专利名称：一种烟煤固定层连续制气方法
技术领域：
本发明涉及一种工业煤气的生产方法，尤其涉及一种以烟煤为原料的固定层连续制气方法，具体是指一种烟煤固定层连续制气方法。
背景技术：
目前，我国合成氨、氮肥生产主要采用固定床间歇气化技术，多以无烟煤或焦炭为原料。传统的固定层气化烟煤技术由于干燥层、干馏层的存在，使得煤气中的焦油含量过高，对管道、设备和触媒都造成了巨大的危害，同时增加了冷却水的净化处理难度，成为制约烟煤固定床气化技术的瓶颈。随着能源价格的上涨，合成氨、氮肥企业的成本压力也愈来愈严重。因此，调整制气的原料路线，以劣质、廉价的年轻烟煤为原料就成为煤化工行业一个重要的研究课题。近几年，国内出现了先进的气流床(粉煤气化、水煤浆气化)、流化床气化技术，这些技术通过控制气化温度在1000 1600°C，使原料煤中的挥发分裂解，从而降低了煤气中的焦油含量，提高了煤气的质量，但这些技术投资高、长周期运行的稳定性差、 运行费用高，因此在国内也难以进行大规模推广。
发明内容
本发明方法提供了一种烟煤固定层连续制气方法，降低合成气中的焦油及有机组分的含量，提高蒸汽分解率和煤气中有效气组成，降低生产成本，减少环境污染，长周期稳定运行。为实现上述目的，本发明提供一种烟煤固定层连续制气方法，以烟煤为原料，富氧和蒸汽为气化剂，它包括如下步骤A :正向制气富氧与蒸汽混合从第一气化炉(I)底部进入，与烟煤在第一气化炉
(1)发生气化反应，产生的煤气从第一气化炉(I)顶部出来，经上行管道(3)与蒸汽混合，从第二气化炉(2)顶部进入，与烟煤在第二气化炉(2)发生气化反应，产生煤气从第二气化炉 ⑵底部出来，进入煤气总管(5)；B :蒸汽吹净蒸汽从第二气化炉(2)底部进入，与第二气化炉(2)中多余煤气从第二气化炉(2)顶部出来，经上行管道(3)与蒸汽混合，从第一气化炉(I)顶部进入，第一气化炉(I)底部出来，进入煤气总管(5)；C :反向制气富氧与蒸汽混合从第二气化炉(2)底部进入，与烟煤在第二气化炉
(2)发生气化反应，产生的煤气从第二气化炉(2)顶部出来，经上行管道(3)与蒸汽混合，从第一气化炉(I)顶部进入，与烟煤在第一气化炉(I)发生气化反应，产生煤气从第一气化炉 ⑴底部出来，进入煤气总管(5)；上述步骤中所述固定床气化炉第一气化炉(I)和第二气化炉(2)交替进行正向和反向连续制气。作为一种优选方案，所述富氧浓度为35-45% ;所述蒸汽压力为55_65kPa，温度为155-165°C ;所述蒸汽与富氧混合后压力为10-12kPa，进气温度为110_130°C ;所述入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为3. 8-4. lkg/Nm3，所述入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为 O. 93-0. 94kg/Nm3。作为又一种优选方案，所述富氧浓度为38-45% ;所述蒸汽压力为60_65kPa，温度为160-165°C ;所述蒸汽与富氧混合后压力为ΙΟ-llkPa，进气温度为110_120°C ;所述入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4. 0-4. lkg/Nm3，所述入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为 O. 93-0. 94kg/Nm3。作为又一种优选方案，所述富氧浓度为38% ;所述蒸汽压力为60kPa，温度为 160°C ;所述蒸汽与富氧混合后压力为IOkPa,进气温度为110°C ;所述入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4. Okg/Nm3，所述入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为O. 94kg/Nm3。作为再又一种优选方案，所述气化剂为纯氧和蒸汽。在正向制气过程中，上吹蒸汽和富氧气化剂自下而上进入第一气化炉所产生的半水煤气随下吹蒸汽自上而下进入第二气化炉，使水煤气中含有的焦油及未分解的水蒸气在第二气化炉气化层中分解；在反向制气过程中，上吹蒸汽和氧气自下而上进入第二气化炉所产生的半水煤气随下吹蒸汽自上而下进入第一气化炉，使水煤气中含有的焦油和未分解的水蒸气在第一气化炉气化层分解；同时为保证过程安全，在正反向制气过程之间，加入了蒸汽吹净阶段。本发明所提供的技术方案以双炉串联的方式交替进行上吹和下吹制备焦油含量合格的合成气，下行煤气中的焦油含量非常低，主要原因是从干燥层、干馏层带出的有机组份自上而下通过气化层时，得到了进一步的气化燃烧，从而降低了煤气中的焦油含量。本发明具有以下优点1、提高蒸汽分解率，降低蒸汽消耗；2、回收高温气体显热， 节能；3、减少高温对后续旋风除尘器等设备的影响，延长使用寿命；4、可以使煤入炉后干馏出的挥发性物质和焦油经过高温炭层发生气化反应，消除这些物质带到后工段产生危害和降低成本，能够气化无烟煤及无烟煤以外的煤种，扩大资源的使用范围；5、降低煤耗、氨
耗，减少CO2排放。
图I为本发明双炉串联富氧(或纯氧)连续气化工艺示意图。
图中1、第一气化炉2、第二气化炉
3、上行管道4、蒸汽总管
5、煤气总管6、富氧或纯氧总管
7、上行煤气阀8、蒸汽总阀
9、第一气化炉下吹蒸汽阀10、第二气化炉下吹蒸汽阀
11、第一气化炉上吹蒸汽阀12、第二气化炉上吹蒸汽阀
13、第一气化炉富氧阀14、第二气化炉富氧阀
15、第一气化炉煤气阀16、第二气化炉煤气阀具体实施方式
以下结附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
