CN110079361A - 石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备 - Google Patents
石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110079361A CN110079361A CN201910294595.9A CN201910294595A CN110079361A CN 110079361 A CN110079361 A CN 110079361A CN 201910294595 A CN201910294595 A CN 201910294595A CN 110079361 A CN110079361 A CN 110079361A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- petroleum coke
- gas
- gasification
- slag
- furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 138
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 4
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 4
- -1 vapor Chemical compound 0.000 claims description 4
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 3
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 210000000476 body water Anatomy 0.000 claims 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 101100298225 Caenorhabditis elegans pot-2 gene Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N Dideuterium Chemical compound [2H][2H] UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 238000009866 aluminium metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/485—Entrained flow gasifiers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0959—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0969—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
- C10J2300/0976—Water as steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/169—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with water treatments
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Abstract
本发明提供一种石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备，包括以下步骤：(1)制成粒径小于200μm的石油焦细粉；(2)石油焦细粉采用气体浓相输送方法喷入气化炉；同时气化剂也喷入气化炉；(3)调节气化剂组成和流量，控制气化反应温度、压力与接触时间，使石油焦与气化剂反应生成富含一氧化碳和氢气的高温气体；(4)高温气体携带未反应的灰渣向下流动过程中，喷入降温用的激冷水；(5)气体携带灰渣进入渣池中，经水洗分离，气体降温至150～350℃而从渣池上部的气体出口排出；灰渣则由洗涤黑水携带从渣池下部的黑水出口排出。本发明可实现高硫劣质石油焦高效气化，具有气化效率高、热效率高、污染物排放少的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种劣质石油焦非熔渣气化制富氢合成气的方法及其设备，尤其适用于石化领域的石油焦气化制氢和合成气的生产过程，也可用于煤、生物质、有机废弃物等含碳物质气化制合成气或燃料气。
背景技术
