CN106800955B - 一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产lng的方法 - Google Patents

一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产lng的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法，包括：1)粉煤经粉煤热解产出粉焦和荒煤气；2)粉煤热解产出的荒煤气经煤气净化回收焦油和净煤气，净煤气一部分用于粉煤热解的供热，一部分进行后续处理生产LNG；3)粉煤热解产出的粉焦经气化生成合成气；4)经粉煤热解和煤气净化得到的净煤气和合成气经耐硫变换、低温甲醇洗脱硫脱碳后得到净混合气，作为甲烷化原料；5)净混合气经甲烷化后得到富甲烷气；6)富甲烷气经深冷液化分离后得到甲烷含量大于99％的LNG产品和以氢气氮气为主的乏气，乏气用作粉煤热解供热。本发明既实现了粉煤的分质利用，又解决了粉焦的利用问题，延长了产业链；合理利用系统余热用于发电，降低能耗。

Description

一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法
技术领域
本发明属能源开发技术领域，涉及一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法，具体的说是以粉煤为原料，利用粉煤热解与气化技术结合生产焦油并联产LNG的方法。
背景技术
我国缺油、少气、富煤的能源结构特征注定我国能源消耗将长期以煤为主，目前煤矿机械化开采程度比较高，块煤只占到30％左右，各大煤炭产地的大量廉价粉煤无法有效的利用。
发展粉煤热解技术是实施国家能源多元化战略之一。粉煤热解技术因方法相对简单、投资少，是具有很好竞争力的洁净煤技术。这种粉煤的利用方式可以实现粉煤的固、液、气分质利用，但固体产品-粉焦用途有限，销路不畅，成了粉煤热解行业的发展瓶颈。
利用气流床加压气化工艺将粉煤气化成合成气，然后采用合成气合成LNG等其他化工产品是粉煤的又一种利用途径。目前煤制LNG的主流工艺是粉煤经气流床加压气化生成合成气，合成气经甲烷化后生成以甲烷为主要成分的LNG产品；或采用块煤为原料，采用固定床加压气化的工艺生成合成气并副产焦油，合成气经甲烷化后生成以甲烷为主要成分的LNG产品。
采用气流床气化工艺生成的合成气主要成分为CO和H2，有效成分甲烷的体积含量不足1％，CO和H2在甲烷化过程中需要大量的催化剂，正常生产中催化剂的更换增加了企业的生产运营成本和设备投资成本，并且此工艺不产生焦油，没有实现煤炭的分质利用，未能充分利用煤中具有的高附加值油、气和化学品。
采用固定床加压气化虽然能副产焦油且合成气中的甲烷含量较高，但使用的原料必须是块煤。
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术中粉煤利用行业的技术问题，提供了一种以粉煤为原料，采用外热式回转炉粉煤热解技术和粉焦气化技术耦合生产焦油并联产LNG的方法。该方法将粉煤热解得到的较高甲烷含量的净煤气与粉焦气化生成的合成气混合后生产LNG，与粉煤直接气化生产LNG相比需要甲烷化的合成气量减少，降低了甲烷化催化剂更换的生产运营成本和设备投资成本，又得到了焦油产品，实现了粉煤的分质利用，解决了粉焦的利用问题。
本发明是通过下述技术方案来实现的：
一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法，包括下述步骤：
1)粉煤热解：将粉煤在干燥炉内干燥后进入干馏炉，进入干馏炉的物料，在物料温度450～700℃下热裂解30～120min，得到高温粉焦和含有焦油的高温荒煤气，高温粉焦进入冷却炉冷却；
2)煤气净化：粉煤热解产出的荒煤气经直冷-间冷结合冷却工艺回收焦油，再经煤气净化脱出其中的焦油、尘、萘、氨和硫杂质，回收净煤气；
3)粉焦气化：将粉煤热解得到的粉焦采用水煤浆气化方法气化生成合成气；
4)耐硫变换：将经步骤2)得到的50～65％净煤气与步骤3)得到的合成气混合后通过耐硫变换，调节合成气中的H2、CO、CO2比例，得到变换气；
