一種干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法，其所述方法是將粒度≤80目的碳酸鹽補(bǔ)碳原料按比例加入至入爐煤中混合后裝入干餾爐加熱，然后經(jīng)熄焦降至常溫，再經(jīng)篩分即為固體清潔燃料；生成的CO2和CO氣體直接進(jìn)入干餾煤氣中，與過(guò)剩的H2氣匹配，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)碳的目的。本發(fā)明方法直接將碳酸鹽類(lèi)礦物加到干餾入爐煤中，利用其熱分解所產(chǎn)生的CO2和CO氣體為干餾煤氣補(bǔ)碳。具有原料來(lái)源豐富、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資省、補(bǔ)碳成本低、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于高、中溫干餾煤氣的綜合利用項(xiàng)目。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種干餾煤氣制甲醇合成氣的方法，進(jìn)一步地是直接將碳酸鹽類(lèi)礦物加到干餾入爐煤中，利用其熱分解所產(chǎn)生的CO2和CO氣體為干餾煤氣補(bǔ)碳的一種干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭燃燒是我國(guó)目前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間獲取能源的主要方式，大量煤炭的直接燃燒，導(dǎo)致我國(guó)大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，霧霾天氣頻發(fā)，同時(shí)未有效利用煤中化學(xué)品，浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致過(guò)程經(jīng)濟(jì)性差。因此對(duì)燃用煤炭實(shí)施干餾(拔頭)，充分回收煤中所含化學(xué)品，已在業(yè)內(nèi)高效梯級(jí)利用煤炭方面形成廣泛共識(shí)。
[0003]煤炭干餾氣經(jīng)化產(chǎn)回收后，主要成分為H2、CH4, CO、CO2, N2, CmHn等，經(jīng)深度凈化、烷烴轉(zhuǎn)化等工序可用于生產(chǎn)甲醇合成氣，從而提高干餾煤氣的附加值，使干餾煤氣得以有效利用。但是無(wú)論是高溫干餾煤氣，還是中溫干餾煤氣，均存在H2含量過(guò)剩，氫碳比不符合甲醇合成氣的摩爾比要求。現(xiàn)有高溫干餾技術(shù)如冶金焦生產(chǎn)，其干餾煤氣中H2含量達(dá)50%以上，碳含量約10%，氫碳比高達(dá)5以上；現(xiàn)有中溫干餾技術(shù)如蘭炭(中溫)生產(chǎn)，其干餾煤氣中H2含量達(dá)40%以上，氫碳比達(dá)3.5以上。
[0004]欲將過(guò)剩氫氣完全反應(yīng)必須對(duì)干餾煤氣補(bǔ)碳。通常采用煤炭氣化補(bǔ)碳，為降低甲醇合成氣中的含氮量，需空分制純氧作為氣化劑。如現(xiàn)有固定床純氧煤氣化補(bǔ)碳技術(shù)，以焦炭或無(wú)煙煤為原料，純氧、CO2或水蒸汽為氣化劑，需配套純氧生產(chǎn)裝置和變壓吸附(PSA)裝置；再如規(guī)模較大的德士古粉煤氣化技術(shù)，單臺(tái)爐投資達(dá)數(shù)億元，并需配較大的空分裝置，原料煤要求很高。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)工藝復(fù)雜，一次性投資很大，較難在我國(guó)煤干餾企業(yè)推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的具體技術(shù)問(wèn)題是以碳酸鹽礦物作為補(bǔ)碳原料，直接添加到干餾入爐煤中，通過(guò)熱分解對(duì)甲醇合成氣進(jìn)行補(bǔ)碳，其目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、投資少且成本低的干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008]一種干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法，其所述方法是按下列步驟進(jìn)行:
⑴確定入爐煤的質(zhì)量指標(biāo)為=FCd≥50%, Vadf≥25%，Ad ≤ 25%，St，d < 1.5% ；
⑵確定碳酸鹽補(bǔ)碳原料的燒損率、入爐煤的產(chǎn)氣率及原干餾煤氣的組成；
⑶將干燥的碳酸鹽補(bǔ)碳原料經(jīng)粗破、干式研磨，使礦粉粒度<80目；
⑷研磨好的碳酸鹽補(bǔ)碳原料加入至入爐煤中混合均勻，得到混合爐料，將混合爐料裝入干餾爐；
