專利名稱：一種碎煤加壓氣化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明ー種碎煤加壓氣化方法屬于加壓連續(xù)氣化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碎煤加壓氣化工藝技術(shù)主要采用移動(dòng)床碎煤加壓氣化法，即在高溫、高壓的條件下，通過(guò)水蒸汽、純氧構(gòu)成的氣化劑與原料煤逆向連續(xù)接觸反應(yīng)，將煤氣化成含氫氣、ー氧化碳、ニ氧化碳、甲烷等成分的氣體，這些氣體經(jīng)冷卻、浄化、轉(zhuǎn)化后，可作為生產(chǎn)化學(xué)品、油品、化肥、城市煤氣等產(chǎn)品的原料氣。目前的碎煤加壓氣化工藝氣化劑由水蒸汽和純氧組成，水蒸汽消耗量大，煤氣廢水多、粗煤氣溫度及煤氣氫碳比高，消耗的能量大，并且ニ氧化碳排放量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種改變氣化劑組分，降低水蒸汽消耗量，降低ニ氧化碳排放量的碎煤加壓氣化方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種碎煤加壓氣化方法，在加壓條件下，通過(guò)氣化劑與原料煤逆向連續(xù)接觸反應(yīng)，將原料煤氣化成粗煤氣，氣化劑由ニ氧化碳、水蒸汽和純氧組成，所述ニ氧化碳、水蒸汽和純氧的重量份比為
O.4_0· 52:3. 2_3· 6:1。所述氣化劑組分ニ氧化碳、水蒸汽和純氧的重量份比為O. 47:3. 4: I。所述氣化反應(yīng)壓カ為3MPa。氣化得到所述粗煤氣各組分體積百分含量為CO 22%_27%、CH4 7%_9%、CO226%-30%、O2 O. 2%-0. 4%、H2 35. 5%-38. 5%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果為本發(fā)明利用CO2替代氣化劑中部分水蒸汽，與原料煤進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到減少水蒸汽消耗，降低煤氣廢水產(chǎn)量、氣化爐產(chǎn)品煤氣溫度及煤氣氫碳比的目的，有效降低系統(tǒng)能量消耗，同時(shí)減少CO2排放。煤的氣化過(guò)程是ー個(gè)復(fù)雜多相物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。主要是煤中的碳與氣化劑，氣化劑與生成物，生成物與生成物，及碳與生成物之間的反應(yīng)。煤氣組成決定于原料種類、氣化劑種類及制氣過(guò)程的條件。在氣化爐中，根據(jù)原料煤的反應(yīng)、變化情況，基本可分為五個(gè)區(qū)域
I、干燥層
氣化爐產(chǎn)生的高溫煤氣將剛加入的原料煤約200°c。此時(shí)煤的表面水分和吸附水分被蒸發(fā)。2、干餾層
在干餾層，煤被上升的煤氣加熱干餾，有部分的H2、CO2, CO、H2O, NH3從煤中脫吸分解出來(lái)。在500 800°C CH4和C2+以上的烴類從煤中逸出，在干餾層，酚、呲啶、萘等有機(jī)物也形成并分解出來(lái)。干餾過(guò)程是吸熱過(guò)程。、
3、氣化層
來(lái)自燃燒層的上升氣體主要含有C02、CO和水蒸汽，在氣化層約850°C的平均溫度下進(jìn)行以下反應(yīng)
a)C+H20=C0+H2-4. 18X28. 3kJ/mol
b)C+2H20=C02+2H2 -4. 18X18. 5kJ/mol
c)C0+H20=C02+H2+4. 18X9. 80kJ/mol
d)C+C02=2C0-4. 18X38. 3kJ/mol
e)C+2H2=CH4+4. 18X20. 9kJ/mol
f)C0+3H2=CH4+H20 -4. 18X49. 3kJ/mol
氣化層的控制反應(yīng)是a，甲烷化反應(yīng)e和反應(yīng)d對(duì)離開氣化層的煤氣組成影響較小。反應(yīng)b，c，f對(duì)煤氣組成的影響更小，對(duì)活性差的煤，其影響可忽略不計(jì)。4、燃燒層
燃燒層主要是通過(guò)碳和氧反應(yīng)為氣化反應(yīng)提供所需的熱量。在燃燒層進(jìn)行下列主要反應(yīng)
a)C+02=C02 +4. 18X97kJ/mol
