CN113336207A - 黄磷与合成气的联合生产系统 - Google Patents

黄磷与合成气的联合生产系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113336207A
CN113336207A CN202110735639.4A CN202110735639A CN113336207A CN 113336207 A CN113336207 A CN 113336207A CN 202110735639 A CN202110735639 A CN 202110735639A CN 113336207 A CN113336207 A CN 113336207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphorus
coal gasification
coal
gasification furnace
unit
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
Application number
CN202110735639.4A
Other languages
English (en)
Inventor
梅毅
翟持
聂云祥
夏举佩
谢德龙
朱远蹠
龙萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202110735639.4A priority Critical patent/CN113336207A/zh
Publication of CN113336207A publication Critical patent/CN113336207A/zh
Priority to US17/853,426 priority patent/US20230002692A1/en
Priority to EP22181822.2A priority patent/EP4112538B1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/02Preparation of phosphorus
    • C01B25/027Preparation of phosphorus of yellow phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/82Gas withdrawal means
    • C10J3/84Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C10J3/845Quench rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/003Phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/04Purification of phosphorus
    • C01B25/047Purification of phosphorus of yellow phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40Carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06Continuous processes
    • C10J3/08Continuous processes with ash-removal in liquid state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/52Ash-removing devices
    • C10J3/526Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415Purification by absorption in liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0485Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0903Feed preparation
    • C10J2300/0906Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0943Coke
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983Additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1678Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with air separation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1846Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/04Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/04Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials
    • C10K1/06Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials combined with spraying with water

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

本发明公开了一种黄磷与合成气的联合生产系统,包括磷煤气化炉,煤粉制备单元的出料口与所述磷煤气化炉的煤粉进入口连接,分单元的出气口与所述磷煤气化炉底部的进气口连接,矿料成型单元与磷煤气化炉顶部的进料口连接,所述磷煤气化炉的炉气出口与分离洗涤单元的进气口连接,所述分离洗涤单元的一个输出口为黄磷产品输出口,所述分离洗涤单元的另一个输出端为粗合成气输出口,所述粗合成气输出口与净化单元的输入口连接,所述净化单元的输出口输出精制合成气,所述磷煤气化炉底部的排渣口与所述炉渣冷萃单元的输入口连接。所述系统能够提高黄磷生产的㶲效能以及黄磷生产能力与合成气产量,减少CO2排放。

