用于联产合成气和高级煤的集成干燥-气化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明的一个具体实施例涉及：一种能够由含水低质煤联合、高效地生产合成气和优质煤的气化方法；以及一种用于实现该方法的集成干燥气化系统。

Description

用于联产合成气和高级煤的集成干燥-气化工艺

技术领域

本申请要求2012年12月20日提交的韩国申请No.2012-0149326的优先权，其全文以引用的方式并入本文。

本发明涉及用于由含水煤联产合成气和高级(优质)煤的气化工艺。更具体地，本发明涉及一种气化工艺以及用于实现该气化工艺的集成干燥-气化系统；在该工艺中，使用合成气的热量来干燥含水煤(进料)的干燥器设置在气化器之前，由此能够容易地通过非机械阀型传输装置使经干燥的煤传输到气化器中，并且能够联合生产合成气和含有极少量水的优质煤。

背景技术

通常，气化工艺是在气化剂(例如，氧气、蒸汽、二氧化碳或其混合物)的供给下利用气化反应将含碳进料(如煤、生物质等)转化为含有氢气和一氧化碳作为主要成分的合成气的一系列过程。在这种情况下，术语“合成气”通常是指包含CO和H₂的气体混合物。这种气化工艺的典型的反应机制的示例由以下反应式1至3表示。

[反应式1]

C+1/2O₂→CO(部分氧化)

[反应式2]

C+H₂O→CO+H₂(蒸汽重整)

[反应式3]

C+CO₂→2CO(二氧化碳重整)

最近，气化工艺已经分化到不同的技术以用于生产多种化合物，而且其应用领域也得以扩展以生产各种产品，包括电力。具体地，已知气化工艺可以应用于使用合成气中所含的氢气和一氧化碳进行的发电、制氨、炼油等领域，所述合成气是气化工艺的主要产物；它可以用于生产柴油、喷气燃料、润滑基础油、石脑油等，其采用合成气作为由以下反应式4所示的费-托反应的进料；并且，它可以用于生产高附加值的化学物质，如乙酸、烯烃、二甲醚、醛、燃料、添加剂等，其使用了由合成气制备得到的甲醇(按照以下反应式5所示)。关于该气化工艺，在费-托反应工艺和甲醇合成工艺的情况下，优选的是一氧化碳与氢气的比率为约1:2。

[反应式4]

nCO+2nH₂→CnH_2n+nH₂O

[反应式5]

CO+2H₂→CH₃OH

但是，在上述反应式2所示的由蒸汽重整反应获得合成气以及上述反应式3所示的由二氧化碳重整反应获得合成气的情况下，一氧化碳与氢气的比率未达到1:2。因此，一般通过使蒸汽重整反应、部分氧化反应和/或一氧化碳重整反应后所得反应产物进行水煤气变换反应、或者通过向所述反应产物额外地供应氢气，从而可将一氧化碳与氢气的比率调整为约1:2。

[反应式6]

CO+H₂O→CO₂+H₂

同时，由于煤这种气化工艺的典型原料大量分散在世界各地广大区域中，其能够取代目前广泛使用的石油作为燃料来源，因此再次吸引了人们相当大的关注。此外，由于近来备受关注的生物质也能够通过各种不同的处理工艺转化为各种燃料和平台化合物的基本组分，所以已知有技术将生物质作为气化反应的原料。

然而，上述气化工艺的原料含有大量的水。例如，按照煤的性质如热值、水分含量、杂质等，将其分为高级煤和低级煤。在此，已知的是低级煤(褐煤等)的储量约占全世界煤炭储量总额的45％。特别是，如果煤中水的含量高，其在可储存性、可加工性和运输等方面变差，因此在气化反应之前除去煤中的水消耗了大量的能量。

与此相关，美国专利No.5,695,532和5,685,138公开了这样的技术，其通过在气化反应器之前设置干燥器，并且将气化反应器中生成的高温合成气再循环至所述干燥器中，从而利用合成气的热量干燥含水碳质原料。

