專利名稱：一種煙煤固定層連續(xù)制氣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)煤氣的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種以煙煤為原料的固定層連續(xù)制氣方法，具體是指一種煙煤固定層連續(xù)制氣方法。
背景技術(shù)：
目前，我國合成氨、氮肥生產(chǎn)主要采用固定床間歇氣化技術(shù)，多以無煙煤或焦炭為原料。傳統(tǒng)的固定層氣化煙煤技術(shù)由于干燥層、干餾層的存在，使得煤氣中的焦油含量過高，對管道、設(shè)備和觸媒都造成了巨大的危害，同時增加了冷卻水的凈化處理難度，成為制約煙煤固定床氣化技術(shù)的瓶頸。隨著能源價格的上漲，合成氨、氮肥企業(yè)的成本壓力也愈來愈嚴(yán)重。因此，調(diào)整制氣的原料路線，以劣質(zhì)、廉價的年輕煙煤為原料就成為煤化工行業(yè)一個重要的研究課題。近幾年，國內(nèi)出現(xiàn)了先進(jìn)的氣流床(粉煤氣化、水煤漿氣化)、流化床氣化技術(shù)，這些技術(shù)通過控制氣化溫度在1000 1600°C，使原料煤中的揮發(fā)分裂解，從而降低了煤氣中的焦油含量，提高了煤氣的質(zhì)量，但這些技術(shù)投資高、長周期運行的穩(wěn)定性差、 運行費用高，因此在國內(nèi)也難以進(jìn)行大規(guī)模推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明方法提供了一種煙煤固定層連續(xù)制氣方法，降低合成氣中的焦油及有機(jī)組分的含量，提高蒸汽分解率和煤氣中有效氣組成，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，長周期穩(wěn)定運行。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種煙煤固定層連續(xù)制氣方法，以煙煤為原料，富氧和蒸汽為氣化劑，它包括如下步驟A :正向制氣富氧與蒸汽混合從第一氣化爐(I)底部進(jìn)入，與煙煤在第一氣化爐
(1)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的煤氣從第一氣化爐(I)頂部出來，經(jīng)上行管道(3)與蒸汽混合，從第二氣化爐(2)頂部進(jìn)入，與煙煤在第二氣化爐(2)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣從第二氣化爐 ⑵底部出來，進(jìn)入煤氣總管(5)；B :蒸汽吹凈蒸汽從第二氣化爐(2)底部進(jìn)入，與第二氣化爐(2)中多余煤氣從第二氣化爐(2)頂部出來，經(jīng)上行管道(3)與蒸汽混合，從第一氣化爐(I)頂部進(jìn)入，第一氣化爐(I)底部出來，進(jìn)入煤氣總管(5)；C :反向制氣富氧與蒸汽混合從第二氣化爐(2)底部進(jìn)入，與煙煤在第二氣化爐
(2)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的煤氣從第二氣化爐(2)頂部出來，經(jīng)上行管道(3)與蒸汽混合，從第一氣化爐(I)頂部進(jìn)入，與煙煤在第一氣化爐(I)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣從第一氣化爐 ⑴底部出來，進(jìn)入煤氣總管(5)；上述步驟中所述固定床氣化爐第一氣化爐(I)和第二氣化爐(2)交替進(jìn)行正向和反向連續(xù)制氣。作為一種優(yōu)選方案，所述富氧濃度為35-45% ;所述蒸汽壓力為55_65kPa，溫度為155-165°C ;所述蒸汽與富氧混合后壓力為10-12kPa，進(jìn)氣溫度為110_130°C ;所述入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為3. 8-4. lkg/Nm3，所述入爐固定碳與入爐純氧量的比值為 O. 93-0. 94kg/Nm3。作為又一種優(yōu)選方案，所述富氧濃度為38-45% ;所述蒸汽壓力為60_65kPa，溫度為160-165°C ;所述蒸汽與富氧混合后壓力為ΙΟ-llkPa，進(jìn)氣溫度為110_120°C ;所述入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為4. 0-4. lkg/Nm3，所述入爐固定碳與入爐純氧量的比值為 O. 93-0. 94kg/Nm3。作為又一種優(yōu)選方案，所述富氧濃度為38% ;所述蒸汽壓力為60kPa，溫度為 160°C ;所述蒸汽與富氧混合后壓力為IOkPa,進(jìn)氣溫度為110°C ;所述入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為4. Okg/Nm3，所述入爐固定碳與入爐純氧量的比值為O. 94kg/Nm3。作為再又一種優(yōu)選方案，所述氣化劑為純氧和蒸汽。在正向制氣過程中，上吹蒸汽和富氧氣化劑自下而上進(jìn)入第一氣化爐所產(chǎn)生的半水煤氣隨下吹蒸汽自上而下進(jìn)入第二氣化爐，使水煤氣中含有的焦油及未分解的水蒸氣在第二氣化爐氣化層中分解；在反向制氣過程中，上吹蒸汽和氧氣自下而上進(jìn)入第二氣化爐所產(chǎn)生的半水煤氣隨下吹蒸汽自上而下進(jìn)入第一氣化爐，使水煤氣中含有的焦油和未分解的水蒸氣在第一氣化爐氣化層分解；同時為保證過程安全，在正反向制氣過程之間，加入了蒸汽吹凈階段。