Description

黄磷与合成气的联合生产系统
技术领域
本发明涉及磷、煤化工技术领域,尤其涉及一种煤气化与磷矿还原反应耦合生产黄磷和合成气的方法。
背景技术
黄磷是一种重要的化工原料,是医药、农药、电子化学品、表面活性剂的基础产品。目前工业上生产黄磷的方法为电炉法,即焦炭在1350-1450℃高温电炉中将磷矿石还原为单质磷,磷矿石还原所需热量均来自电能,每生产1吨黄磷的电耗高达1.38-1.45万度,使用高品位的电能为黄磷生产供热,导致系统㶲效能低,受电炉、电极及导电体的制约,单台磷电炉产量仅为13kt/a,副产的炉气量仅为5000-5500Nm3,难于实现规模化利用。煤气化是煤化工行业中运用最广泛、最成熟的技术之一,是煤基化工品合成的重要环节;在煤气化过程内,煤与纯氧的燃烧区温度高达1800-2000℃,需要利用大量的冷却介质将热量排出以维持系统的热平衡;因此,原有的两个独立系统存在以下问题:①黄磷还原需要电能供给热量;②煤气化过程中产生大量的热需要排出;③碳还原磷矿所产生的CO总量少,难于规模化利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够提高黄磷生产的㶲效能以及黄磷生产能力与合成气产量,减少CO2排放的黄磷与合成气的联合生产系统。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:包括磷煤气化炉,煤粉制备单元的出料口与所述磷煤气化炉的煤粉进入口连接,用于向磷煤气化炉中输入煤粉,空分单元的出气口与所述磷煤气化炉底部的进气口连接,用于向所述磷煤气化炉内输入氧气,矿料成型单元与磷煤气化炉顶部的进料口连接,用于向所述磷煤气化炉内输送生产用原料,所述磷煤气化炉的炉气出口与分离洗涤单元的进气口连接,所述分离洗涤单元的一个输出口为黄磷产品输出口,所述分离洗涤单元的另一个输出端为粗合成气输出口,所述粗合成气输出口与净化单元的输入口连接,所述净化单元的输出口输出精制合成气,所述磷煤气化炉底部的排渣口与所述炉渣冷萃单元的输入口连接,所述炉渣冷萃单元的输出口输出炉渣。
进一步的技术方案在于:所述磷煤气化炉为固定床反应器,其下部通过烧嘴燃烧空分单元喷入的纯氧和煤粉制备单元输入的煤粉,形成超过1600℃以上的高温煤气化燃烧区,以此燃烧区为界,上部为矿料成型单元输入的块状磷矿石、焦炭、硅石或三者的球状混合物,下部是磷矿还原的熔融区,在高温下发生还原反应生成黄磷,煤气化的CO+H2以及磷蒸气从磷煤气化炉底部逐渐上升到顶部,从导气管送入分离洗涤单元,炉气温度300-700℃,操作压力1.5-3.5MPa。
进一步的技术方案在于:来自空分单元的纯氧与来自煤粉制备单元的干燥煤粉通过烧嘴以80-120m/s的速度进入磷煤气化炉下部,发生煤气化反应,其高速的氧化气流区与上段固定床形成拱形界面以托住上端的固体矿料,煤气化形成的高温使来自上部的磷矿与硅石在氧化气流区内形成低共熔物。
进一步的技术方案在于:所述矿料成型单元中的生产用原料是磷矿、焦炭、硅石以块矿的形式加入,或采用磷矿粉、焦炭粉、硅石粉的两种或三种成球加入,经干燥后通过料仓进入磷煤气化炉上段的固定床。
进一步的技术方案在于:从磷煤气化炉顶部导气管导出的工艺气体,顺序进入分离洗涤单元分离磷与CO、H2粗合成气,含有CO、H2粗合成气进入净化单元得到精制的合格合成气。
进一步的技术方案在于:通过烧嘴燃烧纯氧和煤粉,形成超过1600℃ 以上的高温煤气化燃烧区,或者通过烧嘴通纯氧,纯氧与来自矿料成型单元的过量碳反应,形成超过1600℃ 以上的高温煤气化燃烧区。
进一步的技术方案在于:所述熔融区采用高温烟气进行液封,液相排渣,渣料水淬。
进一步的技术方案在于:所述分离洗涤单元包括除尘系统和黄磷冷凝系统,炉气首先进入除尘系统,保持炉气温度高于黄磷露点温度,实现气固分离,然后进入黄磷冷凝系统,得到黄磷产品,含有CO、H2的粗合成气进入净化工段,脱除含硫化合物和微量磷化合物,得到满足下游产品加工的合成气原料。
进一步的技术方案在于:所述煤粉制备单元的工作流程为:原料煤由磨辊在磨煤机内碾磨达到目标粒径,来自惰性气体发生器的热烟气对湿煤粉进行干燥,干燥后的煤粉被热惰性气体带入旋转分离器,粗颗粒被分离下来后返回磨煤机,惰性气流夹带着细颗粒粉煤进入煤粉袋式除尘器,煤粉和惰性气体在袋式除尘器中进行气固分离,合格的粉煤输送至磷煤气化炉。