随着世界原油重质化、劣质化和原油深度加工的发展，石油焦产量不断上升。优质石油焦可制备炼铝、炼钢用的电极，但大量高硫劣质石油焦只能作为燃料低价值使用，实现劣质石油焦的高效、高价值利用是我国炼油企业面临的共同难题。石油焦气化生产合成气(CO+H2)可经变换工艺制氢满足炼厂对氢源的需求，替代重油制氢用于加氢裂化、重整等工艺，也可生产化学品或经FT合成生产液体燃料。
国内外商业化应用的成熟气化技术主要是针对煤炭开发的，而专门针对石油焦开发的气化技术还没有产业化应用先例。煤炭气化技术按照气固接触的方式可分为固定床、流化床和气流床气化炉。其中，气流床气化炉具有生产能力大、碳转化率高、环境污染小的优点，是目前大规模煤化工过程的首选气化工艺。气流床煤气化工艺普遍采用熔渣气化的方法，主要的炉型包括：K-T炉、Shell炉、Prenflo炉和GSP炉等，国内的航天炉、TPRI以及东方炉等。
专利ZL01131780.9公开一种两段式干煤粉气化炉，气化炉下段操作温度约1500℃，气化炉上段操作温度约1000℃，可实现较高的气化热效率。专利ZL02131307.5公开一种固体排渣的气流床气化装置，结合气流床和流化床气化炉特点，利用高温煤气和灰渣的显热，提高气化效率。
尽管干煤粉气流床气化技术已工业化成熟应用，但石油焦的物化性质、组成和结构与煤炭差别显著，具有气化活性低、挥发份低、灰熔点高、低灰含量的特点。高硫石油焦灰渣中钒、镍含量高，在还原气氛中灰熔点达1500℃以上，实现熔渣气化非常困难，工业实践中一般采用配煤、添加助溶剂的方法，进行石油焦气化，但装置运行过程中存在碳转化率低、氧耗高、运行稳定性差等问题。因此，当前的气化技术难以实现劣质石油焦的高效气化和装置长周期稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳转化率高、产品气中氢含量高、系统热效率高的高硫石油焦气化的方法及设备。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)石油焦制成粒径小于200μm的石油焦细粉；
(2)石油焦细粉采用气体浓相输送方法，利用高压氮气或二氧化碳气体输送至位于气化炉顶部的进料烧嘴而喷入气化炉；同时，由氧气、水蒸气、二氧化碳、氮气组成的气化剂也从该进料烧嘴喷入气化炉；
(3)调节气化剂组成和流量，控制气化反应温度1200～1800℃，反应压力0.1～8.0MPa，气固接触时间5-20s，石油焦与气化剂反应生成富含一氧化碳和氢气的高温气体；
(4)高温气体携带未反应的灰渣向下流动过程中，喷入降温用的激冷水，使气体降温至750～950℃；
(5)气体携带灰渣经导流管进入气化炉底部的渣池中，循环洗涤水从进水口进入渣池；
(6)气体与灰渣在渣池中水洗分离，气体降温至150～350℃而从渣池上部的气体出口排出；灰渣则由洗涤黑水携带从渣池下部的黑水出口排出。
所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其中，还包括步骤：
(7)气化炉产生的粗合成气经文丘里洗涤器和水洗塔脱除微细粉尘后送后系统净化工段处理；
(8)携带灰渣的黑水依次进入低压闪蒸塔和真空闪蒸塔，闪蒸气体分别经过换热器回收热量后，送气体净化回收系统处理，含渣黑水送沉降过滤机；
(9)含渣黑水经沉降、过滤脱除灰渣，补水后从循环进水口进入渣池而形成循环利用；过滤所得的灰渣滤饼送入固废处理工段。
所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其中，步骤(2)的高压氮气或二氧化碳气体的输送比为5-20kg石油焦/kg气体。
所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其中，步骤(2)的气化剂中，氧气的体积百分含量60-90％，水蒸气的体积百分含量0-40％，二氧化碳的体积百分含量0-40％，氮气的体积百分含量0-10％。
所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其中，氧气与石油焦细粉之间的消耗比例为0.5-1.0Nm3氧气/kg石油焦细粉；
水蒸气与石油焦细粉之间的消耗比例为0-0.5kg水蒸气/kg石油焦细粉；
二氧化碳与石油焦细粉之间的消耗比例为0-0.5Nm3二氧化碳/kg石油焦细粉。
所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其中，步骤(4)的喷入气化炉的激冷水是20-60℃的工业废水、自来水或工业软化水或100-200℃的锅炉饱和水，用量为0.10-0.50kg水/kg石油焦细粉。