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案以雙爐串聯(lián)的方式交替進(jìn)行上吹和下吹制備焦油含量合格的合成氣，下行煤氣中的焦油含量非常低，主要原因是從干燥層、干餾層帶出的有機(jī)組份自上而下通過氣化層時，得到了進(jìn)一步的氣化燃燒，從而降低了煤氣中的焦油含量。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、提高蒸汽分解率，降低蒸汽消耗；2、回收高溫氣體顯熱， 節(jié)能；3、減少高溫對后續(xù)旋風(fēng)除塵器等設(shè)備的影響，延長使用壽命；4、可以使煤入爐后干餾出的揮發(fā)性物質(zhì)和焦油經(jīng)過高溫炭層發(fā)生氣化反應(yīng)，消除這些物質(zhì)帶到后工段產(chǎn)生危害和降低成本，能夠氣化無煙煤及無煙煤以外的煤種，擴(kuò)大資源的使用范圍；5、降低煤耗、氨
耗，減少CO2排放。


圖I為本發(fā)明雙爐串聯(lián)富氧(或純氧)連續(xù)氣化工藝示意圖。
圖中1、第一氣化爐2、第二氣化爐
3、上行管道4、蒸汽總管
5、煤氣總管6、富氧或純氧總管
7、上行煤氣閥8、蒸汽總閥
9、第一氣化爐下吹蒸汽閥10、第二氣化爐下吹蒸汽閥
11、第一氣化爐上吹蒸汽閥12、第二氣化爐上吹蒸汽閥
13、第一氣化爐富氧閥14、第二氣化爐富氧閥
15、第一氣化爐煤氣閥16、第二氣化爐煤氣閥具體實施方式
以下結(jié)附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
實施例一如附圖I所示，第一氣化爐(I)與第二氣化爐(2)均為固定床氣化爐，經(jīng)上行管道(3)相互連通，富氧濃度為35%，蒸汽壓力為55kPa，溫度為155°C，蒸汽與富氧混合后壓力為llkPa，進(jìn)氣溫度為120°C，入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為3. 8kg/Nm3，入爐固定碳與入爐純氧量的比值為O. 93kg/Nm3，蒸汽分解率為47%，各階段的閥門動作情況如下所示正向制氣階段閥門開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)開；第二氣化爐富氧閥(14)關(guān)；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)關(guān)；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)開；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)開； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)關(guān)；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)關(guān)；第二氣化爐煤氣閥(16)開。蒸汽吹凈階段閥門的開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)關(guān)；第二氣化爐富氧閥(14)關(guān)；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)開；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)關(guān)；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)開； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)關(guān)；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)開；第二氣化爐煤氣閥(16)關(guān)。反向制氣階段閥門開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)關(guān)；第二氣化爐富氧閥(14)開；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)開；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)關(guān)；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)關(guān)； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)開；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)關(guān)；第二氣化爐煤氣閥(16)開。正向或反向制氣時，第一個固定床氣化爐產(chǎn)生的煤氣從頂部出，溫度為 500-600°C，產(chǎn)生的煤氣從第二個固定床氣化爐底部出，溫度< 300°C，噸氨產(chǎn)焦油22. 5kg/ t，單爐最大發(fā)氣量 9600Nm3/h，煤氣組成為=H2 36. 5%, CO 22%, N2 18. 5%, CO2 20. 1%, O2 0. 4%, CH4 2. 1%, H2S :437. 2mg/Nm3。