[發(fā)明專(zhuān)利]二氧化碳替代水蒸汽作為加壓固定床氣化劑制備合成氣的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010524327.0
• 申請(qǐng)日: 2010-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101979472A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慶庚;周恩利;李黨;趙焰飛;黃順泰;李曉;施福富
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 賽鼎工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C10J3/06
• 分類(lèi)號(hào): C10J3/06;C10J3/84;C10K3/04;C10K1/00;C10K1/10
• 代理公司: 山西五維專(zhuān)利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 魏樹(shù)巍

所屬領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種利用二氧化碳替代水蒸汽作為高含水褐煤加壓固定床氣化劑制備合成氣的方法。

背景技術(shù)

我國(guó)褐煤已探明儲(chǔ)量豐富，約有2118億噸，內(nèi)蒙古東部地區(qū)的褐煤占全國(guó)的77.55％，云南的褐煤占全國(guó)的11.88％。目前針對(duì)褐煤在化工合成領(lǐng)域中轉(zhuǎn)化大多采用加壓固定床氣化技術(shù)，其中包含固態(tài)排渣和液態(tài)排渣兩種技術(shù)。加壓固定床氣化技術(shù)主要使用氧氣與水蒸汽作為氣化劑，與塊狀原料煤在氣化爐內(nèi)逆流接觸，依次經(jīng)過(guò)燃燒區(qū)、還原區(qū)、干餾區(qū)和干燥區(qū)形成最終的煤氣。

褐煤灰熔點(diǎn)較低，一般在1000-1250℃。固態(tài)排渣加壓固定床氣化技術(shù)為了防止燃燒區(qū)的溫度高于灰熔點(diǎn)，采用較高的蒸汽氧氣比，在5-10/1(kg/Nm³)，蒸汽轉(zhuǎn)化率僅35％左右，大量的潔凈蒸汽未參與轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在后續(xù)的煤氣冷卻工段變成難以處理的含有機(jī)物的煤氣水。液態(tài)排渣固定床氣化技術(shù)的蒸汽氧氣比在0.7-1.5/1(kg/Nm³)，蒸汽轉(zhuǎn)化率在90％以上，仍有部分蒸汽未參與轉(zhuǎn)化反應(yīng)。潔凈蒸汽不能完全得到利用是對(duì)能源和水資源的一種浪費(fèi)。

年輕的褐煤往往含有20％以上的水分，這些水在干燥層直接蒸發(fā)進(jìn)入煤氣，與未轉(zhuǎn)化的蒸汽成為整個(gè)裝置的最主要的新增水量。這些水蒸汽除了在變換工段根據(jù)產(chǎn)品方案使用掉一部分，其余全部變成煤氣水。變換工段的主要反應(yīng)為：CO+H₂O＝CO₂+H₂。

使用固態(tài)排渣加壓固定床氣化方式，生產(chǎn)合成氨新增水量的8-20％會(huì)參與轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)甲醇因?yàn)闅涮急却笥?，沒(méi)有水參與轉(zhuǎn)化；使用液態(tài)排渣加壓固定床氣化方式，生產(chǎn)合成氨新增水量的70-90％會(huì)參與轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)甲醇則有35-60％的水參與轉(zhuǎn)化。由此可見(jiàn)，有大量的新增水沒(méi)有參加變換反應(yīng)會(huì)變成需要處理的煤氣水。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)高含水大于20wt％褐煤利用加壓固定床氣化技術(shù)時(shí)，通過(guò)使用CO₂代替水蒸汽作為氣化劑來(lái)生產(chǎn)合成氣，同時(shí)減少污水排放的方法。

本方法使用二氧化碳替代水蒸汽作為氣化劑，減少入爐水量，除干餾產(chǎn)物外氣體的主要成分為CO和CO₂。這樣無(wú)論最終產(chǎn)品是合成氨、甲醇還是人造天然氣等等，可以在后序變換工段中最大程度利用煤中帶入的水分，減少煤氣水的處理量，同時(shí)減少氣化反應(yīng)消耗的高壓過(guò)熱蒸汽，節(jié)約了能耗同時(shí)大大提高了工廠的環(huán)保效益。

本發(fā)明的制備方法包括以下步驟：

(1)經(jīng)破碎篩分的6-80mm的原料煤進(jìn)入氣化爐；

(2)來(lái)自空分的氧氣與來(lái)自二氧化碳?jí)嚎s的二氧化碳混合作為氣化劑使用，從氣化爐體下部進(jìn)入與原料煤在氣化爐進(jìn)行氣化，生成氣作為粗煤氣離開(kāi)氣化爐；

(3)粗煤氣離開(kāi)氣化爐進(jìn)行洗滌，采用洗滌除塵工藝對(duì)粗煤氣進(jìn)行初步處理，洗滌水來(lái)自煤氣水分離器，洗滌后的煤氣水返回煤氣水分離器進(jìn)行循環(huán)使用；

(4)洗滌后的粗煤氣進(jìn)行CO變換，煤氣中帶入的水參與變換反應(yīng)，變換后的變換氣經(jīng)熱量回收及冷卻后進(jìn)行凈化處理，冷卻得到的冷凝水進(jìn)行煤氣水分離；

(5)在凈化處理時(shí)，對(duì)變換氣中的CO₂及H₂S進(jìn)行脫硫脫碳，脫除的部分CO₂經(jīng)壓縮后送氣化爐循環(huán)使用，脫除的硫送硫回收處理，凈化后的合成氣進(jìn)行化學(xué)品合成反應(yīng)；

(6)煤氣水分離時(shí)，是對(duì)來(lái)自煤氣洗滌與冷卻得到的冷凝水進(jìn)行油水分離，脫除煤氣水中的輕油、焦油以及含塵焦油，大量分離后的煤氣水送煤氣洗滌和CO變換循環(huán)使用，為了保持整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)中的鹽濃度和殘余有機(jī)物濃度，少量煤氣水送酚氨回收進(jìn)行處理，在脫除酚和氨后送后續(xù)處理，處理后的水可作為循環(huán)水補(bǔ)水或排放；

如上所述的原料煤指高含水大于20wt％的褐煤。

如上所述的氧氣來(lái)自空分，空分裝置采用深冷分離流程，內(nèi)壓縮或外壓縮工藝均可。

如上所述的煤炭氣化是采用固態(tài)排渣加壓固定床氣化技術(shù)、液態(tài)排渣加壓固定床氣化技術(shù)、魯奇氣化技術(shù)、BGL氣化技術(shù)。氧氣與二氧化碳的混合比例要根據(jù)固態(tài)排渣和液態(tài)排渣的不同工藝進(jìn)行確定，固態(tài)排渣工藝CO₂/O₂體積比范圍在0.8-5，液態(tài)排渣工藝其范圍在0.3-1.0。

如上所述的煤氣洗滌是由于煤氣中含有少量粉塵以及干餾液態(tài)產(chǎn)物，根據(jù)產(chǎn)品方案所決定的CO轉(zhuǎn)化率以及所需要的汽氣比來(lái)確定煤氣洗滌的出口溫度，一般在170-230℃之間，同時(shí)選擇合適的工藝如文丘里洗滌加廢熱鍋爐除塵或者多級(jí)文丘里洗滌除塵。