b)C+1/202=C0 +4. 18X29. 4kJ/mol
上述兩反應(yīng)放出大量的熱，上升的氣化劑被加熱到約1100°C，下降的灰的溫度接近1200。。。5、灰層
由水蒸汽與氧氣組成的氣化劑，由爐篦均勻地在灰渣層中分布，與灰渣換熱，灰渣由約1200°C被冷卻到比氣化劑溫度高約50°C，排入灰鎖。氣化劑被加熱后上升到燃燒層。CO2返爐原理
CO2作為氣化劑入爐后，主要發(fā)生以下反應(yīng)
C+C02=2C0-4. 18 X 38. 3kJ/mol
此反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，可降低產(chǎn)品煤氣的溫度，同時(shí)，增加煤氣中CO的產(chǎn)率。根據(jù)化學(xué)氣相平衡原理，⑶2作為氣化劑入爐后，會(huì)抑制C+2H20=C02+2H2、C0+H20=C02+H2兩個(gè)反應(yīng)，可有效減少水蒸汽用量、降低煤氣氫碳比。入爐CO2氣體指標(biāo)壓カ4. OMPa溫度常溫，純度彡98% ;達(dá)到技術(shù)效果為1、減排 CO2 :減排量單爐2000Nm3/h，約 3929kg/h，滿負(fù)荷時(shí)共計(jì) 10000 Nm3/h，約 19645kg/h。2、節(jié)約水蒸汽節(jié)約量單爐約3929kg/h，滿負(fù)荷共計(jì)約19645kg/h。自低溫甲醇洗解吸的CO2，經(jīng)CO2壓縮機(jī)提壓至4. OMPa后，經(jīng)管道、界區(qū)閥、止逆閥送入氣化劑混合器，與水蒸汽、氧氣一起混合后送入氣化爐參與反應(yīng)。設(shè)置止逆閥的目的是為了防止CO2機(jī)組停機(jī)時(shí)高壓氣體回串，設(shè)置安全閥的目的是為了保證管網(wǎng)、設(shè)備的安全，在氣化爐突然出現(xiàn)故障時(shí)避免超壓損壞設(shè)備及管線。
權(quán)利要求
1.一種碎煤加壓氣化方法，在加壓條件下，通過(guò)氣化劑與原料煤逆向連續(xù)接觸反應(yīng)，將原料煤氣化成粗煤氣，其特征在于氣化劑由ニ氧化碳、水蒸汽和純氧組成，所述ニ氧化碳、水蒸汽和純氧的重量份比為O. 4-0. 52:3. 2-3. 6: I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種碎煤加壓氣化方法，其特征在于所述氣化劑組分ニ氧化碳、水蒸汽和純氧的重量份比為O. 47:3. 4: I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種碎煤加壓氣化方法，其特征在于所述氣化反應(yīng)壓カ為 3MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種碎煤加壓氣化方法，其特征在于氣化得到所述 粗煤氣各組分體積百分含量為 CO 22%-27%、CH4 7%-9%、CO2 26%_30%、O2 O. 2%-0. 4%、H235. 5%-38. 5%ο
全文摘要
本發(fā)明一種碎煤加壓氣化方法屬于加壓連續(xù)氣化技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的技術(shù)問(wèn)題為提供了一種改變氣化劑組分，降低水蒸汽消耗量，降低二氧化碳排放量的碎煤加壓氣化方法；所采用的技術(shù)方案為氣化劑由二氧化碳、水蒸汽和純氧組成，所述二氧化碳、水蒸汽和純氧的重量份比為0.4-0.52:3.2-3.6:1；本發(fā)明利用CO2替代氣化劑中部分水蒸汽，與原料煤進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到減少水蒸汽消耗，降低煤氣廢水產(chǎn)量、氣化爐產(chǎn)品煤氣溫度及煤氣氫碳比的目的，有效降低系統(tǒng)能量消耗，同時(shí)減少CO2排放。
文檔編號(hào)C10J3/60GK102643672SQ20121011434
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者余軒, 馮永發(fā), 劉俊義, 劉斌, 劉海文, 孫德良, 李亮, 王海貝, 隋競(jìng), 馬軍祥 申請(qǐng)人:山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司