實施例二 如附圖I所示，第一氣化爐⑴與第二氣化爐⑵均為固定床氣化爐， 經(jīng)上行管道(3)相互連通，富氧濃度為45%，蒸汽壓力為65kPa，溫度為165°C，蒸汽與富氧混合后壓力為12kPa，進(jìn)氣溫度為130°C，入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為4. lkg/Nm3，入爐固定碳與入爐純氧量的比值為O. 93kg/Nm3，蒸汽分解率為48%，各階段的閥門動作情況如下所示正向制氣階段閥門開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)開；第二氣化爐富氧閥(14)關(guān)；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)關(guān)；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)開；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)開； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)關(guān)；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)關(guān)；第二氣化爐煤氣閥(16)開。蒸汽吹凈階段閥門的開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)關(guān)；第二氣化爐富氧閥(14)關(guān)；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)開；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)關(guān)；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)開； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)關(guān)；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)開；第二氣化爐煤氣閥(16)關(guān)。反向制氣階段閥門開關(guān)情況
5
第一氣化爐富氧閥(13)關(guān)；第二氣化爐富氧閥(14)開；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)開；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)關(guān)；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)關(guān)； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)開；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)關(guān)；第二氣化爐煤氣閥(16)開。正向或反向制氣時，第一個固定床氣化爐產(chǎn)生的煤氣從頂部出，溫度為 550-600°C，產(chǎn)生的煤氣從第二個固定床氣化爐底部出，溫度< 300°C，噸氨產(chǎn)焦油22. 3kg/ t,單爐最大發(fā)氣量 9650Nm3/h，煤氣組成為H2 :38. 5 %, CO :20 %, N2 :19. 5 %, C02 19. 1%, 02 0. 3%, CH4 :2. 2%, H2S :440. 2mg/Nm3。實施例三如附圖I所示，第一氣化爐(I)與第二氣化爐(2)均為固定床氣化爐， 經(jīng)上行管道(3)相互連通，富氧濃度為38%，蒸汽壓力為60kPa，溫度為160°C，蒸汽與富氧混合后壓力為IOkPa,進(jìn)氣溫度為110°C，入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為4. Okg/Nm3，入爐固定碳與入爐純氧量的比值為O. 94kg/Nm3，蒸汽分解率為50%，各階段的閥門動作情況如下所示正向制氣階段閥門開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)開；第二氣化爐富氧閥(14)關(guān)；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)關(guān)；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)開；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)開； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)關(guān)；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)關(guān)；第二氣化爐煤氣閥(16)開。蒸汽吹凈階段閥門的開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)關(guān)；第二氣化爐富氧閥(14)關(guān)；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)開；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)關(guān)；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)開； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)關(guān)；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)開；第二氣化爐煤氣閥(16)關(guān)。