5)脱硫脱碳：脱除变换气中以H2S和CO2为主的酸性气体；并调整耐硫变换和脱硫脱碳后混合气中(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比；
6)甲烷化：经过步骤5)得到的净混合气采用甲烷化技术处理，得到以甲烷为主的富甲烷气和复产蒸汽，可用于粉煤热解系统干燥炉的供热或用于发电；
7)深冷液化分离：将步骤6)中得到的富甲烷气进行深冷液化分离处理，得到甲烷含量大于99％的LNG产品和以氢气和氮气为主的乏气。
进一步，所述步骤1)中，所用的粉煤粒径≤30mm。
进一步，所述步骤2)中，回收的净煤气35～50％用于粉煤热解系统中干馏炉的供热。
进一步，所述步骤2)中，直冷-间冷结合冷却工艺为：
荒煤气在桥管和初冷塔内采用循环氨水直接喷洒冷却，冷却至80～100℃的初冷煤气进入横管冷却器，焦油氨水进入焦油氨水循环槽。初冷煤气在横管冷却器内采用循环水间接冷却，冷却至40～60℃终冷煤气进入煤气净化系统，冷凝液进入焦油氨水循环槽。焦油氨水循环槽内的焦油经澄清分离出焦油，氨水循环使用于桥管和初冷塔的喷洒。
进一步，所述步骤2)中，煤气净化工序产生的废水废渣加入磨煤机中作为气化工序制备水煤浆的原料，进入气化工序。
进一步，所述步骤3)中，水煤浆气化方法包括下述步骤：
3a)粉焦与煤气净化工序产生的废水废渣在磨煤机中混合后，再按照混合物与水、添加剂、石灰石和氨水质量比为(30～50)：(28～60)：(2～10)：(2～10)：(1～10)比例进行研磨成具有一定粒度分布的水煤浆；
3b)水煤浆经高压压力为4～10MPa煤浆泵加压后，与高压氧气经烧嘴混合后，呈雾状喷入气化炉燃烧室；
3c)在燃烧室中进行气化反应，生成的合成气和熔渣进入激冷室冷却，冷却温度为220～320℃；
3d)冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，合成气在碳洗塔中进一步在冷却温度为200～300℃下冷却、除尘并控制水汽比，水蒸气体积占40～60％；熔渣落入激冷室底部冷却、固化，定期排出。
进一步，所述步骤3b)中，水煤浆与高压氧气混合比例为10～15kg水煤浆：3～5Nm3氧气。
进一步，所述步骤7)中，将步骤7)中产生的乏气用作粉煤热解系统干馏炉的供热。
进一步，所述步骤4)中，通过耐硫变换，调节合成气中的H2、CO、CO2比例为(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比为3～4。
进一步，所述步骤5)中，(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比调整为2～3.5，总硫≤0.1mg/Nm3。
本发明的技术创新点在于：
(1)以粉煤为原料，采用外热式回转炉粉煤热解技术和粉焦气化技术耦合，既实现了粉煤的分质利用，又解决了粉焦的利用问题；
(2)利用粉煤热解得到的较高甲烷含量的净煤气和利用粉焦气化得到的合成气混合后生产LNG，与粉煤直接气化生产LNG相比需要甲烷化的合成气量减少，降低了甲烷化催化剂更换的生产运营成本和设备投资成本；
(3)延伸粉煤热解产业链，既得到了焦油产品，又得到了紧缺的清洁能源液化天然气(LNG)，提高了产品附加值；
(4)深冷液化分离工序产生的乏气用于粉煤热解系统干馏炉的供热；气化工序和甲烷化工序产生的蒸汽用于粉煤热解系统干燥炉的供热或用于发电，合理的利用了能源。
本发明与粉煤直接气化生产LNG相比需要甲烷化的合成气量减少，降低了甲烷化催化剂更换的生产运营成本和设备投资成本，又到了焦油产品，实现了粉煤的分质利用，解决了粉焦的利用问题。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
如图1所示，本发明粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法，包括下述步骤：
