一种煤加氢气化耦合电石生产的系统的制作方法

本实用新型属于化工技术领域，尤其涉及一种煤加氢气化耦合电石生产的系统。

背景技术：

煤粉加氢气化是煤粉和氢气在高温、高压条件下反应生成粗煤气和半焦的过程。目前煤粉加氢气化的半焦产量占进料量(煤粉质量)的50％左右，其中的炭含量高达80％以上，且反应结束后的温度较高，因此必须将这部分半焦进行再次热转化，以提高整个工艺的碳利用率。

煤粉加氢气化半焦具有高固定碳、低挥发分、低硫分等特点，再次热转化方式有三种：一种是直接燃烧；另一种是将气化产生的半焦返回到原加氢气化炉内多次循环气化；还有一种是将半焦送入另一高温气流床气化炉内快速热转化。其中，直接燃烧的方式综合利用率较低，而加氢气化产生的半焦挥发分含量低，再次气化的反应活性较低，均没有充分利用气化半焦的优势特点。

与此同时，电石生产需要消耗大量的优质块状兰炭，若能直接将加氢气化半焦作为电石生产的原料，不仅可以实现中低阶煤的分级分质利用，在获取电石生产原料的同时，副产大量富甲烷气和轻质焦油，还可以充分利用气化半焦的显热，降低电石生产的能耗。但是，气化煤粉的粒度较小，且气化反应温度较高，所得气化半焦与油气产品难分离，目前的气化炉一般采用水激冷的方式对其降温、分离，但水激冷无法充分利用气化半焦的显热，且对后续的电石生产不利，因此，必须寻找一种合适的激冷方法，以满足后续电石生产的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种中低阶煤粉加氢气化与电石生产相耦合的系统和方法，通过固体煤粉激冷的方式，可充分利用气化半焦的显热，使喷入的煤粉发生热解反应，进一步产生油气产品和电石生产所需的半焦，同时对气化半焦进行冷却，且改变气体的运行轨迹，实现分离的目的。激冷后获得的混合半焦被直接热送至气流床，采用氧热法生产电石，可再次利用混合半焦的显热，降低电石生产的能耗。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种煤加氢气化耦合电石生产的系统，包括加氢气化单元和电石生产单元；其中，

所述加氢气化单元包括煤粉喷嘴、富氢气体喷嘴、油气出口、激冷煤粉喷嘴和混合半焦出口；在所述加氢气化单元，煤粉与富氢气体加氢气化反应的产物在激冷煤粉激冷后得到混合半焦和混合油气产品；

所述电石生产单元包括混合半焦入口、生石灰入口、富氧气体喷嘴、电石炉气出口以及电石出口，所述混合半焦入口和所述混合半焦出口相连，所述电石生产单元用于所述混合半焦和生石灰的反应。

具体地，所述加氢气化单元使用的装置是气化炉。

所述电石生产单元使用的装置为气流床。

进一步地，所述加氢气化单元包括反应区、激冷区和混合半焦储存区。

所述反应区设有所述煤粉喷嘴、所述富氢气体喷嘴和所述油气出口，所述富氢气体喷嘴的个数为偶数，对称排列在所述煤粉喷嘴的四周，所述煤粉喷嘴设置在所述气化炉炉顶。

所述激冷区设有所述激冷煤粉喷嘴，所述激冷煤粉喷嘴设置在所述反应区下方的炉壁上，所述激冷煤粉喷嘴的个数为偶数，对称分布在所述气化炉的四周。

所述混合半焦储存区设有混合半焦挡板、混合半焦刮板和所述混合半焦出口，所述混合半焦出口设置在所述气化炉的底端。

进一步地，所述系统还包括高温固体输送单元，所述混合半焦入口通过所述高温固体输送单元和所述混合半焦出口相连。

具体地，所述高温固体输送单元的装置为密闭保温钢包，所述密闭保温钢包的输送方式采用水平滑轨加垂直提升的方式。

优选地，所述混合半焦挡板与水平方向的夹角为30-75°。

本实用新型提供一种中低阶煤粉加氢气化与电石生产相耦合的系统，通过固体煤粉激冷的方式，可充分利用气化半焦的显热，使喷入的煤粉发生热解反应，进一步产生油气产品和电石生产所需的半焦，同时对气化半焦进行冷却，且改变气体的运行轨迹，实现分离的目的。激冷后获得的混合半焦被直接热送至气流床，采用氧热法生产电石，可再次利用混合半焦的显热，降低电石生产的能耗。