实施例一如附图I所示，第一气化炉(I)与第二气化炉(2)均为固定床气化炉，经上行管道(3)相互连通，富氧浓度为35%，蒸汽压力为55kPa，温度为155°C，蒸汽与富氧混合后压力为llkPa，进气温度为120°C，入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为3. 8kg/Nm3，入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为O. 93kg/Nm3，蒸汽分解率为47%，各阶段的阀门动作情况如下所示正向制气阶段阀门开关情况第一气化炉富氧阀(13)开；第二气化炉富氧阀(14)关；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)关；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)开；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)开； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)关；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)关；第二气化炉煤气阀(16)开。蒸汽吹净阶段阀门的开关情况第一气化炉富氧阀(13)关；第二气化炉富氧阀(14)关；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)开；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)关；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)开； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)关；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)开；第二气化炉煤气阀(16)关。反向制气阶段阀门开关情况第一气化炉富氧阀(13)关；第二气化炉富氧阀(14)开；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)开；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)关；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)关； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)开；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)关；第二气化炉煤气阀(16)开。正向或反向制气时，第一个固定床气化炉产生的煤气从顶部出，温度为 500-600°C，产生的煤气从第二个固定床气化炉底部出，温度< 300°C，吨氨产焦油22. 5kg/ t，单炉最大发气量 9600Nm3/h，煤气组成为=H2 36. 5%, CO 22%, N2 18. 5%, CO2 20. 1%, O2 0. 4%, CH4 2. 1%, H2S :437. 2mg/Nm3。实施例二 如附图I所示，第一气化炉⑴与第二气化炉⑵均为固定床气化炉， 经上行管道(3)相互连通，富氧浓度为45%，蒸汽压力为65kPa，温度为165°C，蒸汽与富氧混合后压力为12kPa，进气温度为130°C，入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4. lkg/Nm3，入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为O. 93kg/Nm3，蒸汽分解率为48%，各阶段的阀门动作情况如下所示正向制气阶段阀门开关情况第一气化炉富氧阀(13)开；第二气化炉富氧阀(14)关；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)关；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)开；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)开； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)关；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)关；第二气化炉煤气阀(16)开。蒸汽吹净阶段阀门的开关情况第一气化炉富氧阀(13)关；第二气化炉富氧阀(14)关；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)开；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)关；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)开； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)关；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)开；第二气化炉煤气阀(16)关。反向制气阶段阀门开关情况
5
第一气化炉富氧阀(13)关；第二气化炉富氧阀(14)开；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)开；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)关；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)关； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)开；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)关；第二气化炉煤气阀(16)开。正向或反向制气时，第一个固定床气化炉产生的煤气从顶部出，温度为 550-600°C，产生的煤气从第二个固定床气化炉底部出，温度< 300°C，吨氨产焦油22. 3kg/ t,单炉最大发气量 9650Nm3/h，煤气组成为H2 :38. 5 %, CO :20 %, N2 :19. 5 %, C02 19. 1%, 02 0. 3%, CH4 :2. 2%, H2S :440. 2mg/Nm3。