然而，为了在高压下向运行中的气化器提供经干燥的原料，要求经干燥的原料的供应压力高于气化器的运行压力。通常，为了向气化器提供经合成气干燥的原料(干煤)，使用了加压原料供给系统，该系统包括缓冲料箱和压力闭锁料斗。但是，这种加压原料供给系统是有问题的，因为它是昂贵的和复杂的，而且必须仔细地调节其操作逻辑。特别是，当干燥的煤被运送到采用压力闭锁料斗的气化器中时，干燥的煤首先被转移到缓冲料箱，然后干燥的煤经压力闭锁料斗加压后与载气一起被供给至气化器中。这种情况下，对阀的操作、压力闭锁料斗的加压和减压等必须进行精确调节。

此外，合成气在高温下(1000到1500℃)从气化器中排出，而具有相对低温度(约500℃)的合成气也可以用于干燥含水煤。出于这个原因，在现有技术中，为了提供合适的用于干燥引入至干燥器的含水原料的热能，在气化器之后设置热交换器从而将原料的温度降低至合成气的温度，然后回收或冷却原料至适合于后续处理(例如，水煤气变换反应)的温度下。

在这种情况下，通过干燥器干燥固体燃料；特别地，干燥的煤具有比含水煤更高的品质。因此，如果能够制得这种优质固体燃料(即，干煤)从而使得它被用作气化反应的原料，以及应用于其它用途，则整个工艺的附加值得以增加。然而，为了生产用于气化反应的原料和优质的固体燃料(煤)，使用上述包括缓冲料箱和压力闭锁料斗的增压系统不可避免地增大了设备的尺寸，进而导致设备投资成本和运行成本增加。

发明内容

于是，为解决上述问题而设计了本发明；本发明的目的是克服通过使合成气再循环将气化反应生成的合成气的热能仅用于干燥设置在气化反应器前面的干燥器中的原料时所存在的常规问题，从而提供更多的益处。

为了达到上述目的，本发明第一个方面提供了一种联合生产合成气和优质煤的气化方法，其包括如下步骤：a)将含水煤供给至干燥器中；b)在干燥器中干燥所述含水煤，其中通过使所述含水煤与从气化步骤再循环至干燥器中的合成气接触以供应干燥所述含水煤所需的热能；c)采用固-气分离将从干燥器中排出的干煤和合成气分离，然后回收分离所得的合成气；d)回收分离所得的干煤的一部分，同时采用环封型传输装置将剩余的分离所得的干煤以流体状态输送至气化器中，通过多个端口向所述环封型传输装置供应充入气；e)对输送至气化器中的干煤进行气化以制备合成气；以及f)直接使从气化器中排出的400-1500℃的合成气再循环，而不使所述合成气通过热交换器，其中，所述干燥器提供用于生产从所述含水煤中分离和回收的干煤以及输送至气化步骤的干煤所必需的干燥能力。

该气化方法还可以包括分离和回收焦油的步骤，所述焦油是在干燥所述含水煤的步骤中产生的，或者包含在回收合成气的步骤c)的合成气中。

本发明第二方面提供了一种集成干燥-气化系统，其包括：气化器；干燥器，其设置在所述气化器之前，通过使含水煤与自所述气化器再循环的合成气相接触进行干燥，然后排出干煤和合成气；固-气分离器，用于分离从所述干燥器中排出的所述干煤和合成气；回收单元，用于分离和回收从所述固-气分离器中分离的一部分干煤；以及环封型传输单元，用于将剩余的未由所述回收单元回收的干煤输送至所述气化器，并且其包括多个充入气入口，其中从所述气化器中排出的所述合成气不通过热交换器而直接再循环至所述干燥器，并且所述干燥器提供用于生产从所述含水煤中分离和回收的干煤以及输送至气化步骤的干煤所必需的干燥能力。