1)粉煤热解：将粒度≤30mm的粉煤在干燥炉内干燥后进入干馏炉，进入干馏炉的物料，在物料温度450～700℃下热裂解30～120min，得到粉焦和含有焦油的高温荒煤气；粉煤热解技术采用现有的西安三瑞实业有限公司公开的发明专利ZL201010153412.0进行。粉焦送入冷却炉冷却，高温荒煤气进入煤气净化单元。干燥炉采用1.0MPa的蒸汽加热；干馏炉采用粉煤热解净煤气和富甲烷气经深冷液化分离后产生的乏气供热。
2)煤气净化：粉煤热解产出的荒煤气经直冷-间冷结合冷却工艺回收焦油，再经煤气净化脱出其中的焦油、尘、萘、氨、硫等杂质，回收净煤气，回收的净煤气35～50％用于粉煤热解系统中干馏炉的供热。煤气净化工序产生的废水废渣加入磨煤机中作为气化工序制备水煤浆的制浆原料，进入气化工序。
直冷-间冷结合冷却工艺包括下述步骤：
荒煤气在桥管和初冷塔内采用循环氨水直接喷洒冷却，冷却至80～100℃的初冷煤气进入横管冷却器，焦油氨水进入焦油氨水循环槽。初冷煤气在横管冷却器内采用循环水间接冷却，冷却至40～60℃终冷煤气进入煤气净化系统，冷凝液进入焦油氨水循环槽。焦油氨水循环槽内的焦油经澄清分离出焦油，氨水循环使用于桥管和初冷塔的喷洒。
3)粉焦气化：将粉煤热解得到的粉焦产品采用水煤浆气化方法气化生成合成气。水煤浆气化方法包括下述过程：
粉焦与煤气净化工序产生的废水废渣在磨煤机中混合后，再按照混合物与水、添加剂(为木质素磺酸钠：聚丙烯酰胺＝(1～5)：(1～5))、石灰石和氨水质量比为(30～50)：(20～60)：(2～10)：(2～10)：(1～10)比例进行研磨成具有一定粒度分布的水煤浆，水煤浆经高压煤浆泵加压，压力为6～10MPa，加压后，与高压氧气经烧嘴混合(水煤浆与高压氧气混合比例为10～15kg水煤浆：3～5Nm3氧气)，混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行气化反应，生成的合成气和熔渣进入激冷室冷却，冷却温度220～320℃；冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，合成气在碳洗塔中进一步冷却(冷却温度200～300℃)、除尘并控制水汽比(水蒸气体积占40～60％)；熔渣落入激冷室底部冷却、固化，定期排出；后进入后续工序。
4)变换：将粉煤热解与煤气净化后得到的净煤气一部分(约为35～50％)和经深冷液化后产生的乏气送至粉煤热解系统用作粉煤热解供热，一部分(50～65％)净煤气和粉焦气化得到的合成气混合后通过耐硫变换，调节气体中的H2、CO、CO2比例为(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比为3～4。
5)脱硫脱碳：脱除变换气中以H2S和CO2为主的酸性气体。通过耐硫变换和脱硫脱碳后混合气中(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比调整为2～3.5，总硫≤0.1mg/Nm3，以适应后续甲烷化反应的需要。
6)甲烷化：经过步骤5)得到的净混合气采用甲烷化技术，净混合气分成若干股分别进入串联的甲烷化反应器，用副产的水蒸气对进入第一反应器的混合气进行稀释，在最后一个甲烷化主反应器后，将甲烷化气体冷却，冷凝分离水，再进入甲烷化次反应器，对残余的CO和CO2进行甲烷化反应，然后进入后续的分离液化，得到以甲烷为主的富甲烷气。
甲烷化工艺可以采用现有专利201310336291.7公开的方法进行。这种技术公开了一种无循环气的甲烷化工艺，投资成本低，在抑制结炭反应的同时，又尽可能地降低能耗，提高反应深度。
7)深冷液化分离：将步骤6)中得到的富甲烷气经换热器进行冷却后形成气液混合物，再经气液分离后，分离出的气相物流送至第一氮洗塔下部，分离出第一LNG产品。送往第一氮洗塔中的气相物流在第一氮洗塔洗涤后于塔底引出第二LNG产品，第二LNG产品与第一LNG产品混合经换热器过冷后输出。深冷分离后剩余的以氢气和氮气为主的乏气，用作粉煤热解的供热。
深冷分离液化采用现有专利201110220788.3公开的方法进行，该技术可以分离得到甲烷纯度为99％的LNG。