反向制氣階段閥門開關(guān)情況第一氣化爐富氧閥(13)關(guān)；第二氣化爐富氧閥(14)開；蒸汽總閥⑶開；第一氣化爐下吹蒸汽閥(9)開；第二氣化爐下吹蒸汽閥(10)關(guān)；第一氣化爐上吹蒸汽閥(11)關(guān)； 第二氣化爐上吹蒸汽閥(12)開；上行煤氣閥(7)開；第一氣化爐煤氣閥(15)關(guān)；第二氣化爐煤氣閥(16)開。正向或反向制氣時，第一個固定床氣化爐產(chǎn)生的煤氣從頂部出，溫度為 520-580°C，產(chǎn)生的煤氣從第二個固定床氣化爐底部出，溫度< 300°C，噸氨產(chǎn)焦油22. Ikg/ t,單爐最大發(fā)氣量 9590Nm3/h，煤氣組成為H2 :37. 5 %, CO :20 %, N2 :19. 5 %, C02 19. 1%, 02 0. 4%, CH4 :3. 1%, H2S :438. 6mg/Nm3。
權(quán)利要求
1.一種煙煤固定層連續(xù)制氣方法，以煙煤為原料，富氧和蒸汽為氣化劑，它包括如下步驟A:正向制氣富氧與蒸汽混合從第一氣化爐(I)底部進(jìn)入，與煙煤在第一氣化爐(I) 發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的煤氣從第一氣化爐(I)頂部出來，經(jīng)上行管道(3)與蒸汽混合，從第二氣化爐(2)頂部進(jìn)入，與煙煤在第二氣化爐(2)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣從第二氣化爐 ⑵底部出來，進(jìn)入煤氣總管(5)；B :蒸汽吹凈蒸汽從第二氣化爐(2)底部進(jìn)入，與第二氣化爐(2)中多余煤氣從第二氣化爐(2)頂部出來，經(jīng)上行管道(3)與蒸汽混合，從第一氣化爐(I)頂部進(jìn)入，第一氣化爐⑴底部出來，進(jìn)入煤氣總管(5)；C :反向制氣富氧與蒸汽混合從第二氣化爐(2)底部進(jìn)入，與煙煤在第二氣化爐(2) 發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的煤氣從第二氣化爐(2)頂部出來，經(jīng)上行管道(3)與蒸汽混合，從第一氣化爐(I)頂部進(jìn)入，與煙煤在第一氣化爐(I)發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣從第一氣化爐 ⑴底部出來，進(jìn)入煤氣總管(5)；上述步驟中所述固定床氣化爐第一氣化爐(I)和第二氣化爐(2)交替進(jìn)行正向和反向連續(xù)制氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙煤固定層連續(xù)制氣方法，其特征在于所述富氧濃度為 35-45% ;所述蒸汽壓力為55-65kPa，溫度為155_165°C ;所述蒸汽與富氧混合后壓力為 10-12kPa，進(jìn)氣溫度為110-130°C;所述入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為3. 8-4. lkg/Nm3，所述入爐固定碳與入爐純氧量的比值為0. 93-0. 94kg/Nm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙煤固定層連續(xù)制氣方法，其特征在于所述富氧濃度為 38-45% ;所述蒸汽壓力為60-65kPa，溫度為160_165°C ;所述蒸汽與富氧混合后壓力為 10-llkPa，進(jìn)氣溫度為110-120°C;所述入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為4. 0-4. lkg/Nm3，所述入爐固定碳與入爐純氧量的比值為0. 93-0. 94kg/Nm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙煤固定層連續(xù)制氣方法，其特征在于所述富氧濃度為 38% ;所述蒸汽壓力為60kPa，溫度為160°C ;所述蒸汽與富氧混合后壓力為IOkPa,進(jìn)氣溫度為110°C ;所述入爐蒸汽與入爐純氧量的比值為4. Okg/Nm3，所述入爐固定碳與入爐純氧量的比值為0. 94kg/Nm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙煤固定層連續(xù)制氣方法，其特征在于所述氣化劑為純氧和蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙煤固定層連續(xù)制氣方法，以煙煤(塊煤或粉煤)為原料，富氧(或純氧)和蒸汽為氣化劑，固定床氣化爐第一氣化爐和第二氣化爐交替進(jìn)行正向和反向連續(xù)制氣。本發(fā)明所提供的煙煤固定層連續(xù)制氣方法能有效降低合成氣中的焦油及有機(jī)組分的含量，提高蒸汽分解率和煤氣中有效氣組成，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，長周期穩(wěn)定運行。
文檔編號C10J3/14GK102585905SQ20121004799
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者張道紅, 李亮, 楊曉勤, 武麗華, 蔣遠(yuǎn)華 申請人:湖北雙環(huán)科技股份有限公司