根据本发明一个实施方案，所分离和回收的干煤可以形成丸粒、团块或颗粒。

另外，根据本发明一个实施方案的气化方法中，与利用设置在气化器后的热交换器先将从气化器中排出的700至1500℃的合成气冷却到300至500℃然后再回收至干燥器的情况相比，能够将含水煤(含水量：20至50重量％)的干燥能力提高3至4倍。

如上所述，根据本发明的集成干燥-气化工艺，经合成气干燥的煤通过非机械阀型传输装置(例如环封型传输装置)被供给至气化器，因此可以简化工艺设备，并且可以容易地操作。此外，根据本发明的气化工艺，与通过设置在气化器之后的热交换器将合成气冷却然后再循环至干燥器的情况相比，含水煤的干燥能力得以增加，并且干煤的一部分被回收作为优质煤并制成丸粒、团块、颗粒等。此外，根据本发明的气化工艺，可以从合成气中分离和回收焦油并且制成产品，所述焦油是在干燥含水煤的步骤中由根据合成气选择性供热的程度从煤中所分离的挥发性组分形成的。

如此以来，根据本发明的气化工艺，当用于气化反应的原料和优质煤可以同时由低质含水煤生成时，采用环封型传输装置代替常规的闭锁式料斗，因此可以简化工艺，并且克服由于传输装置尺寸增加引起的投资成本增加的问题。此外，根据本发明的气化工艺，不需要常规的集成干燥-气化工艺中所通常使用的热交换器，所以可以降低设备投资成本。另外，如果有必要，可以额外地从合成气中分离出焦油并且制成产品，从而提高附加值。

附图简要说明

根据下文中结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，所述附图中：

图1是示出合成气通过气化器和热交换器以及合成气不从中通过的情况下分别作为用于干燥含水煤的热源时，煤处理能力相对于煤的含水量变化的模拟曲线图；

图2是示出根据本发明实施方案的使用环封型传输装置来联产合成气、焦油和优质煤的的集成干燥-气化工艺的示意图；以及

图3是示出图2的环封型传输装置中干煤的移动路径的放大图。

[参考标号]

100：干燥器

103：旋风分离器

104：降水管

106：排放料斗

107：环封型传输装置

200：加压干煤供给系统

300：气化器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明优选的实施方案进行详细的描述。

当阅读以下详细描述时，根据下文中结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的和新的特征。但是应明确地理解的是，附图仅是出于说明的目的，而并非旨对本发明进行限定。

煤

根据本发明的实施方案，“煤”包括无烟煤、软煤(烟煤)、低级煤(次烟煤、褐煤、泥煤等)以及类似物。因此，煤并不限于特定等级的煤，并且，特别是最大程度地利用低级煤从而提高经济效率。碳在煤中的含量(以重量计)可以为煤总重量的20重量％或以上，特别地为30至80重量％，并且更特别地为40至70重量％。此外，灰分在干煤中的含量(以重量计)可以为20重量％或以下，特别地为5至15重量％，并且更特别地为8至12重量％。灰分包括大量的二氧化硅、氧化钙和氧化铁，并且包括少量氧化钾、氧化镁、二氧化钛、氧化锌等。

虽然基于煤对本发明的实施方案加以描述，然而各种来源的固体燃料，例如含水生物质、含水废物等也可以用来代替煤，只要它们适于集成干燥-气化工艺，并且可以以优质固体燃料的形式获得即可。因此，可以理解的是，诸如此类的各种固体燃料的使用也包括在本发明的实施方案中。

根据本发明的实施方案，上述优点可以通过使用含水煤作为原料来实现，因此优选地使用含有等量水的低级煤。在这种情况下，煤中水的含量可以为10至70重量％或更少，特别地为20至50重量％，并且更特别地为20至40重量％。在含水煤以浆料形式存在的情况下，浆料中固体的含量可以为30至80重量％。

