一种煤热解与气化的联合生产方法技术

本发明专利技术涉及一种煤热解与气化的联合生产方法，该方法包括：(1)从原料煤中分离出粗煤粉和细煤粉；(2)将所述粗煤粉以流化床的方式进行热解，得到煤焦油和半焦；(3)将热解所产生的半焦以流化床的方式进行气化，得到气体物流和高温半焦，从所述气体物流中分离出产物气体和固体颗粒，并将至少部分高温半焦和/或至少部分产物气体返回所述热解过程中，用作所述热解过程的热源；(4)将步骤(1)中分离出的所述细煤粉和步骤(3)中分离出的所述固体颗粒进行粉煤气化。根据本发明专利技术提供的所述煤热解与气化的联合生产方法实现了热、气、油和化学品的联供，而且获得了较高的碳转化率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤气化
，具体地，涉及。
技术介绍
2013年，国内一次能源消费再创新高，达到了 37. 6亿吨标准煤。然而，我国原油对 外依存度已达到58. 1%，天然气对外依存度首次突破30%达到31. 6%，能源安全形势日益 严峻。我国煤炭资源总量丰富，约有5. 9万亿吨，预测资源量3. 88万亿吨。因此，利用好巨 大的煤炭储量并将其资源化、战略化，大力发展现代煤化工技术，能够有效缓解一次能源对 外依存度上行压力。 我国的煤炭储量及产量中低阶煤占比很高：在国内煤炭储量中占比接近50%，占 全球低阶煤储量的11. 5%。低阶煤含水量高、热值偏低、热稳定性差、不宜长途运输、成浆浓 度低。这使得低阶煤的直接气化或者燃烧效率低，同时其中较高的挥发分没有得到有效利 用。流化床气化是煤在流化床中气化剂的作用下，经过氧化和还原反应生成合成气的化学 反应过程，可以充分利用床内气、固两相间高强度的传热和传质，使整个床层内温度分布均 匀，混合条件好，有利于气化反应的进行，因此适应于劣质煤种的气化。 流化床气化炉主要有早期的Winkler气化炉和灰熔聚气化炉，如U-gas工艺、KRW 工艺、ICC工艺等。在Winkler气化炉中，较大的煤粒在下段流化床中气化，较小的煤粒及炉 内产生的细小颗粒被上升气流夹带，在上段被引入的二次气化剂气化。同时，下段产生的焦 油等烃类物质也在上段裂解。它具有单炉气化强度高于常压移动床气化炉，气化炉结构简 单，操作费用和维护费用都较低，炉子使用寿命长，操作温度低，粗煤气中基本无焦油等副 产物等优点；然而其缺点也很明显，由于操作温度低，煤气带出物含碳高达30%~50%，碳 转化率低，且气化炉常压操作，相对加压气流床而言，气化炉设备庞大，单位容积气化效率 较低，不宜大型化生产。灰熔聚气化炉的原理是炉内高温区灰分软化变形并进一步熔化，且 允许熔化的灰分进行有限的团聚，结成含碳量较低的球状灰渣，当团聚后颗粒体积增大到 一定值后，就会自动离开气化炉底部。然而，灰熔聚气化炉仍然有有效气含量低，操作压力 低，由于煤气中飞灰含量高，灰渣中碳含量高，总碳转化率仍较低等缺点。因此，发展高效灵 活的多联产气化工艺受到广泛的青睐。基于双流化床技术的循环流化床工艺，在一套装置 中实现了煤的燃烧、气化或热解的耦合，能够极大地回收煤炭中的高品位化学能，实现煤的 清洁高效分级利用。开发"低阶煤热解气化联合工艺"，可以较好地实现上述目标，能够极大 地回收煤炭中的高品位化学能，提取煤种高价值芳香化合物，实现煤的清洁高效分级利用， 做到将煤炭"物尽其用"。 CN101781583A公开了煤热解气化高值利用的方法及其装置，通过稀相输送床密相 流化床耦合的方式，将煤的热解和气化过程分离，原料煤中大粒径煤在密相流化床中气化 生成合成气，小粒径煤前往稀相输送床进行热解得到热解气、热解油，实现了多联产。旋风 分离器将气体携带的半焦分离进入返料阀，回到密相流化床继续气化。排渣方式为液态或 固态排渣。以上工艺能够提取煤中高价值有机结构，提高煤的利用价值。然而该方法仅通 过气体携带的方式使煤在气化炉的上段进行热解，气体热容较低，供热量有限。 CN101921627A公开了流化床粉煤气化与固体热载体热解耦合气油联产装置及方 法，煤仓下煤进入热解反应器进行热解，再进入流化床气化，产生的高温循环半焦经旋风分 离器一路进入热解反应器作为热载体与原料煤混合热解，另一路直接回到流化床气化炉。 该方法有效改善了热解-气化的热效率，也使整个反应器更加精简。该方法为灰熔聚排渣， 排渣窗口较窄。 CN102191088A公开了一种固体燃料双流化床热解气化分级转化装置及方法，以及 CN102504842A公开了种三流化床固体热载体煤热解气化燃烧梯级利用方法。