本发明锅炉可配发电机组，当系统正常开启后，系统自身产生的蒸汽可以供系统使用，多余蒸汽可以用来发电，提高能源利用率。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明方法。
实施例1
本实施案例用于说明以粉煤为原料利用粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法。
将粒度≤25mm陕北粉煤通过外热式回转炉粉煤热解工艺，在干燥炉内干燥并进入干馏炉，进入干馏炉的物料，在物料温度700℃下热裂解30min；干馏得到荒煤气和粉焦，其中荒煤气约占30％，粉焦约占70％(质量百分比)。陕北粉煤分析指标见表-1；荒煤气中焦油约占29％，煤气约占27％，水蒸汽约占45％(质量百分比)；粉焦分析指标见表-2。
表-1陕北粉煤分析指标
Figure BDA0001210611460000071
Figure BDA0001210611460000081
表-2陕北粉煤干馏所得粉焦分析指标
Figure BDA0001210611460000082
荒煤气经过煤气净化工序，荒煤气在桥管和初冷塔内采用循环氨水直接喷洒冷却，冷却至80℃的初冷煤气进入横管冷却器。初冷煤气在横管冷却器内采用40℃的循环水间接冷却，冷却至40℃终冷煤气进入煤气净化系统，冷凝液进入焦油氨水循环槽。
净化工序后得到焦油产品、净煤气以及废水废渣，其中焦油产品约占28％，净煤气占27％，废水约占45％，废渣约占1％左右。焦油作为产品出售，净煤气约35～40％用作粉煤热解供热，其余作为甲烷化制LNG的原料。焦油分析指标见表-3，净煤气分析指标见表-4。
表-3陕北焦油分析指标
Figure BDA0001210611460000083
Figure BDA0001210611460000091
表-4陕北净煤气分析指标
Figure BDA0001210611460000092
通过粉煤热解工艺得到的粉焦采用水煤浆气化工艺气化后得到合成气。
水煤浆气化方法中，粉焦与煤气净化工序产生的废水废渣在磨煤机中混合后，再按照混合物与水、添加剂(木质素磺酸钠：聚丙烯酰胺)、石灰石和氨水质量比为30：60：(1：1)：7：1比例进行研磨成具有一定粒度分布的水煤浆，水煤浆经高压煤浆泵加压4MPa，与高压氧气经烧嘴混合(水煤浆与高压氧气混合比例为15kg水煤浆：3Nm3氧气)，进行气化反应，生成的合成气和熔渣进入激冷室冷却至320℃；冷却后的合成气在碳洗塔中进一步冷却至200℃、除尘并控制水汽比60％。
在水煤浆制备过程中将煤气净化工序产生的废水废渣加入磨煤机中减少“三废”排放。合成气的成分为(体积含量)CO:14.8％，H2:15.7，CO2：10.6，CH4：0.0407，H2O：58.5，Ar：0.05，H2S：0.5，COS：0.0019，NH3：0.09。
将粉煤热解产生的剩余净煤气和粉焦气化产生的合成气混合，经过耐硫变换调整氢碳比和低温甲醇洗脱硫脱碳得到净混合气。通过耐硫变换和脱硫脱碳后混合气中(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比调整为2～3.5，总硫≤0.1mg/Nm3。
净混合气采用甲烷化技术，得到以甲烷为主的富甲烷气，主要组成为(体积百分比)：H2:10.2％，CH4:84.1％，CnHm:0.23，N2:5.47％。富甲烷气进行深冷液化分离，得到甲烷含量为大于99％的LNG产品和以氢气和氮气为主的乏气，乏气用作粉煤热解的供热。乏气主要成分为(体积百分比)：H2:50.1％，CH4:15.1％，N2:34.8％，热值2579.66kcal/Nm3。
当系统正常开启后，系统自身产生的蒸汽可以供总蒸汽需求量的75～80％，锅炉产生的多余蒸汽用来发电。
实施例2
本实施案例用于说明以新疆粉煤为原料利用粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法。
将粒度≤30mm新疆粉煤通过外热式回转炉粉煤热解工艺，在干燥炉内干燥并进入干馏炉，进入干馏炉的物料，在物料温度450℃下热裂解120min；干馏得到荒煤气和粉焦，其中荒煤气约占54.41％，粉焦约占45.59％(质量百分比)。新疆粉煤分析指标见表-5；荒煤气中焦油约占30.8％，煤气约占25.1％，水蒸汽约占44.1％(质量百分比)；粉焦分析指标见表-6。
