[發明專利]一種高溫含烴氣體制備合成氣的方法

在審

• 申請號: 201610017699.1
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105668517A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 代正華;王輔臣;于廣鎖;許建良;郭慶華;劉海峰;龔欣;王亦飛;陳雪莉;梁欽鋒;李偉鋒;王興軍;郭曉鐳;趙輝;陸海峰;龔巖;劉霞;王立
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B3/36
• 分類號: C01B3/36;C10K1/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明涉及一種含烴物料生產合成氣的方法，具體涉及一種高溫含烴氣體制備合 成氣的方法。

背景技術

以褐煤、煙煤等為原料的固定床氣化爐在多年的運行過程中，一些工程問題始終 未得到有效解決。如：

(1)焦油的問題。固定床氣化爐氣體出口溫度較低，為低溫焦油，特別是其中含有 細粉，難以回收利用；由于焦油的產量與煤的特性密切相關，對部分煤種的焦油實際產量很 少。例如，某廠固定床氣化爐造氣用于煤制油，焦油基本沒有價值。專門回收成本高，操作困 難。

(2)能量利用問題。由于考慮回收合成氣中的焦油，先用大量水洗滌冷卻將焦油蒸 汽轉化為液態，降低了合成氣的溫度；另外，由于合成氣中含有焦油，易在廢熱鍋爐爐管上 冷凝，焦油和細粉凝結在爐管上，影響廢熱鍋爐的操作。現有魯奇爐工藝流程只能副產低壓 蒸汽。

(3)廢水的問題。現有固定床氣化爐最重要的問題是其中含有焦油、苯、酚類等有 機物且量大，使得廢水處理非常困難，投資巨大。

(4)CH₄進一步轉化問題。魯奇爐的出口合成氣甲烷隨煤種不同含量5～14％，與其 他技術相比，其熱值相對較高，可以用作工業燃氣或者作為合成天然氣，但用于合成氨、甲 醇等大宗化學品的生產，就必須采用天然氣蒸汽轉化工藝或部分氧化工藝對CH₄進一步轉 化。

垃圾、生物質等通過熱解或者固定床氣化生成的氣相產物其總體氣體組成與上述 煤的固定床氣化爐的出口合成氣類似，是困擾工業界一個重要的技術問題。

發明內容

針對以上提到的固定床氣化工藝的問題，核心集中在氣化爐出口溫度較低，甲烷 和焦油等未完全轉化，給后續能量回收、焦油的回收、廢水的處理等帶來問題。本發明的目 的是提出一種高溫含烴氣體制備合成氣的方法，技術構思如下：

(1)通過在固定床氣化爐的出口補氧提高轉化溫度，完成焦油和甲烷的轉化。焦油 等高分子化合物在高溫下完全轉化，使得廢水中不含有機物，廢水處理容易且量少。高溫氣 體不需冷卻直接進入轉化爐，能量利用充分。高溫氣體中含H2、H2O等含氫的氣體，促進焦油 的解熱。

(2)在轉化爐的出口設置廢熱鍋爐，副產高壓蒸汽。合成氣經過高溫，其中的高分 子有機物基本分解，不會在廢熱鍋爐爐管上冷凝，廢熱鍋爐能長周期操作。

具體技術方案如下：

一種高溫含烴氣體制備合成氣的方法，包括如下步驟：

將高溫含烴氣體(S1)依次通過入口腔(1)、分布孔(102)引入轉化爐(2)；同時，將 氧化劑通過工藝燒嘴(3)引入轉化爐(2)；

高溫含烴氣體在轉化爐(2)內通過非催化部分氧化反應生成以CO+H₂為主的合成 氣；

出轉化爐(2)的高溫合成氣(S4)通過廢熱鍋爐(4)副產高壓蒸汽，出廢熱鍋爐(4) 的冷卻后合成氣(S5)進入下游裝置；

工藝燒嘴(3)為雙通道，其中，內通道為氧化劑(S2)通道，外通道為輔助氣化劑 (S3)通道；

工藝燒嘴(3)通過燒嘴法蘭(301)與入口腔(1)連接；

入口腔(1)通過入口腔法蘭(101)與轉化爐(2)連接。

所述高溫含烴氣體是垃圾、生物質、褐煤、煙煤等熱解或者固定床氣化的氣相產 物，含有甲烷以及焦油、苯、酚等有機物。

所述氧化劑是氧氣、空氣或者富氧空氣。

所述工藝燒嘴的輔助氣化劑通道的介質可以是水蒸汽、CO₂、N₂等不能燃燒的氣體 或者液態水等。

轉化爐(2)的向火面襯里的材料是耐火磚。

所述廢熱鍋爐(4)可以是水管鍋爐或者火管鍋爐。

所述轉化爐(2)的工作壓力為0.1～12MPa；所述高溫含烴氣體(S1)的溫度為300～ 800℃；所述出轉化爐(2)的高溫合成氣(S4)的溫度為900～1700℃；所述出廢熱鍋爐(4)的 冷卻后合成氣(S5)的溫度為200～400℃。