專利名稱：：固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及固定床煤氣化工藝領域，尤其涉及一種固定床富氧雙向連續(xù)氣化新工藝。
背景技術：
：煤氣化是生產(chǎn)合成氣和燃料氣(半水煤氣和水煤氣)的重要步驟。工業(yè)上生產(chǎn)半水煤氣主要通過以下反應首先空氣中的氧氣與碳反應生成C02和CO,放出熱量；其次入爐蒸汽與熾熱的炭反應生成CO、C02和H2，吸收熱量。通過上述反應的生成物與空氣中未參與反應的氮氣一起構成半水煤氣的主要成分。C+02—C02+QC+1/202—CO+QC+H20—CO+H2—QC+2H20—C02+2H2—Q目前，工業(yè)上在使用的煤氣化工藝主要有兩種。第一種是傳統(tǒng)的固定床煤氣化技術，以空氣和蒸汽為氣化劑的間歇氣化工藝，主要包含吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個制氣階段。首先從底部向氣化爐內送入空氣，使空氣中的氧氣與固定床部分碳進行燃燒，放出熱量，并將大部分熱量蓄積在碳層中，當蓄積的熱量使碳層達到制取水煤氣的化學反應所需的溫度時，停止吹風，然后向氣化爐內通入水蒸汽，使水蒸汽與熾熱的碳發(fā)生氣化反應生成半水煤氣。為了保證爐內碳層中的溫度相對穩(wěn)定，因此分上吹、下吹、二次上吹、吹凈四個階段通入蒸汽進行氣化反應。隨著氣化反應的進行，爐內碳層溫度逐漸下降，當溫度降至使水蒸汽分解率低到一定限度時，停止通蒸汽，再向氣化爐內送入空氣，如此循環(huán)往復。采用這種氣化工藝可以完成半水煤氣的制取，但是其缺點表現(xiàn)為①吹風強度大，帶出物多，煤炭利用效率低，噸氨入爐型煤耗為1.6-2.2噸，且單爐產(chǎn)氣能力低。②吹風氣中含有CO、C02和S02，污染環(huán)境。③是國家明令限制的煤氣化技術。第二種是以富氧空氣和蒸汽為氣化劑的固定床富氧連續(xù)氣化工藝，氧濃度50-60°/。的富氧空氣與蒸汽按一定的汽氧比，從爐底進入，單向上吹制氣。在《中氮肥》2008年3月第二期上署名尤彪的題為《型煤+變壓吸附制氧+富氧連續(xù)氣化組合及其前景》的文章中^^開了一種以富氧空氣和蒸汽為氣化劑的富氧連續(xù)氣化工藝在富氧鼓風機入口，氧氣與空氣混合配置成40%~60%的富氧空氣，經(jīng)富氧鼓風機加壓后進入混合器再與蒸汽進行充分混合，然后送往煤氣發(fā)生爐底部，連續(xù)上吹制取煤氣。采用這種工藝制取半水煤氣，單位入爐空氣流量小，同時，所公開的這種工藝還具有床溫穩(wěn)定，耗煤少、易操作、無污染的優(yōu)點，因此這種工藝已經(jīng)在逐步取代傳統(tǒng)的煤氣化工藝。但是這種工藝也存在缺點，主要表現(xiàn)為①單向上吹制氣，溫度梯度從下到上單向變化、溫度最高的半水煤氣的顯熱無法回收利用，半水煤氣溫度高達550-650°C,造成顯熱大量損失，高溫煤氣造成后續(xù)工序管道沖刷嚴重。②噸氨型煤耗1.5-1.6t、氧耗450-600Nm3、蒸汽耗2.5t，消耗不夠經(jīng)濟。③半水煤氣C02含量高達18-23%，導致有效氣含量只有62-68%。
發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有使用固定床煤氣化工藝的不足，本發(fā)明旨在提供一種實現(xiàn)容易、高效、節(jié)能、低投資的固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝。本發(fā)明為解決以上問題所采用的技術方案是一種固定床富氧雙向連續(xù)氣化新工藝，其工藝過程包括上吹階^a,將混合有富氧空氣和水蒸汽的氣化劑從氣化爐爐底送入，在氣化爐內進行氧化-還原反應，制取半水煤氣；其特征在于還包括上吹吹凈、下吹、二次上吹三個階段；a)、上吹吹凈階段，在上吹階段結束后，從氣化爐爐底通入水蒸汽，利用上吹蒸汽將爐內的富氧空氣吹凈；4b)、下吹階段，從氣化爐頂通入水蒸汽，使爐內火層下移；c)、二次上吹階段，將水蒸汽從氣化爐爐底通入，利用上吹水蒸汽將爐內半水煤氣吹凈。工藝以兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間為60-180s,上吹階段占循環(huán)時間的50%,上吹蒸汽流量3-15t/h,上行溫度200-500°C;上吹吹凈階段大于5S,上吹蒸汽流量3-15t/h,上行溫度200-500°C;下吹階段占循環(huán)時間的30-45%，下吹蒸汽流量5-20t/h，下行溫度控制到150-350。CJ二次上吹階段大于3s，上吹蒸汽流量3-15t/h。工藝以兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間為80-140s,上吹階革殳占循環(huán)時間的50%,上吹蒸汽流量5-12t/h,上行溫度250-400。