采用本实用新型的系统，取得了以下效果：

(1)通过加氢气化的方式获取电石生产碳源，碳源的固定碳含量高，且可显著降低碳源中的硫氮含量，有利于提高电石品质，及后续电石制乙炔及下游的加工利用；同时加氢气化产生的油气产品品质高，以富甲烷气和轻质焦油为主；

(2)以煤粉作加氢气化的激冷剂，不仅起到激冷剂的作用，降低气化半焦的温度，便于输送，而且可充分利用气化产品的显热，促使激冷煤粉的热解，再次产生粗煤气和焦油；

(3)通过高温输送技术，将混合半焦直接送入气流床生产电石，可再次利用混合半焦的显热，降低电石生产的能耗。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型的生产工艺流程图；

图2是本实用新型的生产系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型提出了一种煤加氢气化耦合电石生产的方法，如图1，包括以下步骤：

第一步：煤粉加氢气化：将气化原料煤粉1和富氢气体分别通过煤粉1喷嘴和富氢气体喷嘴喷入气化炉，充分混合后发生加氢气化反应，得到富甲烷气、轻质焦油以及气化半焦；气化产物在煤粉2激冷后获得混合半焦和混合油气产品；

所述煤粉1的粒度＜100um；所述煤粉2的粒度＜1mm；

所述煤粉1与富氢气体中氢气的质量比为1:0.2-0.5；

煤粉1加氢气化反应的温度为800-1000℃；反应压力为2-4MPa，气化时间＜2s；

第二步：混合半焦高温输送：即气化半焦与激冷煤粉2热解产生的半焦在气化炉底混合所得的混合半焦直接热送至电石冶炼单元，充分利用混合半焦的显热，降低电石生产的能耗；

所述热送装置为密闭保温钢包；

所述保温钢包的材料耐温＞900℃；

第三步：电石冶炼：经高温输送装置输送来的混合半焦与生石灰到电石冶炼单元的入口按照一定的比例混合后，喷入气流床；同时，从气流床下侧通入的含氧气体使部分混合半焦燃烧产生热量，使混合半焦与生石灰反应，产生电石。

所述生石灰的粒度＜1mm；

所述气化半焦与生石灰的反应温度为1700-2000℃。

本实用新型提出了一种煤加氢气化耦合电石生产的系统，如图2：

本实用新型所描述的系统由煤加氢气化单元1、高温热送单元2以及氧热法电石冶炼单元3组成。

煤加氢气化单元1的装置是气化炉，包括反应区1-1、激冷区1-2和混合半焦储存区1-3；

反应区1-1设有反应煤粉1喷嘴11、富氢气体喷嘴12和油气出口13；所述富氢气体喷嘴12的个数为偶数，对称排列在煤粉1喷嘴11的四周；且所述煤粉1喷嘴11设置在气化炉炉顶，以便煤粉1与富氢气体的充分混合；

激冷区1-2设有激冷煤粉2喷嘴14；所述激冷煤粉2喷嘴14设置在气化炉反应区1-1下方的气化炉壁上，以便使气化半焦与激冷煤粉进行充分混合；所述激冷煤粉2喷嘴14的个数为偶数，对称分布在气化炉的四周；

混合半焦储存区1-3设有混合半焦挡板15、混合半焦刮板16和混合半焦出口17；所述混合半焦挡板与水平夹角为30-75°，以便混合半焦的出料以及气化半焦与激冷半焦的混合；所述混合半焦出口设置在气化炉的底端，以加大出料口与激冷煤粉入口的距离；

高温固体输送单元2的装置为密闭保温钢包；

所述保温钢包的材料耐温＞900℃；所述密闭保温钢包的输送方式采用水平滑轨加垂直提升的方式；

电石冶炼单元3的装置是气流床，设有进料储仓3-1和反应器本体3-2；所述进料储仓3-1设置混合半焦入口31、生石灰入口32以及闸阀33；所述反应器本体3-2设置有富氧气体喷嘴34、电石炉气出口35以及电石出口36；所述混合半焦入口31通过高温固体输送装置2与煤加氢气化单元1的混合半焦出口17相连。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