前者由常压 或加压流化床热解炉和流化床气化炉组成，先将固体燃料在流化床热解炉中进行中低温热 解，再将热解产生的半焦送至流化床气化炉气化生产合成气，同时产生高温循环物料，输送 到热解炉，为固体燃料热解提供所需的热量；后者以高温循环灰为固体热载体，煤在流化床 热解炉中与高温循环灰混合热解得到焦油和热解气，热解半焦则被送到流化床气化炉气化 制取合成气，气化炉中未被完全气化的半焦再被送到循环流化床燃烧炉，鼓入空气进行燃 烧供热。两种方法通过循环物料/灰的方式达到了热解-气化多联产的热量利用，提高了 效率。 以上方法在热解-流化床气化多联产上做了很多创新与改进，但因为气化炉与热 解炉之间存在高温循环灰，加之原料煤中不可避免有大量小粒径煤粉（也即细粉），而细粉 在流化床中快速被吹出，造成碳转化率的低下和气化炉稳定性降低。而且有些方法仍然采 用灰熔聚法排渣，其排渣窗口较窄，对煤灰粘度也有一定的要求，显著增加了操作难度。因 此，便利开工条件、降低排渣难度、提高碳转化率的耦合工艺是亟需开发的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的煤热解-流化床气化多联产工艺的碳转化率较 低的缺陷，提供。 为了实现上述目的，本专利技术提供了，该方法包 括：（1)从原料煤中分离出粗煤粉和细煤粉，其中，所述粗煤粉的粒度为6_以下，且所述细 煤粉的粒度小于所述粗煤粉的粒度；（2)将所述粗煤粉以流化床的方式进行热解，得到煤 焦油和半焦；（3)将热解所产生的半焦以流化床的方式进行气化，得到气体物流和高温半 焦，从所述气体物流中分离出产物气体和固体颗粒，并将至少部分高温半焦和/或至少部 分产物气体返回所述热解过程中，用作所述热解过程的热源；(4)将步骤（1)中分离出的所 述细煤粉和步骤（3)中分离出的所述固体颗粒进行粉煤气化。 在本专利技术提供的煤热解与气化的联合生产方法具有以下优点： (1)将原料煤分成一定粒度的粗煤粉和细煤粉，使粗煤粉依次进行热解和气化，从 而避免了细煤粉在流化床中因快速被吹出而导致碳转化率低下的问题；而且，将细煤粉进 行粉煤气化，使得细煤粉得到了充分利用，解决了细煤粉的去处问题，并提高了碳转化率。 (2)半焦的气化过程中产生的粒度较小的固体颗粒不返回半焦的气化过程和粗煤 粉的热解过程，而是转入粉煤气化过程中进行利用，这样避免了粒度较小的固体颗粒对半 焦的气化过程中流态化的影响，降低了热解过程所产生的气体和半焦的气化过程所产生的 气体中携带的飞灰量。而且，半焦的气化过程中产生的粒度较小的固体颗粒中无机质含量 较高，将其转入粉煤气化过程，一方面解决了半焦的气化过程的排灰问题，另一方面在粉煤 气化过程中可以提高碳转化率，使得整个系统得到优化。 (3)将低温热解、半焦气化和粉煤气化耦合，实现了热、气、油和化学品的联供。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【附图说明】 附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中： 图1是本专利技术提供的所述煤热解与气化的联合生产方法的工艺流程图。 附图标记说明 1-热解炉 2-流化床气化炉 3-旋风分离器 4-粉煤气化炉 5-煤焦油处理系统 6-换热器 7-合成气处理系统 11-原料煤 12-粗煤粉 13-细煤粉 14-过热水蒸气 15-高温半焦 16-热解焦油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤热解与气化的联合生产方法，该方法包括以下步骤：(1)从原料煤中分离出粗煤粉和细煤粉，其中，所述粗煤粉的粒度为6mm以下，且所述细煤粉的粒度小于所述粗煤粉的粒度；(2)将所述粗煤粉以流化床的方式进行热解，得到煤焦油和半焦；(3)将热解所产生的半焦以流化床的方式进行气化，得到气体物流和高温半焦，从所述气体物流中分离出产物气体和固体颗粒，并将至少部分高温半焦和/或至少部分产物气体返回所述热解过程中，用作所述热解过程的热源；(4)将步骤(1)中分离出的所述细煤粉和步骤(3)中分离出的所述固体颗粒进行粉煤气化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴治国，王蕴，王鹏飞，王航，王卫平，崔龙鹏，任杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11