C。上吹吹凈階段大于7S,上吹蒸汽流量5-12t/h，上行溫度250-400°C;下吹階段占循環(huán)時間的30-45%,下吹蒸汽流量7-18t/h，下行溫度控制到200-300°C,二次上吹階段最少保證5s時間，上吹蒸汽流量5-12t/h。本發(fā)明的工藝與傳統(tǒng)間歇氣化工藝相比較，區(qū)別在于傳統(tǒng)的固定床間歇氣化工藝所包含的吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個階段，制氣只有上吹、下吹和二次上吹三個階段。吹風階段，吹入空氣，使碳與氧氣反應，提高碳層溫度，并為后面制氣階段蓄積熱量，吹風氣放空。上吹階段，自下而上通入水蒸汽，水蒸汽與熾熱的》1^生氣化反應制取半水煤氣，碳層下部溫度下降、上部溫度升高。下吹階段，自上而下通入水蒸汽進行氣化反應，使碳層溫度趨于均衡。二次上吹階段，用水蒸汽將爐底部的下吹煤氣排盡，為下個循環(huán)周期的吹風階段吹入空氣〗故準備，防止空氣與下吹半水煤氣在爐底相遇、發(fā)生爆炸，保證安全生產(chǎn)。吹凈階^更，從爐底吹入空氣，所產(chǎn)生的空氣煤氣與原殘留的半水煤氣一并送入氣柜。這種氣化工藝放空的吹風氣中含有CO、C02和so2,污染環(huán)境。程控閥變向次數(shù)多，有效制氣時間短，效率低。本發(fā)明固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝包含上吹、上吹吹凈、下吹、二次上吹四個階段，每個階段都通入水蒸汽進行氣化反應制取半水煤氣。上吹階段，自下而上通入混合有富氧空氣和水蒸汽的氣化劑，其中碳與水蒸汽反應生產(chǎn)半水煤氣，氧氣與碳發(fā)生氧化反應，放出熱量，為碳與水蒸汽反應提供熱量。上吹階段使用富氧空氣，提高氧濃度，使其產(chǎn)生的熱量足夠整個循環(huán)周期使用，從而取消間歇氣化的吹風階段，避免吹風氣污染大氣。上吹吹凈階段，主要是在上吹階段結束后利用上吹蒸汽將爐內的富氧空氣吹凈，防止殘留的富氧空氣與下吹的半水煤氣相遇發(fā)生爆炸，保證安全。下吹階段，從氣化爐頂通入水蒸汽，使爐內火層下移，碳層溫度趨于均衡，降低半水煤氣出氣溫度，提高能源的利用率。二次上吹階段，與間歇氣化的二次上吹階段相同，用水蒸汽將爐底部的下吹半水煤氣排盡，為下個循環(huán)周期的上吹階段通入富氧空氣做準備，防止富氧空氣與下吹半水煤氣在爐底相遇、發(fā)生爆炸，保證安全生產(chǎn)。二者相比，富氧雙向連續(xù)氣化工藝通過在上吹階段通入富氧空氣，使碳與氧氣反應產(chǎn)生的熱量足夠整個循環(huán)周期使用(間歇氣化采用普通空氣，氧濃度低，熱量無法平衡)，從而取消了吹風階段和吹凈階段這兩個無效制氣階段，增加制氣時間，提高制氣效率。因此富氧雙向連續(xù)氣化工藝相對于傳統(tǒng)間歇氣化工藝具有獨創(chuàng)性，效果顯著。三種氣化技術的比較表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注以上三種氣化技術的入爐原料煤均為腐植酸作為粘結劑的型煤。與現(xiàn)有的富氧連續(xù)氣化技術相比，本發(fā)明半水煤氣溫度可從550-650°C降到300-350°C，解決單向上吹制氣，溫度梯度從下到上單向變化、溫度最高的半水煤氣的顯熱無法回收利用問題，提高蒸汽分解率，降低噸氨入爐煤耗，氧耗也有較大幅度的下降。同時，如果對采用傳統(tǒng)煤氣化工藝的企業(yè)進行技術改造，無需對現(xiàn)有技術設備^故大的改動，能夠充分利用原有固定^it氣爐，實現(xiàn)常壓制氣與合成氨后系統(tǒng)無縫連接。圖1為本發(fā)明固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝的流程框圖。具體實施例方式實施例1兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間120s。上吹階^a上吹蒸汽和富氧空氣從ls到60s,富氧空氣流量3714Nm3/11(含氧70%),上吹蒸汽流量5.0t/h,上行溫度控制在300-350。C。上吹吹凈階段上吹蒸汽61s到69s,上吹蒸汽流量5.0t/h,上行溫度控制到300-350°C。下吹階l殳下吹蒸汽70s到115s,下吹蒸汽流量6.8t/h,下行溫度控制到220-260。C。二次上吹階段上吹蒸汽116-120s，上吹蒸汽流量5.0t/h。半水煤氣溫度300。C，氣體組成C033.7%、C0217.3%、H241.8%、N25.5%、CH40.9%、O20.4%、Ar0.2°/。，蒸汽分解率55.7%，單爐產(chǎn)汽量10013Nm3/h，折氨3.52t/h,氬氮比13.72,化氨入爐型煤耗1.25化、氧耗370NmVh。