进一步的技术方案在于:所述空分单元用于产生O2和N2,并将O2输送至磷煤气化炉为烧嘴提供纯氧。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述系统与传统的磷电炉相比,使用了一次能源,热能利用效率高,大幅降低黄磷生产的能源成本。采用加压反应,不仅提高了黄磷单系列产能,联产的合成气总量大幅上升,有利于形成产业规模效应,如磷煤气化炉为30万吨/年合成氨提供合成气的同时,同时联产2万吨/年黄磷。托举烟气的液相排渣水淬技术,改善了生产与操作环境。经干法除尘,炉气中的粉尘含量大大降低,杜绝黄磷冷凝过程中泥磷的生成,直接获得高纯度黄磷产品。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示,本发明实施例公开了一种黄磷与合成气的联合生产系统,包括磷煤气化炉,煤粉制备单元的出料口与所述磷煤气化炉的煤粉进入口连接,用于向磷煤气化炉中输入煤粉,空分单元的出气口与所述磷煤气化炉底部的进气口连接,用于向所述磷煤气化炉内输入氧气,矿料成型单元与磷煤气化炉顶部的进料口连接,用于向所述磷煤气化炉内输送生产用原料,所述磷煤气化炉的炉气出口与分离洗涤单元的进气口连接,所述分离洗涤单元的一个输出口为黄磷产品输出口,所述分离洗涤单元的另一个输出端为粗合成气输出口,所述粗合成气输出口与净化单元的输入口连接,所述净化单元的输出口输出精制合成气,所述磷煤气化炉底部的排渣口与所述炉渣冷萃单元的输入口连接,所述炉渣冷萃单元的输出口输出炉渣。
进一步的,所述磷煤气化炉为固定床反应器,其下部通过烧嘴燃烧空分单元喷入的纯氧和煤粉制备单元输入的煤粉,形成超过1600℃以上的高温煤气化燃烧区,以此燃烧区为界,上部为矿料成型单元输入的块状磷矿石、焦炭、硅石或三者的球状混合物,下部是磷矿还原的熔融区,在高温下发生还原反应生成黄磷,煤气化的CO+H2以及磷蒸气从磷煤气化炉底部逐渐上升到顶部,从导气管送入分离洗涤单元,炉气温度300-700℃,操作压力1.5-3.5MPa。
所述磷煤气化炉内发生磷矿的还原与煤气化的耦合反应采用加压固定床,磷矿、焦炭(煤炭)、硅石从顶部进入,随着物料的下降,温度逐渐上升直至处于熔融状态,炉顶炉气的气体温度约500℃ 。
所述煤粉制备单元的工作流程为:原料煤由磨辊在磨煤机内碾磨达到目标粒径,来自惰性气体发生器的热烟气对湿煤粉进行干燥,干燥后的煤粉被热惰性气体带入旋转分离器,粗颗粒被分离下来后返回磨煤机,惰性气流夹带着细颗粒粉煤进入煤粉袋式除尘器,煤粉和惰性气体在袋式除尘器中进行气固分离,合格的粉煤输送至磷煤气化炉。
来自空分单元的纯氧与来自煤粉制备单元的干燥煤粉通过烧嘴以80-120m/s的速度进入磷煤气化炉下部,发生煤气化反应,其高速的氧化气流区与上段固定床形成拱形界面以托住上端的固体矿料,煤气化形成的高温使来自上部的磷矿与硅石在氧化气流区内形成低共熔物。
所述矿料成型单元中的生产用原料是磷矿、焦炭(煤炭)、硅石以块矿的形式加入,或采用磷矿粉、焦炭粉(煤炭粉)、硅石粉的两种或三种成球加入,经干燥后通过料仓进入磷煤气化炉上段的固定床。
通过烧嘴燃烧纯氧和煤粉,形成超过1600℃以上的高温煤气化燃烧区,或者通过烧嘴通纯氧,纯氧与来自矿料成型单元的过量碳反应,形成超过1600℃以上的高温煤气化燃烧区。
从磷煤气化炉顶部导气管导出的工艺气体,顺序进入分离洗涤单元分离磷与CO、H2粗合成气,含有CO、H2粗合成气进入净化单元得到精制的合格合成气。
所述熔融区采用高温烟气进行液封,液相排渣,渣料水淬。渣池接纳来自固定床底部的液态炉渣,熔融的炉渣经磷矿还原熔融池进入磷煤气化炉底部的锥型渣池,间歇液相排渣,排出的矿渣进入炉渣冷淬池,经水淬后排出;
所述分离洗涤单元包括除尘系统和黄磷冷凝系统,炉气首先进入除尘系统,保持炉气温度高于黄磷露点温度,实现气固分离,然后进入黄磷冷凝系统,得到黄磷产品,含有CO、H2的粗合成气进入净化工段,脱除含硫化合物和微量磷化合物,得到满足下游产品加工的合成气原料。
本发明所述系统将磷矿的还原反应体系引入到煤气化过程中,将煤气化与磷矿还原反应耦合在一台气化设备内,利用煤气化过程中产生的热量供给磷矿还原热,并利用煤灰分中含有的硅、铝元素减少硅石等助溶剂用量,提高磷蒸汽的产出率。通过分离磷蒸气与CO+ H2,获得黄磷产品,粗合成气进一步净化得到精制合成气。综上,所述系统能够提高黄磷生产的㶲效能;通过加压转化,能够提高单系列黄磷生产能力与合成气产量;将煤气化先进技术引入到黄磷生产过程中;经成型处理,该磷煤气化炉可以接纳不同品质的磷矿石;并能够减少CO2排放。