中溫干餾，碳酸鹽補(bǔ)碳原料加入量為入爐煤量的3~20wt% ；
高溫干餾，碳酸鹽補(bǔ)碳原料加入量則為入爐煤量的5~25wt% ；(5)將干餾爐中的混合爐料隔絕空氣加熱，通過(guò)熱分解與過(guò)剩的H2氣進(jìn)行匹配；
中溫干餾，持續(xù)加熱6~12h，爐料中心溫度逐漸升至700~900°C ；
高溫干餾，，持續(xù)加熱12~24h，爐料中心溫度逐漸升至900~1100°C ；
然后將紅熱的爐料出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分后，即為固體清潔燃料；
(6)干餾爐加熱過(guò)程溢出的荒干餾煤氣，經(jīng)除焦油、濕法脫硫、洗氨、洗苯的化產(chǎn)回收工序后，即為補(bǔ)碳后的凈干懼煤氣，其焦油≤0.02g/m3、H2S≤0.2g/m\ NH3≤0.05g/m3、苯≤4g/m3；
⑴補(bǔ)碳后的凈干餾煤氣再經(jīng)預(yù)處理、粗脫硫、精脫硫的深度凈化工序，總硫< 0.1ppm ；
(8)經(jīng)烷烴轉(zhuǎn)化工序，將CH4、CmHn轉(zhuǎn)化為合成氣，即為甲醇合成氣，其有效組分為(H2+CO) ；CH4≤0.4% ;所得氣體碳元素的氫碳比為:
R= (H2-CO2) / (C0+C02) =2.0 ~2.2，
進(jìn)一步地，附加技術(shù)方案如下。
[0009]所述碳酸鹽補(bǔ)碳原料的加入量是是按下列公式計(jì)算的:
【權(quán)利要求】
1.一種干餾煤氣制甲醇合成氣的補(bǔ)碳方法，其所述方法按下列步驟進(jìn)行: ⑴確定入爐煤的質(zhì)量指標(biāo)為=FCd≥50%, Vadf≥25%，Ad≤ 25%，St，d < 1.5% ； ⑵確定碳酸鹽補(bǔ)碳原料的燒損率、入爐煤的產(chǎn)氣率及原干餾煤氣的組成； ⑶將干燥的碳酸鹽補(bǔ)碳原料經(jīng)粗破、干式研磨，使礦粉粒度<80目； ⑷研磨好的碳酸鹽補(bǔ)碳原料加入至入爐煤中混合均勻，得到混合爐料，將混合爐料裝入干餾爐； 中溫干餾，碳酸鹽補(bǔ)碳原料加入量為入爐煤量的3~20wt% ； 高溫干餾，碳酸鹽補(bǔ)碳原料加入量則為入爐煤量的5~25wt% ； (5)將干餾爐中的混合爐料隔絕空氣加熱，通過(guò)熱分解與過(guò)剩的H2氣匹配進(jìn)行補(bǔ)碳； 中溫干餾，持續(xù)加熱6~12h，爐料中心溫度逐漸升至700~900°C ； 高溫干餾，，持續(xù)加熱12~24h，爐料中心溫度逐漸升至900~1100°C ； 然后將紅熱的爐料出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分后，即為固體清潔燃料； (6)干餾爐加熱過(guò)程溢出的荒干餾煤氣，經(jīng)除焦油、濕法脫硫、洗氨、洗苯的化產(chǎn)回收工序后，即為補(bǔ)碳后的凈干懼煤氣，其焦油< 0.02g/m3、H2S ( 0.2g/m\ NH3 ( 0.05g/m3、苯(4g/m3； ⑴補(bǔ)碳后的凈干餾煤氣再經(jīng)預(yù)處理、粗脫硫、精脫硫的深度凈化工序，總硫< 0.1ppm ； (8)經(jīng)烷烴轉(zhuǎn)化工序，將CH4、CmHn轉(zhuǎn)化為合成氣，即為甲醇合成氣，其有效組分為(H2+CO) ；CH4 ( 0.4% ;所得氣體碳元素的氫碳比為:
R= (H2-CO2) / (C0+C02) =2.0 ~2.2。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述碳酸鹽補(bǔ)碳原料的加入量是按下列公式計(jì)算的:

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其所述碳酸鹽補(bǔ)碳原料是石灰石、白云石、菱鐵礦和菱鎂礦中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其所述石灰石、白云石、菱鐵礦和菱鎂礦中的陰離子是[CO3]2_，陽(yáng)離子是 Ca2+、Mg2+ 或 Fe2+。
5.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)碳方法，其所述固體清潔燃料的金屬氧化物含量是2~18wt% ;質(zhì)量指標(biāo)是:FCd ≥ 65%, Vadf ≤ 6%, Ad≤35%, St，d < 1.0%。
6.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)碳方法，其所述甲醇合成氣的主要成分是H2和CO，余量為CO2、N2 和 CH4。
【文檔編號(hào)】C10B57/18GK103881742SQ201410138783
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】劉守軍, 杜文廣, 張智聰, 上官炬, 楊頌 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)