另外，为了让煤在干燥步骤中容易地与合成气接触并且容易地在干燥器内传输(即使在合成气以较低压力存在的情况下也使煤能容易地在干燥器内传输)，所述煤可以被粉碎至粒度为50至6000μm，特别地为50至2000μm，更特别地为100至1000μm，然后再被引入干燥器中。

干燥器

根据本发明的实施方案，干燥器(干燥区)设置在气化器的前面。关于此，干燥器的实例可包括气流或闪蒸干燥器、流化床干燥器、旋转式干燥器、旋转列管式干燥器等。然而，为了有效地除去水，有利的是使用气流或闪蒸干燥器作为干燥器，由于水很容易被扩散，其可以迅速地除去煤中的水。

在该实施方案中，优选的是使含水煤与自气化器再循环的合成气密切地接触(即，与合成气进行换热)，从而实现加热和干燥以产生蒸汽。在这种情况下，随着煤的干燥，合成气的温度降低。

根据本发明的实施方案，将含水煤供给至干燥器的下部，并且从气化器再循环的合成气也被供给至其下部。在这种情况下，含水煤与合成气彼此接触，平行地向干燥器的顶部移动并从干燥器中排出。可选择地，可将干燥器设置为使得含水煤与合成气被引入干燥器的上部，彼此接触，并朝着所述干燥器的底部移动。在这种情况下，考虑到从气化器排出的合成气的排出路径(管线)，有利的是设置干燥器中含水煤与合成气的入口(端口)使得其再循环管线简化或最少化。

同时，可以根据再循环的合成气从中排出的气化器的操作压力对干燥器的操作压力进行调节。例如，可以将干燥器的操作压力调节至60kg/cm²或以下的范围内。

也可以根据从气化器再循环的合成气的排出温度来改变干燥器的操作温度。例如，可以将干燥器入口处的操作温度调节为400至1500℃范围内，优选地为800至1200℃，可以将干燥器出口处的操作温度调节为200至700℃的范围内，优选地为250至500℃。干煤的含水量可以为10重量％或更少，特别地为1至8重量％，并且更特别地为1至5重量％。

根据本发明的实施方案，优选的是通过只有含水煤中的水在干燥器中蒸发的方式来干燥含水煤。在这种情况下，可以根据干燥器中含水煤的供应量以及合成气的温度和停留时间设置不同的含水煤干燥程度。

然而，根据本发明的实施方案，当再循环至干燥器中的合成气的热值大于用于干燥含水煤所需要的热值时，挥发性组分和水一起从含水煤中分离出去。在此，这些挥发性组分以焦油的形式包含在从干燥器排出的合成气中。因此，在该实施方案中，可选择地使焦油从合成气中分离和回收，并且可以形成产品。

通常，干燥器(特别是闪蒸干燥器)的特征在于，在短暂的停留时间内只将水从煤中除去，同时将挥发性组分保留在煤中。因此，如果高温合成气长时间保留在干燥器中的话，煤中的挥发性组分也将与合成气一起被排出干燥器，使得干煤的特性(如热值等)发生变化，并且后续的工艺会受到合成气中所含挥发性组分的影响，因此，如果可能的话，有利的是将停留时间设置为只除去水而不除去挥发性组分。关于此，干燥器中的停留时间可以为2至10秒，特别地为2至5秒，并且更特别地为2至3秒。

选择性地，优选的是，如上所述，在干燥过程中产生焦油，并且所述焦油被制成产品。在这种情况下，如果以大于干燥含水煤所需热值的量供应再循环至干燥器中的合成气，或者合成气在干燥器中维持相对长的停留时间，那么从干燥器中排出的合成气含有焦油，可以从合成气体中分离和回收所述焦油。

在该实施方案中，如下文所述，由于从气化器中排出的合成气不通过热交换器，而是通过管线直接传输至干燥器，所以引入了高温的合成气，这与常规的集成干燥-气化工艺不同，并且因此提高了对煤的干燥能力。

根据本发明的实施方案，与通过设置在气化器后面的热交换器将气化器中排出的400至1500℃的合成气冷却到300至500℃、然后再循环至干燥器的情况相比，含水煤(含水量：20至50重量％)的干燥能力可提高3至4倍。

