[發明專利]移動床加壓煤氣化生產富甲烷煤氣的工藝和裝置

有效

• 申請號: 201410095431.0
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN104927922B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 李寧
• 申請（專利權）人: 李寧
• 主分類號: C10J3/06
• 分類號: C10J3/06;C10J3/20;C10J3/66;C10J3/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.移動床加壓煤氣化生產富甲烷煤氣的工藝，其特征在于：

將移動床加壓氣化爐內，進行煤氣化的床層的高徑比設計為0.8至5，在增大碳層高度和氣化反應表面積、延長氣化劑在床層反應時間、減小床層同平面溫差的同時，獲得直接甲烷化反應C+2H₂＝CH₄沿氣流方向的更平緩的煤氣化床層溫度分布梯度，以增加甲烷產率；

在氣化爐底部的氧氣和蒸汽的入爐管路(3)上增設氫氣氣化劑加入管路(QQ)；

將控制蒸汽氣化劑、氧氣氣化劑、氫氣氣化劑進入煤氣爐的閥門分別設計為串聯雙閥，即蒸汽前閥(1A)和后閥(1B)、氧氣前閥(2A)和后閥(2B)、氫氣前閥(15A)和后閥(15B)，并在串連雙閥之間接入惰氣管路(DQ)，分別通過蒸汽隔離閥(1C)、氧氣隔離閥(2C)、氫氣隔離閥(15C)，對關閉的雙閥之間的管內充注壓力高于氣化劑的隔離惰性氣體，以杜絕串聯的閥門出現萬一的泄漏，讓氫氣和氧氣在入爐管路(3)內相遇而引發事故；

在移動床加壓煤氣化工藝中，嵌入煤加氫直接甲烷化的煤氣化工藝，讓富氧蒸汽氣化劑和氫氣氣化劑這兩種氣化劑，分別輪流從爐底送入移動床加壓氣化爐，對爐內炭層周期性的重復進行：富氧蒸汽制低甲烷水煤氣工藝過程T1和，氫氣制高甲烷氫煤氣工藝過程T3，讓移動床的煤氣化界面既是低甲烷水煤氣工藝過程T1的相界面，又是高甲烷氫煤氣工藝過程T3的相界面；使煤氣化層既是高甲烷氫煤氣工藝過程T3的吸熱載體，又是低甲烷水煤氣工藝過程T1的供熱載體；低甲烷水煤氣工藝過程T1在氣化層形成的減溫分布，有利于高甲烷氫煤氣工藝過程T3增加甲烷濃度上限；高甲烷氫煤氣工藝過程T3在氣化層形成的加溫分布，又有利于低甲烷水煤氣工藝過程T1提高水煤氣濃度上限；這兩個互為有利的輪換氣化過程的有機結合，還使煤加氫直接甲烷化反應放出的顯熱，轉化為水煤氣反應產物CO和H₂的化學潛熱，從而進一步提高了本工藝熱效率；

在兩種入爐氣化劑相互轉換前，設計有惰性氣體置換T2過程或T4過程，用純蒸汽惰性氣體將入爐管路(3)內和爐底空間(4)的富氧蒸汽，置換并驅趕到爐內炭層中的氧化燃燒層(7A)中燒掉為T2置換過程；用純蒸汽惰性氣體將入爐管路(3)內和爐底空間(4)的氫氣，置換并驅趕到爐內炭層中的高溫甲烷化反應層(7B)之上為T4過程，以防止T1階段的富氧蒸汽或T3階段的氫氣，在入爐管路(3)內和爐底空間(4)相遇而出現安全事故；

在入爐的氫氣氣化劑中均勻混合安全允許范圍內的氧氣，通過少量氧氣在爐渣上部的安全燃燒放熱，減少氫氣氣化劑在高溫氧化層吸收的熱量，以延長氫氣煤氣化直接進行C+2H₂＝CH₄的甲烷生成反應T3的時間段長度，提高直接甲烷化的產率；

出爐的高甲烷氫煤氣或低甲烷水煤氣經洗滌、初步除去焦油、粉塵后，分別經過高甲烷氫煤氣出氣閥(16A)進入高甲烷氫煤氣凈化分離工藝裝置，或低甲烷水煤氣出氣閥(14A)進入低甲烷水煤氣凈化分離工藝裝置。

2.根據權利要求1所述的移動床加壓煤氣化生產富甲烷煤氣的工藝，其特征在于，富氧蒸汽制低甲烷水煤氣工藝過程T1，開啟蒸汽前閥(1A)和后閥(1B)、氧氣前閥(2A)和后閥(2B)、氫氣隔離閥(15C)、低甲烷水煤氣出氣閥(14A)，將溫度為350℃富氧蒸汽氣化劑從加壓氣化爐底送入，富氧蒸汽依次穿過入爐管路(3)、爐底空間(4)、爐篦(5)、灰渣層(6)吸收其熱量，進入燃燒層(7A)區域，其中的氧氣首先在燃燒層(7A)與碳元素迅速燃燒放出熱量形成高溫燃燒層，其中被加熱的蒸汽即開始吸熱的水煤氣反應使氣化層溫度逐步降低，在富氧蒸汽制低甲烷水煤氣工藝過程T1階段，還使移動床加壓煤氣化的氣化層內沿氣流方向的溫度分布，具有煤加氫氣化制甲烷：C+2H₂＝CH₄所需要的1200℃→700℃先高后低的連續分布區域。