利用本实用新型的系统，将粒度小于100um的煤粉和富氢气体分别通过喷嘴11和喷嘴12喷入气化炉内，煤粉与所述富氢气体中氢气的质量比控制为1:0.3，煤粉与富氢气体在下行的过程中充分混合，并在900℃下发生气化反应，反应压力为4MPa。当反应物向下运行至激冷区1-2时，与激冷煤粉2混合；激冷煤粉在高温下热解产生粗煤气和半焦，并将气化反应产物温度降到650℃以下，同时实现气固相的分离，得到混合半焦；粗煤气与气化所得的气体混合，从油气出口输出后进一步净化利用；混合半焦从混合半焦出口17进入密闭保温钢包，并在高温下直接输送至气流床的进料储仓，与同时进入该系统的生石灰进行混合，之后进入气流床，含氧气体由气流床侧壁喷入与物料充分接触，部分焦粉与含氧气体在气流床内混合燃烧，将物料加热到1850℃，形成电石。电石由气流床底部的出口排出。

实施例2

本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。将粒度小于100um的煤粉和富氢气体分别通过喷嘴11和喷嘴12喷入气化炉内，煤粉与所述富氢气体中氢气的质量比控制为1:0.5，煤粉与富氢气体在下行的过程中充分混合，并在1000℃下发生气化反应，反应压力为3MPa。当反应物向下运行至激冷区1-2时，与激冷煤粉2混合；激冷煤粉在高温下热解产生粗煤气和半焦，并将气化反应产物温度降到650℃以下，同时实现气固相的分离，得到混合半焦；粗煤气与气化所得的气体混合，从油气出口输出后进一步净化利用；混合半焦从混合半焦出口17进入密闭保温钢包，并在高温下直接输送至气流床的进料储仓，与同时进入该系统的生石灰进行混合，之后进入气流床，含氧气体由气流床侧壁喷入与物料充分接触，部分焦粉与含氧气体在气流床内混合燃烧，将物料加热到1700℃，形成电石。电石由气流床底部的出口排出。

实施例3

本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。将粒度小于100um的煤粉和富氢气体分别通过喷嘴11和喷嘴12喷入气化炉内，煤粉与所述富氢气体中氢气的质量比控制为1:0.4，煤粉与富氢气体在下行的过程中充分混合，并在800℃下发生气化反应，反应压力为4MPa。当反应物向下运行至激冷区1-2时，与激冷煤粉2混合；激冷煤粉在高温下热解产生粗煤气和半焦，并将气化反应产物温度降到650℃以下，同时实现气固相的分离，得到混合半焦；粗煤气与气化所得的气体混合，从油气出口输出后进一步净化利用；混合半焦从混合半焦出口17进入密闭保温钢包，并在高温下直接输送至气流床的进料储仓，与同时进入该系统的生石灰进行混合，之后进入气流床，含氧气体由气流床侧壁喷入与物料充分接触，部分焦粉与含氧气体在气流床内混合燃烧，将物料加热到2000℃，形成电石。电石由气流床底部的出口排出。

实施例4

本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。将粒度小于100um的煤粉和富氢气体分别通过喷嘴11和喷嘴12喷入气化炉内，煤粉与所述富氢气体中氢气的质量比控制为1:0.2，煤粉与富氢气体在下行的过程中充分混合，并在900℃下发生气化反应，反应压力为3MPa。当反应物向下运行至激冷区1-2时，与激冷煤粉2混合；激冷煤粉在高温下热解产生粗煤气和半焦，并将气化反应产物温度降到650℃以下，同时实现气固相的分离，得到混合半焦；粗煤气与气化所得的气体混合，从油气出口输出后进一步净化利用；混合半焦从混合半焦出口17进入密闭保温钢包，并在高温下直接输送至气流床的进料储仓，与同时进入该系统的生石灰进行混合，之后进入气流床，含氧气体由气流床侧壁喷入与物料充分接触，部分焦粉与含氧气体在气流床内混合燃烧，将物料加热到1750℃，形成电石。电石由气流床底部的出口排出。