[實用新型]移動床加壓煤氣化生產富甲烷煤氣的裝置

有效

• 申請號: 201420117034.4
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN204325269U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 李寧
• 申請（專利權）人: 李寧
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/66;C10J3/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于煤制氣領域，特別涉及移動床(固定床)加壓煤氣化生產富甲烷煤氣的工藝技術與流程裝置。

背景技術

煤制天然氣(SNG)主要方法之一就是，首先要生產出含有較多甲烷的煤氣。目前主要有3種工藝方法，即固定床(移動床)加壓煤氣化法，煤加氫氣化法和煤蒸汽催化氣化法。

固定床(移動床)加壓煤氣化能生產出含11左右甲烷的煤氣，如美國大平原公司、中國大唐克旗和阜新等的煤制天然氣的煤氣化工藝，均是采用移動床(固定床)加壓煤氣化工藝裝置，即魯奇爐加壓煤氣化工藝，將富氧蒸汽(氧氣/蒸汽≈1/6左右)混合氣化劑，從加壓固定床底部連續送入爐內，氣化劑進入爐內炭層后，氣化劑中的氧氣首先與炭層下部中碳元素反應：C+O₂＝CO₂，2C+O₂＝2CO放出熱量，為炭層中部吸熱的低甲烷水煤氣反應：C+H₂O＝CO+H₂，提供熱量并制出低甲烷水煤氣后，含有大量水蒸汽的低甲烷水煤氣進入炭層上部的干餾層和干燥層，在加熱其炭層的同時為其干餾和干燥提供熱量，所以這種固定床生產的煤氣中就含有富含甲烷的干餾煤氣。由于干餾煤氣量遠小于低甲烷水煤氣量，因此，此類煤氣中的甲烷總量并不高，即使采用高揮發分的褐煤為原料，煤氣中的甲烷也只有10～12％左右，要用煤生產出甲烷產品，還需要配置較大規模的甲烷催化合成工序，導致裝置投資、甲烷產品成本增加。但該煤氣化工藝的爐渣中的殘炭低，通常低于10％，甚至在5％以下；單位煤氣氧氣耗量低，僅為氣流床煤氣化工藝的40％，所以被業內首選為煤制天然氣的煤氣化工藝。

煤加氫氣化，包括煤加氫催化氣化法生產富甲烷煤氣，多為加壓流化床氣化工藝。煤氣中的甲烷濃度能夠大于30％。目前還在實驗階段。由于煤加氫氣化是放熱反應，在高溫下甲烷的平衡濃度低，所以煤加氫氣化工藝的溫度，通常設計在較低的600℃～800℃，這又導致碳的加氫氣化速率降低，再加上C+2H₂＝CH₄反應后期，焦粒上的活性中心減少，加氫氣化速率大幅降低，實驗室加氫氣化，煤的粒度在5mm左右，加氫反應2小時，碳轉化率一般只有50％左右。要使煤加氫轉化后渣中的殘炭低于10％，需要加氫反應6小時以上，即使加入催化劑，加快C+2H₂＝CH₄反應速率的程度也不令人滿意。所以目前煤加氫氣化法生產富甲烷煤氣成本還?較高，尚無商業化運行裝置。

煤蒸汽催化氣化法，通常也采用加壓流化床工藝。雖然不用氫氣和氧氣，煤氣中的甲烷濃度也能夠大于30％。氣化工藝受甲烷平衡濃度的限制，氣化溫度通常也設計在600℃～800℃，再加上C+2H₂＝CH₄反應后期，焦粒上的活性中心減少，加氫氣化速率大幅降低，除同樣存在碳轉化率低的問題外，還有催化劑的回收利用的成本和維持床層溫度的能耗問題，所以至今也沒有商業化裝置面世。

鑒于加氫氣化和催化氣化的碳轉化率低，最近也出現了多級流化床流化方案，主要特點：①是采用富氧蒸汽，在900～1000℃溫度下，對加氫氣化或蒸汽催化氣化后期難以氣化的焦粒進行低甲烷水煤氣反應，來提高碳的轉化率；②是利用反應余熱為煤干餾工藝提供熱量。這種增加了富氧氣化的多級流化氣化，由于流化的固體物料的數倍增加，不僅大幅增加了裝置的復雜性和投資，還會大幅增加本來就已經很高的流化動力消耗。

煤制天然氣的其它煤氣化工藝還有氣流床加壓氣化法，該工藝生產出的煤氣幾乎不含甲烷，煤制天然氣的全部甲烷均需在合成工序中催化合成，每1000Nm³甲烷需要CO+H₄，4000Nm³，需要純氧至少1400Nm³。因此，采用氣流床煤氣化工藝，必須配置投資巨大的空分系統和甲烷合成系統，才能生產出天然氣產品來，所以氣流床加壓煤氣化最終也不能低成本的生產出天然氣。

發明內容

鑒于現行煤制天然氣的煤氣化工序，移動床(固定床)加壓氣化工藝、加氫煤氣化和催化煤氣化，均不能低成本的生產出富含甲烷的煤氣的現實問題。本案提出一種移動床加壓氣化工藝技術方案予以解決。

1.移動床加壓煤氣化生產富甲烷煤氣的裝置，其特征在于：

1.1.將移動床加壓氣化爐內，進行煤氣化的床層的高徑結構比為0.8至5；

1.2.在氣化爐底部的氧氣和蒸汽的入爐進氣管路(3)上增設氫氣氣化劑加入管(QQ)；