[其他]煤的高溫氣化法

無效

• 申請號: 86105896
• 申請日: 1986-09-06
• 公開（公告）號: CN86105896A
• 公開（公告）日: 1988-03-23
• 發明（設計）人: 湯健中
• 申請（專利權）人: 國家經濟委員會中國科學院能源研究所
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬煤氣化領域。

對比文獻，1980年4期煤炭綜合利用譯叢第31頁，“U-Gas工藝的開發”。70年代美國煤氣工藝研究所（IGT）發展了煤末灰團聚沸騰氣化（即流化床氣化），使碳的利用率由30年代的70%提高到95%，但用常溫空氣-蒸汽氣化所得到的煤氣熱值仍很低，只有1075千卡/標米³，仍停留在30年代的水平上（表1），其他用空氣-蒸汽氣化的沸騰氣化爐如西德溫克勒爐，美國KRW爐和蘇聯吉阿普爐煤氣熱值也都不超過1100千卡/標米³，都達不到燃料氣1400千卡/標米³的要求，更達不到原料氣的要求，其煤氣熱值之所以普遍較低的原因，是由于隨氣化劑中空氣帶入的大量氮氣沖淡了煤氣中可燃成份的濃度，煤氣中的氮含量均高達50%以上（表1）。上述沸騰氣化爐在改用氧氣-蒸汽氣化后，由于氣化劑中不含氮氣，生成的煤氣中氮含量降至0～1%，煤氣熱值普遍提高到2000～2200千卡/標米³。鑒于空氣-蒸汽氣化均達不到工業生產要求，目前世界各國煤氣化都紛紛轉向了氧氣-蒸汽氣化。但氧氣-蒸汽氣化，投資大，成本高，難以普遍推廣。

因此，如何以最經濟的手段有效地減少或除掉煤氣中的氮，濃縮煤氣成份，以提高煤氣熱值，是煤氣化的一個中心問題。

本發明“煤的高溫氣化法”的任務是：在不用氧氣或少用氧氣的條件下生產廉價的燃料氣和原料氣（包括工業燃料氣、聯合發電燃料氣、城市煤氣、合成氨原料氣和化工合成原料氣）。其特征是用800

～2300℃的高溫空氣-蒸汽混合氣或800～2300℃的高溫富氧空氣-蒸汽混合氣代替氧氣-蒸汽作煤的氣化劑，高溫氣化劑的最佳溫度為1000～1600℃。高溫氣化劑中絕大部分是蒸汽，蒸汽體積比隨氣化劑預熱溫度不同而不同，其最佳蒸汽體積比為40～75%，以用在沸騰氣化爐效果最佳。

提高氣化劑預熱溫度的目的是為了促進爐內蒸汽氣化，減少空氣氣化，以減少隨空氣帶入的氮氣，達到在不用氧氣或少用氧氣的情況下提高煤氣熱值的目的。

由水煤氣反應式（1）可知：

蒸汽氣化生成的水煤氣中只含Co+H₂，同樣不含惰性氣體氮氣，因此煤氣濃度同樣較大，其熱值相當于氧氣煤氣。顯然，在有碳存在的條件下，從水蒸汽分解獲取純氧（H₂O→H₂+¹/₂O₂）（并產生對煤氣有用的氫氣），比利用制氧機獲取純氧要簡單而且經濟得多。但蒸汽氣化是吸熱反應，沒有外供熱量，反應將因溫度的不斷下降而中止進行，外供熱量愈大，蒸汽氣化所占比例愈大，煤氣熱值愈高。

現有技術中，水煤氣發生爐就是利用塊煤作熱載體為蒸汽氣化提供外供熱量的。但這種以塊煤作熱載體的生產方式的缺點是：（1）間歇性生產，當紅熱塊煤所積蓄的熱量被水蒸汽吸熱反應帶走后，必須切換工序，重新把塊煤加熱后，才能再次氣化，因此工藝復雜，氣化強度低;（2）必須用塊煤作原料（資源短缺）;（3）必須用固定床氣化，有干餾物污染（環保差）。

本方法實際上是以高溫空氣-蒸汽混合氣或高溫富氧空氣-蒸汽混合氣作熱載體代替以塊煤作熱載體的現有技術，為蒸汽氣化提供熱源。優點是可連續氣化，可用資源豐富的劣質煤末代替優質塊煤，并達到消除污染的目的。

雖然普通鋼管預熱器的預熱溫度只能達到350℃，耐熱鋼管預熱器的最高預熱溫度也只有700～800℃，但隨著現代科學技術的發展，以耐火材料為材質的高爐蓄熱式熱風爐的預熱溫度則已普遍達到了1000～1300℃，磁流體發電的蓄熱式熱風爐進一步達到了1600℃，最高達2000℃，從而為煤的高溫氣化法奠定了可靠的實施條件。

氣化劑溫度愈高，所含的熱量愈多。當氣化劑預熱到2100～2300℃時，高溫氣化劑所帶入的物理顯熱可滿足100%蒸汽氣化所需的外供熱量要求，即可達到純蒸汽氣化，煤氣熱值可提高到2350千卡/標米³。但目前世界熱風爐的預熱溫度一般情況下只能達到1000～1600℃，1600℃以上難度較大，尚不易達到。因此高溫氣化劑所能提供的顯熱只能滿足部分蒸汽氣化所需的熱量，一部分氣化仍需由不需外供熱的空氣氣化來完成。這就是本方法提出的用高溫空氣-蒸汽混合氣或高溫富氧空氣-蒸汽混合氣而不是用單純的高溫蒸汽作煤的氣化劑的理由。