所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其中，步骤(7)的粗合成气的干组成为：H2的体积百分含量30-50％，CO的体积百分含量35-60％，CO2的体积百分含量5-20％，N2及其它杂质气体的体积百分含量1-10％。
一种石油焦气流床气化炉，其特征在于：在炉体的顶部设有进料烧嘴，在炉体中段设有能够向炉体内喷入降温用冷水的激冷水喷头，在炉体内的下部设有锥形隔板，锥形隔板向下收口的中心向下连接有导流管，导流管上端侧面连接有连通至炉体外的第一循环洗涤水进口，在炉体的内壁与所述导流管的外壁之间设有多层洗涤挡板，在多层洗涤挡板与锥形隔板之间部分的炉体上设有第二循环洗涤水进口与气体出口，导流管的下端伸入至炉体底部的渣池中，渣池底部有黑水出口和排污口。
所述的石油焦气流床气化炉，其中：所述激冷水喷头与炉壁垂直，沿周向均布4-40个。
所述的石油焦气流床气化炉，其中：所述锥形隔板与炉体内壁面的夹角为15-45°。
本发明针对石油焦的特点，提出了一种石油焦非熔渣气化的方法和设备，其特点在于石油焦气化炉的上段实现石油焦细粉的高温气化，气化炉中下部喷入激冷水降低气体温度和冷却熔渣至750-950℃，激冷水蒸发产生高温水蒸气，可与气体中的一氧化碳进行高温水煤气变换反应，提高气体中的氢含量至30-45％。由于石油焦中的灰分未熔融成大的渣块，气体和灰渣在气化炉下部的渣池中分离后，灰渣直接被循环水携带排出，并经沉降、过滤后进一步处理。本发明具有碳转化率高、气化热效率高、工艺流程简单的优点，并且产品气中氢含量高，尤其适用于石油焦气化制氢或合成气的生产过程。
本发明可实现高硫劣质石油焦高效气化，具有气化效率高、热效率高、污染物排放少的优点，可用于石油焦气化生产合成气制氢和化学品合成过程。
附图说明
图1是本发明一种石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法的工艺流程示意图；
图2是本发明石油焦气化炉的结构示意图。
附图标记说明：1-制粉机；2-石油焦输送罐；3-气化炉；4-文丘里洗涤器；5-水洗塔；6-低压闪蒸塔；7-真空闪蒸塔；8-低压闪蒸气换热器；9-真空闪蒸气换热器；10-沉降过滤机；11-进料烧嘴；12-气化炉的炉体；13-激冷水喷头；14-锥形隔板；15-气体出口；16-连接导流管的循环洗涤水进口；17-导流管；18-渣池的循环洗涤水进口；19-渣池；20-洗涤挡板；21-黑水出口；22-排污口。
具体实施方式
本发明提供一种石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，如图1、图2所示，是包括以下步骤：
(1)石油焦经烘干、破碎、筛分制成粒径小于200μm的石油焦细粉；
(2)石油焦细粉采用气体浓相输送方法，利用高压氮气或二氧化碳气体输送至位于气化炉3顶部的进料烧嘴11而喷入气化炉3；同时，由氧气、水蒸气、二氧化碳、氮气组成的气化剂也从该进料烧嘴11喷入气化炉3；
(3)调节气化剂组成和流量，控制气化反应温度1200～1800℃，反应压力0.1～8.0MPa，气固接触时间5-20s，石油焦与气化剂反应生成富含一氧化碳和氢气的高温气体；
(4)高温气体携带未反应的灰渣向下流动过程中，降温激冷水从位于气化炉3中下部的激冷水喷头13喷入，气体降温至750～950℃；
(5)气体携带灰渣经导流管17进入气化炉3底部的渣池19中，循环洗涤水从位于渣池上部的第一循环进水口16、第二循环进水口18进入渣池19；
(6)气体与灰渣在渣池19中水洗分离，气体降温至150～350℃而从渣池19上部的气体出口15排出；灰渣则由洗涤黑水携带从渣池19下部的黑水出口21排出；
(7)气化炉3产生的粗合成气经文丘里洗涤器4和水洗塔5脱除微细粉尘后送后系统净化工段处理；
(8)携带灰渣的黑水依次进入低压闪蒸塔6和真空闪蒸塔7，闪蒸气体分别经过换热器8、9回收热量后，送气体净化回收系统处理，含渣黑水送沉降过滤机10；
(9)含渣黑水经沉降、过滤脱除灰渣，送入循环洗涤水槽，补水后从位于渣池19上部的第一循环进水口16、第二循环进水口18进入渣池19而形成循环利用；过滤所得的灰渣滤饼送入固废处理工段。
如上所述步骤(2)的石油焦细粉采用气体浓相输送方法，高压氮气或二氧化碳气体的输送比为5-20kg石油焦/kg气体。
如上所述步骤(2)的气化剂由氧气、水蒸气、二氧化碳和氮气组成，氧气的体积百分含量60-90％，水蒸气的体积百分含量0-40％，二氧化碳的体积百分含量0-40％，氮气的体积百分含量0-10％。
如上所述步骤(2)的气化剂的氧气与石油焦细粉之间的消耗比例为0.5-1.0Nm3氧气/kg石油焦细粉。
如上所述步骤(2)的气化剂的水蒸气与石油焦细粉之间的消耗比例为0-0.5kg水蒸气/kg石油焦细粉。
如上所述步骤(2)的气化剂的二氧化碳与石油焦细粉之间的消耗比例为0-0.5Nm3二氧化碳/kg石油焦细粉。