上述干燥器中的工艺条件可以说明性地理解，并且可以根据干燥器大小、类型等不同而变化。

图1是示出根据本发明的实施方案的将通过气化器和热交换器后的合成气(350℃)以及不通过热交换器的合成气(700℃)分别被用作干燥器(集成干燥器)中干燥含水煤的热源时，煤处理能力随煤含水量变化的模拟试验结果图(SK试验工厂：3吨/天的生产力)。

试验条件和煤处理能力随含水量的变化示于下表1和2中。

[表1]

干燥后煤的含水量(％)	2
		干燥器出口处的温度	最低200℃

[表2]

环封型(非机械阀型)加压干煤供给系统

根据本发明的实施方案，将从干燥器中排出的干煤与合成气(具体而言为含水蒸汽的合成气，其通常含有10至50摩尔％的水蒸汽)传输至干煤供给系统，该系统包括固-气分离器、用于额外地分离和回收一部分所分离的干煤的回收单元、以及用于将剩余的干煤传输至气化器的环封型传输装置。特别地，从干燥器中排出的产品通过固-气分离器分离成干燥的煤与合成气。在此，作为固-气分离器，可以使用公知的固-气分离器。旋风分离器是典型的固-气分离器的例子。

旋风分离器是利用离心力分离存在于流体(气体)中颗粒的装置，并且包括用于引入含固体的气体的切向入口，用于排出含固体的气体的出口和排出所收集固体的出口。根据本发明的实施方案，旋风分离器包括圆筒形部分和连接到所述圆筒形部分的圆锥形部分，并且对其进行配置使得降液管的上端与旋风分离器的圆锥形部分的狭窄下端连接。降液管的入口与旋风分离器的固体排出口连接，并且可以为管状。降液管的下部构成下述环封型传输装置的一部分。

在分离的干煤被转移到气化器之前，将其中一部分额外地分离出来，然后通过回收单元回收。在此，回收单元可以是排放料斗、连续减压排放单元或其类似物。

如上所述，通过从原料中除去大量的水从而得到干煤，如果在干燥之前被选择性地粉碎，所述干煤可能成为以颗粒形式存在的优质煤。因此，干煤具有适于成型或加工成丸粒、团块或颗粒的特性。这样，干煤的优点在于它是一种高附加值的煤，而且当其成型或加工成产品时，可处理性和可运输性以及附加值都能够得以改善。

根据本发明的实施方案，可以采用相关领域中已知的有机或无机粘合剂将回收的干煤制成丸粒。有机粘合剂可以是丙烯酸乳液、丙烯酸-苯乙烯乳液、纤维素醚、聚乙烯醇、酚醛树脂、聚酰亚胺或它们的混合物。无机粘合剂可以是膨润土或其类似物。具体地，使干煤与粘合剂混合，然后采用成型机对混合物进行捏合、造粒，然后干燥并冷却从而制成产品。如果需要的话，可以在不使用粘合剂的条件下对干煤进行造粒。例如，将干煤的一部分加热至其软化点，然后加压使其团聚成天然存在的焦油和沥青。上述将干煤制成产品的方法可以说明性地理解。因此，也可以采用在相关领域中已知的其它将干煤制成产品的方法，只要它能够合适地利用优质的干煤即可。

同时，将未回收的干煤输送至气化器作为气化反应的原料。如下文将描述的，在几到几十kg/cm²的压力下对气化器进行操作。因此，从气化器排出的合成气的压力在将其传输至干燥器的过程中以及在干燥器中进行干燥的过程中有所降低，并且所述气化器中燃料供给单元和反应单元的压力高于气化器中排出单元的压力，因此干煤的压力低于气化器内的压力。因此，为了将干煤传输(供应)到气化器中，即为了使固体从低压区域移动到高压区域，必须在比气化器内压力更高的压力下供应所述干煤。