Claims (10)

1.一种黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:包括磷煤气化炉,煤粉制备单元的出料口与所述磷煤气化炉的煤粉进入口连接,用于向磷煤气化炉中输入煤粉,空分单元的出气口与所述磷煤气化炉底部的进气口连接,用于向所述磷煤气化炉内输入氧气,矿料成型单元与磷煤气化炉顶部的进料口连接,用于向所述磷煤气化炉内输送生产用原料,所述磷煤气化炉的炉气出口与分离洗涤单元的进气口连接,所述分离洗涤单元的一个输出口为黄磷产品输出口,所述分离洗涤单元的另一个输出端为粗合成气输出口,所述粗合成气输出口与净化单元的输入口连接,所述净化单元的输出口输出精制合成气,所述磷煤气化炉底部的排渣口与所述炉渣冷萃单元的输入口连接,所述炉渣冷萃单元的输出口输出炉渣。
2.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:所述磷煤气化炉为固定床反应器,其下部通过烧嘴燃烧空分单元喷入的纯氧和煤粉制备单元输入的煤粉,形成超过1600℃以上的高温煤气化燃烧区,以此燃烧区为界,上部为矿料成型单元输入的块状磷矿石、焦炭、硅石或三者的球状混合物,下部是磷矿还原的熔融区,在高温下发生还原反应生成黄磷,煤气化的CO+H2以及磷蒸气从磷煤气化炉底部逐渐上升到顶部,从导气管送入分离洗涤单元,炉气温度300-700℃,操作压力1.5-3.5MPa。
3.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:来自空分单元的纯氧与来自煤粉制备单元的干燥煤粉通过烧嘴以80-120m/s的速度进入磷煤气化炉下部,发生煤气化反应,其高速的氧化气流区与上段固定床形成拱形界面以托住上端的固体矿料,煤气化形成的高温使来自上部的磷矿与硅石在氧化气流区内形成低共熔物。
4.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:所述矿料成型单元中的生产用原料是磷矿、焦炭、硅石以块矿的形式加入,或采用磷矿粉、焦炭粉、硅石粉的两种或三种成球加入,经干燥后通过料仓进入磷煤气化炉上段的固定床。
5.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:从磷煤气化炉顶部导气管导出的工艺气体,顺序进入分离洗涤单元分离磷与CO、H2粗合成气,含有CO、H2粗合成气进入净化单元得到精制的合格合成气。
6.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:通过烧嘴燃烧纯氧和煤粉,形成超过1600℃ 以上的高温煤气化燃烧区,或者通过烧嘴通纯氧,纯氧与来自矿料成型单元的过量碳反应,形成超过1600℃ 以上的高温煤气化燃烧区。
7.如权利要求2所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:所述熔融区采用高温烟气进行液封,液相排渣,渣料水淬。
8.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:所述分离洗涤单元包括除尘系统和黄磷冷凝系统,炉气首先进入除尘系统,保持炉气温度高于黄磷露点温度,实现气固分离,然后进入黄磷冷凝系统,得到黄磷产品,含有CO、H2的粗合成气进入净化工段,脱除含硫化合物和微量磷化合物,得到满足下游产品加工的合成气原料。
9.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:所述煤粉制备单元的工作流程为:原料煤由磨辊在磨煤机内碾磨达到目标粒径,来自惰性气体发生器的热烟气对湿煤粉进行干燥,干燥后的煤粉被热惰性气体带入旋转分离器,粗颗粒被分离下来后返回磨煤机,惰性气流夹带着细颗粒粉煤进入煤粉袋式除尘器,煤粉和惰性气体在袋式除尘器中进行气固分离,合格的粉煤输送至磷煤气化炉。
10.如权利要求1所述的黄磷与合成气的联合生产系统,其特征在于:所述空分单元用于产生O2和N2,并将O2输送至磷煤气化炉为烧嘴提供纯氧。
CN202110735639.4A 2021-06-30 2021-06-30 黄磷与合成气的联合生产系统 Pending CN113336207A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110735639.4A CN113336207A (zh) 2021-06-30 2021-06-30 黄磷与合成气的联合生产系统
US17/853,426 US20230002692A1 (en) 2021-06-30 2022-06-29 System for combined production of yellow phosphorus and syngas
EP22181822.2A EP4112538B1 (en) 2021-06-30 2022-06-29 System for combined production of yellow phosphorus and syngas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110735639.4A CN113336207A (zh) 2021-06-30 2021-06-30 黄磷与合成气的联合生产系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113336207A true CN113336207A (zh) 2021-09-03