如上所述步骤(4)的喷入气化炉的激冷水是20-60℃的工业废水、自来水、工业软化水或100-200℃的锅炉饱和水，用量为0.10-0.50kg水/kg石油焦细粉。
如上所述步骤(7)的粗合成气的干组成为：H2的体积百分含量30-50％，CO的体积百分含量35-60％，CO2的体积百分含量5-20％，N2及其它杂质气体的体积百分含量1-10％。
如图1、图2所示，本发明还提供一种石油焦气流床气化炉3，具有圆柱形炉体12，在炉体12的顶部设有进料烧嘴11，在炉体12中段设有能够向炉体12内喷入降温冷水的激冷水喷头13，在炉体12内的下部设有锥形隔板14，锥形隔板14向下收口的中心向下连接有导流管17，导流管17上端侧面连接有连通至炉体12外的第一循环洗涤水进口16，在炉体12的内壁与所述导流管17的外壁之间设有多层洗涤挡板20(所述洗涤挡板20为百叶窗形式的多层挡板，百叶窗叶片水平夹角30-60度)，在多层洗涤挡板20与锥形隔板14之间部分的炉体12上设有第二循环洗涤水进口18与气体出口15，导流管17的下端伸入至炉体12底部的渣池19中，渣池19底部有黑水出口21和排污口22。
其中，所述激冷水喷头13与炉壁垂直；较佳情况下沿圆周均布4-40个。
所述锥形隔板14与炉体12内壁面的夹角为15-45°。
本发明具有以下技术特点和优点：
1石油焦细粉与气化剂在气化炉上部高温气化段生成以CO为主的合成气，碳转化率可达99％；
2气化炉中下部喷入激冷水降低气体温度，气体显热蒸发激冷水，产生的水蒸气可与CO进行变换反应生成H2，可提高产品气中的氢含量，降低后系统变换负荷，降低投资和操作成本，同时实现高温显热利用，提高系统热效率；
3激冷水可以采用化工有机污水，利用高温气化分解作用实现净化处理；
4石油焦灰渣为非熔融的细灰，可直接被循环水携带排出，排渣流程简单，可降低设备投资。
以下结合具体实施例来详细介绍本发明。
实施例1
石油焦气化炉炉体总高12500mm。其中，高温气化段高度8500mm，内径500mm，外径1550mm；渣池高度4500mm，外径1550mm。气化炉中部均布激冷水雾化喷头4个，两两相对水平布置，激冷水雾化喷头与气化炉顶距离6000mm。锥形隔板与气化炉壁面夹角45°，导流管直径350mm，长度2500mm，渣池内布置挡板5层，挡板间距300mm。
石油焦细粉性质、处理量和气化剂用量如下表所示。按照本发明所述的气化方法，石油焦首先经制粉机1研磨、筛分成粒径小于200μm的石油焦细粉；焦粉经输送罐2，由高压氮气输送至气化炉3顶部烧嘴11喷入气化炉，输送比为12kg石油焦细粉/kg氮气；气化剂(氧气和水蒸汽)同时从气化炉顶部中心的烧嘴11高速喷入气化炉，控制气化温度1400-1450℃，气化压力4.0MPa，反应生成的高温气体和未反应的灰渣并流向下流动；30-50℃的工业有机废水从位于气化炉的炉体12中下部的4个雾化喷头13喷入气化炉中，调节水量控制温度850-900℃；气体携带灰渣经导流管17进入气化炉底部的渣池19，循环洗涤水从位于渣池上部的第一循环水进水口16和第二循环水进水口18和进入渣池19；气体与灰渣在渣池19中水洗分离，气体降温至230-250℃从渣池上部的气体出口15排出，灰渣则由洗涤黑水携带从渣池下部的黑水出口21排出；从气化炉排出的粗合成气经文丘里洗涤器4和水洗塔5脱除微细粉尘后送后系统净化工段处理；从渣池19排出的携带灰渣的黑水依次进入低压闪蒸塔6和真空闪蒸塔7，分别控制闪蒸压力0.5MPa和-0.05MPa，闪蒸气体分别经过低压闪蒸气换热器8和真空闪蒸气换热器9回收热量后，送气体净化回收系统处理，含渣黑水送沉降过滤系统10；闪蒸后的含渣黑水经沉降、过滤脱除灰渣，送入循环洗涤水槽循环利用，过滤所得的灰渣滤饼送入固废处理工段。石油焦气化炉的主要操作参数和气化指标见下表。
气化石油焦的工业分析、元素分析和灰熔点分析数据见下表：
石油焦气化炉主要操作条件如下表：
高硫石油焦气化主要技术指标如下表所示：
实施例2
石油焦气化炉结构同实施例1。石油焦细粉的工业分析、元素分析和灰熔点性质如实例1所示。按照本发明所述的气化方法，石油焦细粉的输送气体为二氧化碳，输送比8kg石油焦细粉/kg气体；气化剂为氧气和水蒸汽，控制气化温度1350-1400℃，气化压力3.0MPa；50-60℃的循环洗涤水喷入气化炉，控制温度750-800℃；气体与灰渣在渣池水洗分离，降温至210-230℃排出气化炉。石油焦细粉的处理量和气化剂用量如下表所示，其余同实施例1。石油焦气化炉的主要操作参数和气化指标见下表。
石油焦气化炉主要操作条件如下表：
气化实验结果如下表所示：
实施例3