为了达到该目的，在本实施方案中，采用环封型传输装置形成流化干煤的静压头从而将干煤传输到气化器中。在这种情况下，通过环封结构提供的多个端口供给高压(高于环封结构内的压力)的充入气体。环封结构中，所供给的高压的充入气体使得环封结构中的存煤形成流化层并且保持为流化层，从而将干煤传输到气化器中。

在这种情况下，可以使用氮气、二氧化碳、蒸汽、气化器中产生的合成气或它们的混合物作为充入气体。

气化器

根据本发明的实施方案，可以使用在相关领域公知的各种不同类型的反应器作为气化器。所述气化器设置有干煤的入口，和气化剂的入口(如果需要的话)。气化器的例子可以包括移动床气化器(将干燥的含碳原料引入其上部，气化剂从其下部以逆流的方式与原料接触)、流化床气化器(气化剂通过含碳原料床时使固体颗粒漂浮)、输送反应器-集成气化器、分流气化器(并行引入含碳原料和气化剂)，以及类似物。

根据本发明的实施方案，气化器的操作温度可为400至1500℃，特别地为800至1500℃，更特别地为900至1500℃。此外，气化器的操作压力可以为1至60kg/cm²，特别地为5至40kg/cm²，并且更特别地为20至40kg/cm²。此外，O₂/C的摩尔比可以为0.1至1.0，并且特别地为0.2至0.7。

然而，在该实施方案中，蒸汽/C的摩尔比可以基本上调整为0(在干气化反应或者通过重整二氧化碳的气化反应的情况下)。在这种情况下，蒸汽/C的摩尔比可以是0至2，并特别地为0至1。此外，CO₂/C的摩尔比可以是0至1，特别地为0至0.5。

根据本发明的实施方案，在气化反应中，煤中碳的转化率可以达到80％或以上，并且特别地为90至99％。

同时，根据本发明的实施方案，由于所得合成气在高温下从气化器中排出，其温度取决于气化器的操作温度，所以该合成气不通过热交换器而是直接再循环至干燥器。

图2示意性地示出根据本发明实施方案的用于联合生产合成气、焦油和优质煤的集成干燥-气化工艺，其中采用了环封型传输装置。

图2中，所述集成干燥-气化工艺主要地包括干燥器100、加压干煤供给系统200、和气化器300。如果没有特别提及，集成干燥-气化工艺的组件可以通过常用的连接装置(例如管道)彼此连接，煤和气体可以通过连接装置在其间传输。

在该实施方案中，将含水煤引入干燥器100的下部，并且将自气化器300直接再循环的合成气也引入干燥器100的下部。在这种情况下，如上所述，从气化器300排出的合成气的温度与气化器300的操作温度没有太大差别，但是在将合成气再循环至干燥器100的过程中，合成气的温度可能会降低至20至100℃。然而，如图2所示，由于合成气不是随意地经热交换器冷却，所以将干燥器设置成具有比常规的集成干燥-气化工艺中所使用的干燥器更高的干燥能力。

此外，在该实施方案中，干煤和气体混合物从干燥器100的上部排出，所排出的干煤和气体混合物中各自的含水量取决于引入干燥器100的合成气的温度和压力、含水煤原料的初始含水量和粒径、以及引入干燥器100的合成气和煤(原料)的混合比例。在此，引入干燥器100的合成气和含水煤的重量比可以为1:1至10:1，特别地为2:1至8:1，更特别地为3:1至6:1。

此外，在该实施方案中，通过管线101将干煤(即干燥的固体燃料)和合成气从干燥器100的顶部转移至加压干煤供给系统200。干煤供给系统200主要包括旋风分离器103(固-气分离器)、排放料斗106、以及环封型传输装置107。旋风分离器103用来分离气体组分(合成气)和固体组分(干煤)。在这种情况下，由于分离所得的合成气102可能包含灰尘、硫化合物、氮化合物等，所以其可以额外地通过设置有过滤器(陶瓷过滤器)、电动集尘器、洗涤器、脱硫器等的后处理过程(未示出)。例如，可以将以这种方式分离所得的合成气102提供给后续工艺，诸如集成气化联合循环(IGCC)工艺、F-T工艺等。此外，如上所述，当合成气中含有焦油时，可以额外地提供用于分离和回收焦油的装置或工艺(未示出)。作为用于分离和回收焦油的装置，可以使用在相关领域中常规使用的装置(例如过滤器等)。