实施例三如附图I所示，第一气化炉(I)与第二气化炉(2)均为固定床气化炉， 经上行管道(3)相互连通，富氧浓度为38%，蒸汽压力为60kPa，温度为160°C，蒸汽与富氧混合后压力为IOkPa,进气温度为110°C，入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4. Okg/Nm3，入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为O. 94kg/Nm3，蒸汽分解率为50%，各阶段的阀门动作情况如下所示正向制气阶段阀门开关情况第一气化炉富氧阀(13)开；第二气化炉富氧阀(14)关；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)关；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)开；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)开； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)关；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)关；第二气化炉煤气阀(16)开。蒸汽吹净阶段阀门的开关情况第一气化炉富氧阀(13)关；第二气化炉富氧阀(14)关；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)开；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)关；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)开； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)关；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)开；第二气化炉煤气阀(16)关。反向制气阶段阀门开关情况第一气化炉富氧阀(13)关；第二气化炉富氧阀(14)开；蒸汽总阀⑶开；第一气化炉下吹蒸汽阀(9)开；第二气化炉下吹蒸汽阀(10)关；第一气化炉上吹蒸汽阀(11)关； 第二气化炉上吹蒸汽阀(12)开；上行煤气阀(7)开；第一气化炉煤气阀(15)关；第二气化炉煤气阀(16)开。正向或反向制气时，第一个固定床气化炉产生的煤气从顶部出，温度为 520-580°C，产生的煤气从第二个固定床气化炉底部出，温度< 300°C，吨氨产焦油22. Ikg/ t,单炉最大发气量 9590Nm3/h，煤气组成为H2 :37. 5 %, CO :20 %, N2 :19. 5 %, C02 19. 1%, 02 0. 4%, CH4 :3. 1%, H2S :438. 6mg/Nm3。
权利要求
1.一种烟煤固定层连续制气方法，以烟煤为原料，富氧和蒸汽为气化剂，它包括如下步骤A:正向制气富氧与蒸汽混合从第一气化炉(I)底部进入，与烟煤在第一气化炉(I) 发生气化反应，产生的煤气从第一气化炉(I)顶部出来，经上行管道(3)与蒸汽混合，从第二气化炉(2)顶部进入，与烟煤在第二气化炉(2)发生气化反应，产生煤气从第二气化炉 ⑵底部出来，进入煤气总管(5)；B :蒸汽吹净蒸汽从第二气化炉(2)底部进入，与第二气化炉(2)中多余煤气从第二气化炉(2)顶部出来，经上行管道(3)与蒸汽混合，从第一气化炉(I)顶部进入，第一气化炉⑴底部出来，进入煤气总管(5)；C :反向制气富氧与蒸汽混合从第二气化炉(2)底部进入，与烟煤在第二气化炉(2) 发生气化反应，产生的煤气从第二气化炉(2)顶部出来，经上行管道(3)与蒸汽混合，从第一气化炉(I)顶部进入，与烟煤在第一气化炉(I)发生气化反应，产生煤气从第一气化炉 ⑴底部出来，进入煤气总管(5)；上述步骤中所述固定床气化炉第一气化炉(I)和第二气化炉(2)交替进行正向和反向连续制气。
2.根据权利要求I所述的烟煤固定层连续制气方法，其特征在于所述富氧浓度为 35-45% ;所述蒸汽压力为55-65kPa，温度为155_165°C ;所述蒸汽与富氧混合后压力为 10-12kPa，进气温度为110-130°C;所述入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为3. 8-4. lkg/Nm3，所述入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为0. 93-0. 94kg/Nm3。
3.根据权利要求I所述的烟煤固定层连续制气方法，其特征在于所述富氧浓度为 38-45% ;所述蒸汽压力为60-65kPa，温度为160_165°C ;所述蒸汽与富氧混合后压力为 10-llkPa，进气温度为110-120°C;所述入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4. 0-4. lkg/Nm3，所述入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为0. 93-0. 94kg/Nm3。
4.根据权利要求I所述的烟煤固定层连续制气方法，其特征在于所述富氧浓度为 38% ;所述蒸汽压力为60kPa，温度为160°C ;所述蒸汽与富氧混合后压力为IOkPa,进气温度为110°C ;所述入炉蒸汽与入炉纯氧量的比值为4. Okg/Nm3，所述入炉固定碳与入炉纯氧量的比值为0. 94kg/Nm3。
5.根据权利要求I所述的烟煤固定层连续制气方法，其特征在于所述气化剂为纯氧和蒸汽。
全文摘要
本发明公开了一种烟煤固定层连续制气方法，以烟煤(块煤或粉煤)为原料，富氧(或纯氧)和蒸汽为气化剂，固定床气化炉第一气化炉和第二气化炉交替进行正向和反向连续制气。本发明所提供的烟煤固定层连续制气方法能有效降低合成气中的焦油及有机组分的含量，提高蒸汽分解率和煤气中有效气组成，降低生产成本，减少环境污染，长周期稳定运行。
文档编号C10J3/14GK102585905SQ20121004799
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者张道红, 李亮, 杨晓勤, 武丽华, 蒋远华 申请人:湖北双环科技股份有限公司