石油焦气化炉结构同实施例1。石油焦细粉的工业分析、元素分析和灰熔点性质如实例1所示。按照本发明所述的气化方法，石油焦细粉的输送气体为氮气，输送比15kg石油焦细粉/kg气体；气化剂为氧气和水蒸汽，控制气化温度1400-1450℃，气化压力0.5MPa；20-30℃的工业自来水喷入气化炉，控制温度750-800℃；气体与灰渣在渣池水洗分离，降温至140-160℃排出气化炉。石油焦细粉的处理量和气化剂用量如下表所示，其余同实施例1。石油焦气化炉的主要操作参数和气化指标见下表。
石油焦气化炉主要操作条件如下表：
气化实验结果如下表所示：
实施例4
石油焦气化炉结构同实施例1。石油焦细粉的工业分析、元素分析和灰熔点性质如实例1所示。按照本发明所述的气化方法，石油焦细粉的输送气体为二氧化碳，输送比6kg石油焦细粉/kg气体；气化剂为氧气和二氧化碳，控制气化温度1400-1450℃，气化压力4.0MPa；100-120℃的锅炉饱和水喷入气化炉，控制温度800-850℃；气体与灰渣在渣池水洗分离，降温至230-250℃排出气化炉。石油焦细粉的处理量和气化剂用量如下表所示，其余同实施例1。石油焦气化炉的主要操作参数和气化指标见下表。
石油焦气化炉主要操作条件如下表：
气化实验结果如下表所示：
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)石油焦制成粒径小于200μm的石油焦细粉；
(2)石油焦细粉采用气体浓相输送方法，利用高压氮气或二氧化碳气体输送至位于气化炉顶部的进料烧嘴而喷入气化炉；同时，由氧气、水蒸气、二氧化碳、氮气组成的气化剂也从该进料烧嘴喷入气化炉；
(3)调节气化剂组成和流量，控制气化反应温度1200～1800℃，反应压力0.1～8.0MPa，气固接触时间5-20s，石油焦与气化剂反应生成富含一氧化碳和氢气的高温气体；
(4)高温气体携带未反应的灰渣向下流动过程中，喷入降温用的激冷水，使气体降温至750～950℃；
(5)气体携带灰渣经导流管进入气化炉底部的渣池中，循环洗涤水从进水口进入渣池；
(6)气体与灰渣在渣池中水洗分离，气体降温至150～350℃而从渣池上部的气体出口排出；灰渣则由洗涤黑水携带从渣池下部的黑水出口排出。
2.根据权利要求1所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，还包括步骤：
(7)气化炉产生的粗合成气经文丘里洗涤器和水洗塔脱除微细粉尘后送后系统净化工段处理；
(8)携带灰渣的黑水依次进入低压闪蒸塔和真空闪蒸塔，闪蒸气体分别经过换热器回收热量后，送气体净化回收系统处理，含渣黑水送沉降过滤机；
(9)含渣黑水经沉降、过滤脱除灰渣，补水后从循环进水口进入渣池而形成循环利用；过滤所得的灰渣滤饼送入固废处理工段。
3.根据权利要求1所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，步骤(2)的高压氮气或二氧化碳气体的输送比为5-20kg石油焦/kg气体。
4.根据权利要求1所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，步骤(2)的气化剂中，氧气的体积百分含量60-90％，水蒸气的体积百分含量0-40％，二氧化碳的体积百分含量0-40％，氮气的体积百分含量0-10％。
5.根据权利要求4所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，氧气与石油焦细粉之间的消耗比例为0.5-1.0Nm3氧气/kg石油焦细粉；
水蒸气与石油焦细粉之间的消耗比例为0-0.5kg水蒸气/kg石油焦细粉；
二氧化碳与石油焦细粉之间的消耗比例为0-0.5Nm3二氧化碳/kg石油焦细粉。
6.根据权利要求1所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，步骤(4)的喷入气化炉的激冷水是20-60℃的工业废水、自来水或工业软化水或100-200℃的锅炉饱和水，用量为0.10-0.50kg水/kg石油焦细粉。
7.根据权利要求1所述的石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法，其特征在于，步骤(7)的粗合成气的干组成为：H2的体积百分含量30-50％，CO的体积百分含量35-60％，CO2的体积百分含量5-20％，N2及其它杂质气体的体积百分含量1-10％。
8.一种石油焦气流床气化炉，其特征在于：在炉体的顶部设有进料烧嘴，在炉体中段设有能够向炉体内喷入降温用冷水的激冷水喷头，在炉体内的下部设有锥形隔板，锥形隔板向下收口的中心向下连接有导流管，导流管上端侧面连接有连通至炉体外的第一循环洗涤水进口，在炉体的内壁与所述导流管的外壁之间设有多层洗涤挡板，在多层洗涤挡板与锥形隔板之间部分的炉体上设有第二循环洗涤水进口与气体出口，导流管的下端伸入至炉体底部的渣池中，渣池底部有黑水出口和排污口。
