[發明專利]一種碎煤生產潔凈合成氣的工藝

有效

• 申請號: 201510019979.1
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104593079B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 申曙光;石朝益;孫瑞軍;李凡;馮建祥;李天津;孫玉娟
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02;C01B3/36
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種碎煤生產潔凈合成氣的工藝，具體涉及一種基于碎煤加壓氣化爐生產潔凈合成氣的工藝。

背景技術

煤氣化是實現煤炭高效清潔利用的核心技術之一。煤氣化的發展目標是：希望能使用包括劣質煤在內的固體燃料，大規模連續高效清潔的生成煤氣。通過煤氣化可以生產工業燃料氣、民用燃料氣、化工合成原料氣、合成燃料油原料氣、氫燃料電池、煤氣聯合循環發電、合成天然氣、火箭材料等。

目前氣化爐主要有固定床、流化床、氣流床等氣化爐，不同的氣化爐產生的粗煤氣的組成各異，尤其是液體油和廢水，產率、成分差別很大。

碎煤加壓氣化屬于固定床氣化，碎煤加壓氣化爐在中國的應用有：云南省解放軍化肥廠用于生產合成氨原料氣；山西天脊煤化工集團公司第三代碎煤加壓氣化爐，用于生產合成氨原料氣；蘭州煤氣廠第二代碎煤加壓氣化爐生產城市煤氣；哈爾濱氣化廠和河南義馬氣化廠氣化裝置用于生產城市煤氣并聯產甲醇；內蒙古大唐國際克旗使用碎煤加壓氣化爐用于煤制天然氣；潞安集團用于煤基合成油，主要產品有柴油、石腦油、液化氣等。

碎煤加壓氣化有如下優點：

①煤氣經過熱分解層-干燥層時灰塵得到過濾，致使出爐的煤氣灰分含量較氣流床和流化床少得多；另外熱的煤氣和碎煤逆流接觸，煤氣向上流動時有助于物料的熱分解和干燥，熱量在爐內得到了有效利用，出爐的煤氣溫度較低，所以氣化熱效率高。因此該技術較適合高水分、高揮發分、較高灰分的劣質煤。

②煤制備輸送簡單，與同規模干粉煤、水煤漿氣流床相比，電耗僅是Shell氣化的1/25、水煤漿氣化的1/13，投資僅為Shell、Texaco煤氣化的1/3。

③碎煤加壓氣化過程生成大量甲烷，在爐內放出大量熱量供氣化和煤干燥用，因此降低了氧的消耗。

碎煤加壓氣化煤氣中含有10%左右的甲烷。對于生產天然氣而言是一大優勢，甲烷化裝置氣體負荷大大減小，所以投資省、消耗低；但對于生產合成氣而言，則需要把這部分甲烷轉化為CO和H₂，就需要增加甲烷轉化裝置，投資和消耗就會升高，則是一大劣勢。此外，碎煤加壓氣化的主要缺點是：由于是逆流氣化床，生成的煤氣組成比較復雜，除CO、H₂、CH₄、CO₂和H₂O等主要成分外，還有輕油、石腦油、焦油、酚、脂肪酸和CnHm 、NH₃、H₂S等，這給后續過程的凈化和分離增加了難度和投資。焦油的存在不僅降低了氣化效率，在低溫時難于與可燃氣體一道被利用，浪費了能源；在對粗煤氣冷凝工序中，焦油成分因為溫度降低容易聚合、結焦引起管道堵塞，對系統的安全運行造成威脅；若進入下游用氣設備中，會因氣流夾帶液滴，影響內燃機、燃氣輪機、壓縮機等的安全運行；此外焦油中的許多物質具有致癌作用，如果這些物質被排放到環境中，就會造成嚴重的環境污染。另外，廢水中含有較多的COD、酚，這就造成了凈化工藝復雜繁瑣且廢水不容易達標排放，需要大量的設備費用、操作費用和維修費用。另外，NH₃會腐蝕生產回收設備及煤氣儲存輸送設施。因此如何采用更加合理的工藝來克服這些缺點已成為當前亟需解決的重要課題。

對于碎煤加壓氣化工藝產生的廢水，當前國內外普遍采用的從物化預處理到生物處理再到物化深度處理的工藝。

預處理階段主要是為了脫酚除氨。脫酚比較有效的方法是萃取法，盡管萃取劑可以再生和重復使用，經濟效益較高，但是其能耗較高，殘留于廢水中的萃取劑會對后續處理產生影響。因此大多煤化工企業采用閃蒸、沉降等工藝，將焦油、酸性氣體除去，再萃取后進行脫酚。脫氨過程中銨鹽結晶的情況屢有發生，容易導致結垢和堵塞等情況，對于設備的運行效率有很強的影響。

生物處理階段采用的生化法一般都是通過加入化學試劑、好氧工藝、厭氧工藝的不同方式的排列組合。盡管生化法應用廣泛、處理能力大、高效，但是其主要缺點表現為工藝復雜繁瑣、嚴格的水質要求、pH值和含酚量對處理效果影響大。

經過生化處理工藝后，煤氣化廢水中的有機污染物以及氨氮等物質都被除去了，但是仍然存在許多難以降解的污染物。為了使這些污染物滿足國家的相關排放標準，需要對其進行深度處理，采用混凝沉淀、吸附、過濾、過膜等方法進一步處理。

上述工藝流程繁瑣，極大地增加了企業的設備投資費用、操作費用。說的透徹些，這些傳統的處理工藝，仍然是先污染后治理的老思路，只有從源頭上改變這種現狀，才能使處理變得簡單、容易、高效。