表-5新疆粉煤分析指标
Figure BDA0001210611460000101
表-6新疆粉煤干馏所得粉焦分析指标
序号 测试项目 单位 数据
1 水分M<sub>t</sub> ％ ≤1
2 灰分A<sub>d</sub> ％ ≤10
3 挥发分V<sub>d</sub> ％ 12-14
4 弹筒发热量(Qb，ad) MJ/kg 31
5 硫S<sub>t</sub>，d ％ ≤0.5
6 固定碳FC<sub>ad</sub> ％ 80-85
荒煤气经过煤气净化工序荒煤气在桥管和初冷塔内采用循环氨水直接喷洒冷却，冷却至100℃的初冷煤气进入横管冷却器。初冷煤气在横管冷却器内采用30℃的循环水间接冷却，冷却至60℃终冷煤气进入煤气净化系统，冷凝液进入焦油氨水循环槽。
净化工序后得到焦油产品、净煤气以及废水废渣，其中焦油产品约占29％，净煤气占25.1％，废水约占44.1％，废渣约占2％左右。焦油作为产品出售，净煤气约45～50％用作粉煤热解供热，其余作为甲烷化制LNG的原料。焦油分析指标见表-7，净煤气分析指标见表-8。
表-7新疆焦油分析指标
序号 检测项目 单位 检测结果
1 密度(20℃) g/cm<sup>3</sup> 0.94～1.05
2 甲苯不溶物(无水基)，焦化产品 ％ ≤3.50
3 灰分 ％ 0.13
4 水分 ％ ≤4
5 运动粘度(80℃) mPa.S 2.80
表-8新疆净煤气分析指标
Figure BDA0001210611460000111
通过粉煤热解工艺得到的粉焦采用水煤浆气化工艺气化后得到合成气。
水煤浆气化方法中，粉焦与煤气净化工序产生的废水废渣在磨煤机中混合后，再按照混合物与水、添加剂(木质素磺酸钠：聚丙烯酰胺)、石灰石和氨水质量比为50：28：(5：5)：2：10比例进行研磨成具有一定粒度分布的水煤浆，水煤浆经高压煤浆泵加压10MPa，与高压氧气经烧嘴混合(水煤浆与高压氧气混合比例为15kg水煤浆：3Nm3氧气)，进行气化反应，生成的合成气和熔渣进入激冷室冷却至220℃；冷却后的合成气在碳洗塔中进一步冷却至300℃、除尘并控制水汽比40％。
在水煤浆制备过程中将煤气净化工序产生的废水废渣加入磨煤机中减少“三废”排放。合成气的成分为(体积含量)CO:12.7％，H2:16.8，CO2：11.7，CH4：0.0201，H2O：56.5，Ar：0.09，H2S：0.6，COS：0.0031，NH3：0.12。
将粉煤热解产生的剩余净煤气和粉焦气化产生的合成气混合，经过耐硫变换调整氢碳比和低温甲醇洗脱硫脱碳得到净混合气。通过耐硫变换和脱硫脱碳后混合气中(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比调整为2～3.5，总硫≤0.1mg/Nm3。
净混合气采用甲烷化技术，得到以甲烷为主的富甲烷气，主要组成为(体积百分比)：H2:12.4％，CH4:82.1％，CnHm:0.45，N2:5.02％。富甲烷气进行深冷液化分离，得到甲烷含量为大于99％的LNG产品和以氢气和氮气为主的乏气，乏气用作粉煤热解的供热。乏气主要成分为(体积百分比)：H2:48.2％，CH4:16.5％，N2:35.3％，热值2650.35kcal/Nm3。
当系统正常开启后，系统自身产生的蒸汽可以供总蒸汽需求量的66～72％，锅炉产生的多余蒸汽可以用来发电。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神、原则和宗旨之内，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种粉煤热解与粉焦气化耦合生产焦油并联产LNG的方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)粉煤热解：采用外热式回转炉粉煤热解技术将粉煤在干燥炉内干燥后进入干馏炉，进入干馏炉的物料，在干馏温度450～700℃下热裂解30～120min，得到高温粉焦和含有焦油的高温荒煤气，高温粉焦进入冷却炉冷却；