9.根据权利要求8所述的石油焦气流床气化炉，其特征在于：所述激冷水喷头与炉壁垂直，沿周向均布4-40个。
10.根据权利要求8所述的石油焦气流床气化炉，其特征在于：所述锥形隔板与炉体内壁面的夹角为15-45°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910294595.9A CN110079361A (zh) | 2019-04-12 | 2019-04-12 | 石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910294595.9A CN110079361A (zh) | 2019-04-12 | 2019-04-12 | 石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110079361A true CN110079361A (zh) | 2019-08-02 |
Family
ID=67414867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910294595.9A Pending CN110079361A (zh) | 2019-04-12 | 2019-04-12 | 石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110079361A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110684563A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-14 | 中国寰球工程有限公司 | 高硫劣质石油焦气化炉及其气化方法 |
| CN115159757A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-11 | 深圳市华尔信环保科技有限公司 | 一种高盐有机废水超临界水气化反应系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070062117A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Future Energy Gmbh And Manfred Schingnitz | Method and device for producing synthesis gases by partial oxidation of slurries prepared from fuels containing ash and full quenching of the crude gas |
| CN101209882A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种炭黑水分离及脱氨方法 |
| CN105154140A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-16 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种耦合高温变换的多段气流床煤气化的方法及设备 |
| CN106635175A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-10 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种石油焦催化气化的方法 |
| CN210065682U (zh) * | 2019-04-12 | 2020-02-14 | 中国寰球工程有限公司 | 石油焦气流床气化炉 |
-
2019
- 2019-04-12 CN CN201910294595.9A patent/CN110079361A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070062117A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Future Energy Gmbh And Manfred Schingnitz | Method and device for producing synthesis gases by partial oxidation of slurries prepared from fuels containing ash and full quenching of the crude gas |