實施例2兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間100s。上吹階^:上吹蒸汽和富氧空氣Is到50s，富氧空氣4752Nm3/11(含氧50%)，上吹蒸汽流量4.8t/h，上行溫度控制到300-350。C。上吹吹凈階段上吹蒸汽51s到59s，上吹蒸汽流量4.8t/h,上行溫度控制到300-350°C。下吹階段下吹蒸汽60s到95s,下吹蒸汽流量6.8t/h,下行溫度控制到220-280°C。二次上吹階段上吹蒸汽94-100s,上吹蒸汽流量4.8t/h。半水煤氣溫度2卯。C,氣體組成CO30.6%、C0216.8%、H238.5%、7N212.5%、、CH40.9%、O20.4%、ArO.4%,蒸汽分解率51.1%,單爐產(chǎn)汽量9452Nm3/h，折氨3.04t/h，氫氮比5.52，噸氨入爐型煤耗1.28噸、氧耗391Nm3/h。實施例3兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間140s。上吹階段上吹蒸汽和富氧空氣Is到70s,富氧空氣3600NmVh(含氧60°/。)，上吹蒸汽流量4.8t/h，上行溫度控制到300-350。C。上吹吹凈階段上吹蒸汽71-79s,上吹蒸汽流量4.8t/h，上^f亍溫度控制到300-350°C。下吹階段下吹蒸汽80s到135s，下吹蒸汽流量6.8t/h,下行溫度控制到220-280°C。二次上吹階段上吹蒸汽136s到140s,上吹蒸汽流量4.8t/h。半水煤氣溫度280°C,氣體組成CO32.4°/0、C0217.3%、H239.6°/。、N29.0o/o、CH40.9%、O20.4%、ArO.3%,蒸汽分解率44.6%,單爐產(chǎn)汽量8012Nm3/h,折氨2.68t/h,氫氮比7.97,噸氨入爐型煤耗1.29噸、氧耗402Nm3/h。8權利要求1、一種固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝，其工藝過程包括上吹階段，將混合有富氧空氣和水蒸汽的氣化劑從氣化爐爐底送入，在氣化爐內進行氧化-還原反應，制取半水煤氣；其特征在于還包括上吹吹凈、下吹、二次上吹三個階段；a)、上吹吹凈階段，在上吹階段結束后，從氣化爐爐底通入水蒸汽，利用上吹蒸汽將爐內的富氧空氣吹凈；b)、下吹階段，從氣化爐頂通入水蒸汽，使爐內火層下移；c)、二次上吹階段，將水蒸汽從氣化爐爐底通入，利用上吹水蒸汽將爐內半水煤氣吹凈。2、根據(jù)權利要求1所述的固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝，其特征在于以兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間為60-180s,上吹階,爻占循環(huán)時間的50%,上吹蒸汽流量3-15t/h,上行溫度200-500°C;上吹吹凈階段大于5S,上吹蒸汽流量3-15t/h，上行溫度200-500。C;下吹階段占循環(huán)時間的30-45%，下吹蒸汽流量5-20t/h,下行溫度控制到150-350。CJ二次上吹階段大于3s,上吹蒸汽流量3畫15t/h。3、根據(jù)權利要求1所述的固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝，其特征在于以兩臺造氣爐一組，循環(huán)時間為80-140s,上吹階,爻占循環(huán)時間的50%,上吹蒸汽流量5-12t/h,上行溫度250-400°C;上吹吹凈階段大于7S，上吹蒸汽流量5-12t/h，上行溫度250-400。C;下吹階段占循環(huán)時間的30-45%,下吹蒸汽流量7-18t/h，下行溫度控制到200-300°C。二次上吹階大于5S,上吹蒸汽流量5-12t/h。全文摘要本發(fā)明公開了一種固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝，其工藝過程包括上吹階段，將混合有富氧空氣和水蒸汽的氣化劑從氣化爐爐底送入，在氣化爐內進行氧化-還原反應，制取半水煤氣；其特征在于還包括上吹吹凈、下吹、二次上吹三個階段；上吹吹凈階段，在上吹階段結束后，從氣化爐爐底通入水蒸汽，利用上吹蒸汽將爐內的富氧空氣吹凈；下吹階段，從氣化爐頂通入水蒸汽，使爐內火層下移；二次上吹階段，將水蒸汽從氣化爐爐底通入，利用上吹水蒸汽將爐內半水煤氣吹凈。本發(fā)明旨在提供一種實現(xiàn)容易、高效、節(jié)能、低投資的固定床富氧雙向連續(xù)氣化工藝。文檔編號C10J3/20GK101481629SQ200810072348公開日2009年7月15日申請日期2008年12月9日優(yōu)先權日2008年12月9日發(fā)明者彪尤,詹俊懷申請人:福建三鋼(集團)三明化工有限責任公司