[發明專利]一種煤熱解無氮工藝方法及系統

在審

• 申請號: 201810813291.4
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108728139A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 曲宇霞;周洪義;張向東;陳步寧;姚琦敏
• 申請（專利權）人: 中機國能煉化工程有限公司
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C10B57/00;C10B49/02;C10B57/18
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李莎

本發明提供一種煤熱解無氮工藝方法及系統，采用下述四股原料氣作為用于煤熱解的燃料流體：一股為氧氣，一股為煤熱解后經凈化回收的低壓蒸汽、一股為煤熱解后經凈化回收的二氧化碳、一股為煤熱解后經凈化回爐的凈化煤氣。本發明可以減少系統中的無效氣體，達到高效、節能的效果。

技術領域

本發明屬于煤熱解工藝技術領域，具體涉及一種無氮低階煤熱解工藝方法及系統。

背景技術

我國能源顯著特點是“富煤、貧油、少氣”，資源稟賦決定了煤炭的基礎能源地位，如何清潔、高效、綜合利用煤炭，是國家和社會關切的重要課題。

煤熱解工藝生產蘭炭和煤氣，熱解的固體產品蘭炭作為清潔燃料使用；熱解的液體產品煤焦油通過加氫后可以作為汽柴油的調和油，也可以精制出酚類等化工產品；熱解的氣體產品煤氣凈化后可以作為燃料，也可以作為生產化工產品的合成氣。相比于煤炭的直接燃燒和煤炭的直接氣化，煤熱解提供了多種附加值較高的產品，提高了煤炭的綜合利用率。

傳統內熱式低階煤熱解工藝是空氣作為助燃劑，天然氣或回爐煤氣作為燃料，傳統熱解工藝制成的煤氣氮氣含量高(氮氣含量超過40％)、熱值低，無法滿足工業生產的需要，限值了煤氣的用途和價值。提高荒煤氣的用途和價值主要方法是降低或消除煤氣中的氮氣。

如果回爐煤氣燃燒將助燃劑改為氧氣，就可以達到煤氣脫氮提質的目的。但是氧氣與回爐煤氣直接混合入爐，則會造成熱解爐內的局部溫度過高，使煤的熱解溫度局部過高而且不均勻。

目前熱解裝置主要還是小規模運行，熱解的煤氣主要作為燃料使用。但是煤碳大規模熱解生產的時候，煤氣產量太大，只能一小部分煤氣作為燃料使用，大部分煤氣只能作為合成甲烷或甲醇等化工產品的原料。如果煤氣作為生產化工產品的合成氣，N₂的含量太高，系統循環大量的無效氣體消耗大量的能耗和資源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種煤熱解無氮工藝方法及系統，可以減少系統中的無效氣體，達到高效、節能的效果。

本發明的煤熱解無氮工藝方法，采用下述四股原料氣作為用于煤熱解的燃料流體：一股為氧氣，一股為煤熱解后經凈化回收的低壓蒸汽、一股為煤熱解后經凈化回收的二氧化碳、一股為煤熱解后經凈化回爐的凈化煤氣。

其中，所述燃料流體中氧氣的體積含量為15％-30％。

其中，所述燃料流體的壓力為0.05-0.1MPa(G)，以體積含量計，燃料流體中氧氣占15％-30％、低壓蒸汽占10％-25％、二氧化碳占10％-25％、凈化煤氣占40％-60％。進一步，低壓蒸汽與二氧化碳的體積比優選為1：(1-9)。

其中，所述燃料流體中氧氣為常溫、壓力為0.05-0.1MPa(G)，低壓蒸汽溫度為100-120℃、壓力為0.05-0.1MPa(G)，二氧化碳為常溫、壓力為0.05-0.1MPa(G)，凈化煤氣為常溫、壓力為0.05-0.1MPa(G)。

其中，所述凈化煤氣以體積計，組成為：CO 12-25％、H₂ 30-70％、CH₄ 15-30％。

具體的，本發明煤熱解無氮工藝方法包括下述過程：燃燒單元中的燃料流體經燃燒后，產生的高溫燃燒氣進入煤熱解單元中用于熱解低階煤，低階煤在煤熱解單元中熱解后，固體部分經熄焦單元熄焦成為蘭炭產品送出，氣體部分經焦油回收單元回收煤焦油，然后進入凈化單元凈化；自凈化單元輸出四股物料：一股為凈化后的低壓蒸汽、一股為凈化后的二氧化碳、一股為回爐的凈化煤氣，一股為干煤氣產品；其中，低壓蒸汽、二氧化碳和凈化煤氣作為原料氣與一股氧氣混合作為燃料流體進入燃燒單元，干煤氣產品作為產品送出。