[發(fā)明專利]用無煙煤富氧空氣加壓連續(xù)氣化制備氨合成氣的方法

有效

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• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102690686A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設計）人: 李大尚;梁杰華;黃一民;谷磊;王曦;曹斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油和化工勘察設計協(xié)會煤化工設計技術中心
• 主分類號: C10J3/06
• 分類號: C10J3/06
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花

技術領域

本發(fā)明用無煙煤富氧空氣加壓連續(xù)氣化制備氨合成氣的方法涉及一種無煙煤氣化的方法，特別是涉及一種采用富氧空氣加壓連續(xù)氣化制備氨合成氣的方法。?

背景技術

我國2011年以煤為原料生產(chǎn)合成氨5068.7萬噸，其中采用20世紀30年代常壓間歇技術生產(chǎn)的合成氨能力占約65%，該工藝存在的主要的缺點：

1、要求硫含量低、活性高、灰熔點高、熱穩(wěn)定性好、機械強度高、結(jié)渣性弱、25-75mm的無煙塊煤或焦炭。因此原料煤局限性很強，煤的利用率很低，25-75mm的成塊率僅15%。每噸價格高達1200元以上，大部分企業(yè)處于虧損或虧損的邊緣。

2、常壓氣化制得煤氣無壓，而氨合成要求壓力很高15-30Mpa，因此，壓縮功大大增加，與4MPa氣化比每噸氨耗電多300kW。并且常壓氣化的氣化強度很低，需要的氣化爐數(shù)量多4倍以上。

3、傳統(tǒng)的間隙氣化，吹風階段燃燒過程消耗的煤約占40%，產(chǎn)生的吹風氣經(jīng)廢熱能回收后全部排入大氣，煤中40%的硫以SO₂，氮NO_x形式排入大氣。以晉城無煙煤為例，低硫煤平均硫含量0.8%，氮0.7%左右，則每年向大氣排放SO₂80萬噸，一定量NO_x。由此可見，對大氣造成嚴重污染。

4、能耗高，吹風效率僅39%，冷煤氣效率62%，蒸汽分解率50%，即使將含炭15-20%，含水30%以上的灰渣，含碳50%的造氣灰飛送鍋爐燒，其熱值比煤矸石還低，利用價值有限。

我國有豐富的無煙煤資源，由于煤質(zhì)特征：硫含量0.5-3%、灰含量較高達18-24%、灰熔點1400℃-1500℃、可磨性指數(shù)35左右的煤特難磨、煤活性較差，不宜用于氣流床、流化床氣化工藝。只有碎煤加壓純氧氣化較為適合，但氧耗高、蒸汽分解率低小于35-38%，650-700℃的高溫煤氣經(jīng)水洗滌至206℃進入廢熱鍋爐，生產(chǎn)0.6Mpa低壓飽和蒸汽，降低能的利用率。蒸汽消耗大、蒸汽分解率低，廢水量大、消耗高、成本高、投資大，限制該工藝推廣應用。由于一些地區(qū)，年終完不成國家下達的節(jié)能指標?，被迫將固定床間歇氣化這類工廠關閉。因此國家已明文規(guī)定，不容許采用固定床間歇氣化工藝技術建設新廠，并要求對這些老廠加速改造或淘汰。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用富氧空氣和飽和蒸汽為氣化劑，連續(xù)加壓氣化小塊徑無煙煤的氨合成氣制備方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：用無煙煤富氧空氣加壓連續(xù)氣化制備氨合成氣的方法，按照以下步驟進行：

第一步，氣化劑預熱

將純氧和空氣混合壓縮為富氧空氣，再將所述富氧空氣與飽和蒸汽混合，預熱至490-510℃，得到氣化劑；所述富氧空氣的含氧量為45%-55%；

第二步，無煙煤氣化

將無煙煤加入氣化爐后通入所述氣化劑進行氣化，氣化反應中所述富氧空氣每立方米氣化0.75-0.9kg的無煙煤，氣化反應產(chǎn)生粗煤氣；所述氣化反應壓力為4.0Mpa；

第三步，粗煤氣除塵降溫

所述粗煤氣經(jīng)除塵和梯度降溫工藝后得到175-190℃的氨合成粗煤氣，所述氨合成粗煤氣所含的飽和蒸汽滿足變換條件。

所述無煙煤為5-40mm、硫含量0.5-3%、灰含量18-24%、灰熔點1400℃-1500℃、可磨性指數(shù)32-50的無煙煤。

所述氣化劑中飽和蒸汽與單質(zhì)氧的重量份比為2-2.2:1。

所述粗煤氣溫度為650-700℃，所述粗煤氣各組分體積百分比為CO?26%-28%、CO_2?18%-20%、H_2?34%-36%、CH_4?2%-3%、N_2?18%-20%和S?0.3%-1%。

第三步粗煤氣除塵降溫的除塵和梯度降溫工藝為將所述粗煤氣通入高溫旋風分離器分離煤塵后，再通入廢熱鍋爐降溫至230-260℃，得到一次降溫粗煤氣，同時產(chǎn)生4.8Mpa的高壓飽和蒸汽，所述高壓飽和蒸汽用于與所述富氧空氣混合；所述一次降溫粗煤氣經(jīng)過文丘里除塵器再次除塵后，進入洗滌塔除塵降溫至206℃，最后進入低壓廢熱鍋爐二次降溫得到175-190℃的氨合成氣，同時產(chǎn)生0.6Mpa低壓蒸汽。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果。