与此同时，经旋风分离器103分离所得的干煤沿与旋风分离器103的下端(准确地说，是旋风分离器103锥形部分的下端)相连的降液管104向下移动。在这种情况下，在降液管104的下部设置有干煤分离线105，并且干煤分离线105与排放料斗106相连，从而回收干煤。

同时，将剩余的没有分离和回收的干煤引入环封型传输装置107中。根据本发明的实施方案，可以根据所期望的目标产物(合成气或优质干煤)的量来适当地变更分离和回收的干煤与传输至气化器的干煤的含量比。例如，它们的含量比可以是1:1至4:1，特别地为2:1至3:1。

图3示出图2所示的集成干燥-气化工艺中干煤在环封型传输装置中的移动路径。

如图3所示，环封型传输装置107上设有多个充入气体注射端口。在这种情况下，干煤依次通过降液管104的下端、环封型传输装置107的水平区域以及环封型传输装置107的垂直区域，从而被传输至高压气化器300。

同时，在气化器300中，所输送的干煤在气化剂的存在下通过多种反应路径(部分氧化、二氧化碳重整、蒸汽重整以及它们的组合)被气化，以产生合成气。在这种情况下，当环封型传输装置所供给的充入气体用作气化剂时，由于充入气体也被引入气化器300中，所以可以调节引入至气化器中设置的气化剂注入端口(入口)的气化剂的量。

气化反应完成后，由气化反应产生的合成气的一部分或全部通过管线108再循环至干燥器100中。根据本发明的实施方案，当合成气全部再循环至干燥器100时，可以使含水煤转化为干煤的转化率最大化。在这种情况下，排出的合成气中一氧化碳的摩尔比可以为10至50％，特别地为20至40％。

正因为如此，根据本实施方案的气化工艺可以同时生产合成气体和优质煤，所述优质煤具有显著降低的含水量，并且可以减少气化时增加的煤进料的干燥过程的成本，还可以提高附加值和气化效率，这是由于本发明的干燥器设置在气化器的前面，并且从气化器排出的高温合成气不经过热交换器直接循环到干燥器中，以及所述干燥器提供了用于生产从含水煤中分离和回收的干煤所需要的干燥能力，并且所述干煤通过非机械阀型传输装置如环封型传输装置转移到气化步骤中，而不是通过常规的闭锁料斗这样的煤供应装置，这种闭锁料斗是昂贵的并且需要复杂的操作。此外，由于根据该实施方案的气化工艺通过以下步骤实现了同时生产焦油、合成气和优质煤：控制干燥热量使气化工艺的合成气还包含焦油、以及分离和回收焦油的步骤，因此使得气化气化工艺的附加值最大化。

虽然出于说明的目的已经公开了本发明优选的实施方案，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、添加和替换是可能的，只要其不脱离如随附的权利要求书所公开的本发明的范围和主旨。

Claims (20)

1.一种联产合成气和优质煤的气化方法，其包括以下步骤：

a)将含水煤供给至干燥器中；

b)在干燥器中干燥所述含水煤，其中通过使所述含水煤与从气化步骤再循环至干燥器中的合成气接触以供应干燥所述含水煤所需的热能；

c)采用固-气分离将从干燥器中排出的干煤和合成气分离，然后回收分离所得的合成气；

d)分离和回收焦油的步骤，所述焦油是在干燥所述含水煤的步骤中产生的，或者包含在回收合成气的步骤c)的所述合成气中；

e)回收分离所得的干煤的一部分，同时通过采用环封型传输装置形成流化干煤的静压头将剩余的分离所得的干煤以流体状态输送至气化器中，通过多个端口向所述环封型传输装置供应充入气，其中步骤e)中分离和回收的干煤:输送至气化器的干煤的重量比为1:1至4:1；

f)对输送至气化器中的干煤进行气化以制备合成气，其中所述环封型传输装置所供给的所述充入气用作该气化步骤中的气化剂；以及

g)直接使从气化器中排出的400-1500℃的合成气再循环，而不使所述合成气通过热交换器，

其中，所述干燥器提供用于生产从所述含水煤中分离和回收的干煤以及输送至气化步骤的干煤所必需的干燥能力。

2.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述含水煤的含水量为10至70重量％。

3.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述干煤的含水量为10重量％或更低。

4.根据权利要求1所述的气化方法，其中，在步骤a)之前，先将所述含水煤粉碎至粒径为50至6000μm，然后再将其引入干燥器中。

5.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述含水煤的含碳量为至少20重量％。

6.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述干燥器为气流或闪蒸干燥器、流化床干燥器或者旋转列管式干燥器。

7.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述干燥器为旋转式干燥器。

8.根据权利要求6所述的气化方法，其中所述干燥器为气流或闪蒸干燥器。

9.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述含水煤和合成气在干燥器中以平行流的形式相互接触。

10.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述干燥器的操作压力为60kg/cm²或更低，干燥器入口处的操作温度调节为400至1500℃的范围内，干燥器出口处的操作温度调节为200至700℃的范围内。

11.根据权利要求1所述的气化方法，还包括将步骤e)中分离和回收的所述干煤制成丸粒或团块的步骤。

12.根据权利要求1所述的气化方法，还包括将步骤e)中分离和回收的所述干煤制成颗粒的步骤。

13.根据权利要求1所述的气化方法，所述充入气为氮气、二氧化碳、蒸汽、气化器中产生的合成气或它们的混合物。

14.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述气化器的操作温度为400至1500℃，所述气化器的操作压力为1至60kg/cm²。

15.根据权利要求1所述的气化方法，其中，在步骤f)中，O₂/C的摩尔比为0.1至1.0，CO₂/C的摩尔比为0至1。

16.根据权利要求1所述的气化方法，其中，在步骤f)中，蒸汽/C的摩尔比为0至2。

17.根据权利要求1所述的气化方法，其中步骤b)中再循环至干燥器的合成气:含水煤的重量比为1:1至10:1。

18.根据权利要求1所述的气化方法，其中所述干燥器提供热容量，该热容量大于用于生产从所述含水煤中分离和回收的干煤、以及输送至气化步骤的干煤所需的干燥能力。

19.一种集成干燥-气化系统，其包括：

气化器；

干燥器，其设置在所述气化器之前，通过使含水煤与自所述气化器再循环的合成气相接触进行干燥，然后排出干煤和合成气；

固-气分离器，用于分离从所述干燥器中排出的所述干煤和合成气；

回收单元，其用于分离和回收从所述固-气分离器中分离出的所述合成气中所含的焦油；

回收单元，用于分离和回收从所述固-气分离器中分离的一部分干煤；以及

环封型传输单元，用于将剩余的未由所述回收单元回收的干煤形成干煤的静压头而输送至所述气化器，并且其包括多个充入气入口，

其中所述环封型传输单元所供给的所述充入气用作所述气化器中使用的气化剂，

其中回收单元中分离和回收的干煤:输送至气化器的干煤的重量比为1:1至4:1；

其中从所述气化器中排出的所述合成气不通过热交换器而直接再循环至所述干燥器，并且所述干燥器提供用于生产从所述含水煤中分离和回收的干煤以及输送至气化步骤的干煤所必需的干燥能力。

20.根据权利要求19所述的集成干燥-气化系统，其中用于回收所述干煤的所述回收单元为排放料斗或者连续减压排放单元。