Family

ID=77481724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110735639.4A Pending CN113336207A (zh) 2021-06-30 2021-06-30 黄磷与合成气的联合生产系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230002692A1 (zh)
EP (1) EP4112538B1 (zh)
CN (1) CN113336207A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115232647A (zh) * 2022-08-26 2022-10-25 昆明理工大学 分离黄磷与合成气并实现co2和h2s净化的系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116692792A (zh) * 2023-06-08 2023-09-05 昆明理工大学 一种黄磷尾气干法脱硫耦合磷矿石品位提升的方法及装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010025620A1 (zh) * 2008-09-03 2010-03-11 湖北三新磷酸有限公司 一种用立式密闭隔烟窑炉生产黄磷或磷酸的方法及设备
CN102616759A (zh) * 2012-03-26 2012-08-01 武汉工程大学 利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置
CN102689882A (zh) * 2012-06-29 2012-09-26 重庆大学 一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法
CN103897737A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 中国科学院过程工程研究所 一种全氧竖炉炼磷联产合成气的方法和用于炼磷联产合成气的装置
CN104313229A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 武汉钢铁(集团)公司 用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法
CN107739025A (zh) * 2017-11-17 2018-02-27 北京迈未科技有限公司 一种磷煤化工联产的设备和方法
CN111363591A (zh) * 2020-04-24 2020-07-03 贵州航天迈未科技有限公司 一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置和方法
CN111394133A (zh) * 2020-04-24 2020-07-10 贵州航天迈未科技有限公司 一种用于联产黄磷和合成气的气化还原装置和方法
CN212076965U (zh) * 2020-04-24 2020-12-04 贵州航天迈未科技有限公司 一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置
CN112624069A (zh) * 2019-10-09 2021-04-09 车建青 基于氧热法的黄磷制备工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111548019A (zh) * 2020-06-08 2020-08-18 昆明理工大学 一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010025620A1 (zh) * 2008-09-03 2010-03-11 湖北三新磷酸有限公司 一种用立式密闭隔烟窑炉生产黄磷或磷酸的方法及设备
CN102616759A (zh) * 2012-03-26 2012-08-01 武汉工程大学 利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置
CN102689882A (zh) * 2012-06-29 2012-09-26 重庆大学 一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法
CN103897737A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 中国科学院过程工程研究所 一种全氧竖炉炼磷联产合成气的方法和用于炼磷联产合成气的装置
CN104313229A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 武汉钢铁(集团)公司 用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法
CN107739025A (zh) * 2017-11-17 2018-02-27 北京迈未科技有限公司 一种磷煤化工联产的设备和方法
CN112624069A (zh) * 2019-10-09 2021-04-09 车建青 基于氧热法的黄磷制备工艺
CN111363591A (zh) * 2020-04-24 2020-07-03 贵州航天迈未科技有限公司 一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置和方法
CN111394133A (zh) * 2020-04-24 2020-07-10 贵州航天迈未科技有限公司 一种用于联产黄磷和合成气的气化还原装置和方法
CN212076965U (zh) * 2020-04-24 2020-12-04 贵州航天迈未科技有限公司 一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贾冬梅等: "《化工原理》", 31 October 2020, 冶金工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115232647A (zh) * 2022-08-26 2022-10-25 昆明理工大学 分离黄磷与合成气并实现co2和h2s净化的系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP4112538A1 (en) 2023-01-04
US20230002692A1 (en) 2023-01-05
EP4112538B1 (en) 2023-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103667571B (zh) 一种铁精矿粉体流态化直接还原的系统及方法
AU2006201957B2 (en) Process and plant for producing char and fuel gas
EP4112538B1 (en) System for combined production of yellow phosphorus and syngas
CN102153085B (zh) 氧热法反应制备电石和合成气的方法及电石反应器
EP2430127B1 (en) Two stage dry feed gasification system and process
CN106554826B (zh) 带细粉灰熔融的循环流化床煤气化方法及装置
CN109136539B (zh) 一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺
CN104531224B (zh) 一种洁净煤加压流化床熔渣气化工艺及系统
CN102442650A (zh) 一种磷石膏生产硫酸联产电石的方法
US20110236291A1 (en) System for producing silicon with improved resource utilization
CN106276901B (zh) 一种氧热法生产电石和co气体的方法及系统
US9371487B2 (en) Process and plant for producing char and fuel gas
CN109897672A (zh) 利用尾气循环煤气化生产的装置和方法
CN111363591A (zh) 一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置和方法
CN105273764A (zh) 煤气化装置及气化方法
CN103897737A (zh) 一种全氧竖炉炼磷联产合成气的方法和用于炼磷联产合成气的装置
CN212076965U (zh) 一种利用磷煤加压气化还原磷矿石的联产黄磷和合成气的装置
CN206706019U (zh) 一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统
US4234169A (en) Apparatus for the direct reduction of iron and production of fuel gas using gas from coal
CN107937029A (zh) 一种煤基电石制乙炔的方法和系统
CN103484180A (zh) 一种燃煤自供热的催化气化制天然气的工艺和系统
RU2471000C1 (ru) Способ получения восстановительных газов
CN206266230U (zh) 一种电石的生产系统
CN112624069A (zh) 基于氧热法的黄磷制备工艺
CN106811222B (zh) 一种粉状油页岩干馏系统装置及其使用方法

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