2)煤气净化：粉煤热解产出的荒煤气经直冷-间冷结合冷却工艺回收焦油，再经煤气净化脱除其中的焦油、尘、萘、氨和硫杂质，回收净煤气35～50％用于粉煤热解系统中干馏炉的供热；
煤气净化工序产生的废水废渣加入磨煤机中作为气化工序制备水煤浆的原料，进入气化工序；
3)粉焦气化：将冷却后的粉焦采用水煤浆气化方法气化生成合成气；
所述步骤3)中，水煤浆气化方法包括下述步骤：
3a)粉焦与煤气净化工序产生的废水废渣在磨煤机中混合后，再按照混合物与水、添加剂、石灰石和氨水质量比为(30～50)：(28～60)：(2～10)：(2～10)：(1～10)比例进行研磨成水煤浆；
3b)水煤浆经压力为4～10MPa的高压煤浆泵加压后，与高压氧气经烧嘴混合后，呈雾状喷入气化炉燃烧室；
3c)在燃烧室中进行气化反应，生成的合成气和熔渣进入激冷室冷却，冷却温度为220～320℃；
3d)冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，合成气在碳洗塔中进一步在冷却温度为200～300℃下冷却、除尘并控制水汽比，水蒸气体积占40～60％；熔渣落入激冷室底部冷却、固化，定期排出；
4)耐硫变换：将经步骤2)得到的50～65％净煤气与经步骤3)得到的合成气混合，通过耐硫变换，调节合成气中的H2、CO、CO2比例为(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比为3～4，得到变换气；
5)脱硫脱碳：脱除变换气中以H2S和CO2为主的酸性气体；并调整通过耐硫变换和脱硫脱碳后混合气中(H2－CO2)/(CO+CO2)摩尔比为2～3.5，总硫≤0.1mg/Nm3；
6)甲烷化：经过步骤5)得到的混合气采用甲烷化技术处理，得到以甲烷为主的富甲烷气和复产蒸汽；
7)深冷液化分离：将步骤6)中得到的富甲烷气进行深冷液化分离处理，得到甲烷含量大于99％的LNG产品和以氢气和氮气为主的乏气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所用的粉煤粒径≤30mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，直冷-间冷结合冷却工艺为：
荒煤气在桥管和初冷塔内采用循环氨水直接喷洒冷却，冷却至80～100℃的初冷煤气进入横管冷却器，焦油氨水进入焦油氨水循环槽；初冷煤气在横管冷却器内采用循环水间接冷却，冷却至40～60℃终冷煤气进入煤气净化系统，冷凝液进入焦油氨水循环槽；焦油氨水循环槽内的焦油经澄清分离出焦油，氨水循环使用于桥管和初冷塔的喷洒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3b)中，水煤浆与高压氧气混合比例为10～15kg水煤浆：3～5Nm3氧气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤7)中产生的乏气用作粉煤热解系统干馏炉的供热。
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CN110746996A (zh) * 2019-11-20 2020-02-04 陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司 一种粉煤分质综合利用方法
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US3854896A (en) * 1973-01-29 1974-12-17 Gilbert Associates Method of converting coal to pipeline quality gas
CN102849676B (zh) * 2011-06-29 2014-07-30 中国科学院过程工程研究所 一种固体燃料的高温水蒸气热解－裂解－气化装置及方法

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