| CN101209882A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种炭黑水分离及脱氨方法 |
| CN105154140A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-16 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种耦合高温变换的多段气流床煤气化的方法及设备 |
| CN106635175A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-10 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种石油焦催化气化的方法 |
| CN210065682U (zh) * | 2019-04-12 | 2020-02-14 | 中国寰球工程有限公司 | 石油焦气流床气化炉 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110684563A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-14 | 中国寰球工程有限公司 | 高硫劣质石油焦气化炉及其气化方法 |
| CN115159757A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-11 | 深圳市华尔信环保科技有限公司 | 一种高盐有机废水超临界水气化反应系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101298569B (zh) | 一种激冷式浆态或粉态含碳物料的气化方法 | |
| CN105567263B (zh) | 一种焦化红焦干熄造气及焦化废水处理方法 | |
| CN103030206B (zh) | 一种超临界水处理装置及方法 | |
| CN101962575B (zh) | 一种煤炭颗粒/载氧体化学链制备合成气的方法及其装置 | |
| CN101289620A (zh) | 干熄焦联产合成气及其下游产品甲醇一体化工艺 | |
| CN104803819B (zh) | 一种利用粉煤制取乙烯的方法及系统 | |
| CN102836631B (zh) | 胺液液滴选择性脱出气体中硫化氢的方法及装置 | |
| CN100579896C (zh) | 鲁奇炉出口煤气加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气的方法及系统 | |
| CN206483294U (zh) | 一种脱硫脱硝活性焦再生塔 | |
| CN106635168A (zh) | 一种固定床气化炉制气的方法及系统 | |
| CN103695039A (zh) | 可燃烧有机废污水的煤气化装置及工艺 | |
| CN110079361A (zh) | 石油焦非熔渣气化生产富氢合成气的方法及其设备 | |
| CN106753569A (zh) | 低压干粉煤气化工艺 | |
| CN214457793U (zh) | 煤气化转化系统和煤气化合成氨系统 | |
| CN102320568A (zh) | Bgl加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合成气或氢气的方法及装置 | |
| CN108774548A (zh) | 一种高温空气水蒸气气化系统及制取高品质合成气的方法 | |
| CN210065682U (zh) | 石油焦气流床气化炉 | |
| CN104192799A (zh) | 高温冶金渣颗粒催化气化生物质制取富氢气体装置及方法 | |
| CN104593079B (zh) | 一种碎煤生产洁净合成气的工艺 | |
| CN210826078U (zh) | 高硫劣质石油焦气化炉 | |
| CN203904284U (zh) | 煤催化气化制备竖炉用还原气的系统 | |
| CN112680249B (zh) | 有机固废加压气化系统和方法 | |
| CN107185462B (zh) | 一种适于高so2冶金烟气还原生产s的流化床反应器及工艺 | |
| CN202208705U (zh) | Bgl加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合成气或氢气的装置 | |
| CN100516177C (zh) | 一种纯氧焦炭连续气化制备一氧化碳的装置及其方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |