本發(fā)明涉及到煤化工，具體指一種煤分級利用方法。
背景技術(shù)：
：煤直接加氫工藝過程主要包括煤的破碎與干燥、煤漿制備、加氫液化、固液分離、氣體凈化、液體產(chǎn)品分餾和精制以及制氫等部分。主要流程為：在高溫高壓下，高濃度煤漿中的煤發(fā)生熱解，在催化劑作用下進行加氫和分解，最終成為穩(wěn)定的液體分子。液化過程中，將煤、催化劑和循環(huán)油制成的煤漿，與制得的氫氣混合送入反應(yīng)器。在液化反應(yīng)器內(nèi)，煤首先發(fā)生熱解反應(yīng)，生成自由基“碎片”，不穩(wěn)定的自由基“碎片”再與氫在催化劑存在條件下結(jié)合，形成分子量比煤低得多的初級加氫產(chǎn)物。出反應(yīng)器的產(chǎn)物構(gòu)成十分復(fù)雜，包括氣、液、固三相。氣相的主要成分是氫氣，分離后循環(huán)返回反應(yīng)器重新參加反應(yīng)；固相為未反應(yīng)的煤、礦物質(zhì)及催化劑；液相則為輕油(粗汽油)、中油等餾份油及重油。液相餾份油經(jīng)提質(zhì)加工(如加氫精制、加氫裂化和重整等)得到合格的汽油、柴油和航空煤油等產(chǎn)品。重質(zhì)的液固淤漿經(jīng)進一步分離得到重油和殘渣，重油作為循環(huán)溶劑用于煤漿制備?，F(xiàn)有的煤直接液化技術(shù)中，反應(yīng)器反應(yīng)壓力高達17MPa-30Mpa，氫耗量高達6％-10％，流程復(fù)雜，投資成本高。工藝過程中不僅要補充大量新氫，還需要循環(huán)油作供氫溶劑，裝置生產(chǎn)能力降低，出液化反應(yīng)器的產(chǎn)物組成復(fù)雜，固液兩相分離困難，產(chǎn)油率低。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種集煤制氫和煤加氫一體化、無需配套煤制氫裝置且反應(yīng)條件溫和、氫耗量小、產(chǎn)油率高的煤分級利用方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：該煤分級利用方法，其特征在于包括下述步驟：煤粉進入旋風(fēng)反應(yīng)器內(nèi)，與來自輸送管道的溫度為1000～1700℃，壓力為1～9MPa的混合氣進行熱沖擊，在600～1500℃、1～9MPa進行反應(yīng)，生成油氣和煤焦；所述合成氣中氫氣含量與干基煤粉的質(zhì)量比為4～10％；所述煤焦從所述旋風(fēng)分離器的底部出口排出，氣相輸送至氣化噴嘴，經(jīng)由所述氣化噴嘴進入氣化室內(nèi)；煤焦在所述氣化室內(nèi)與氧氣和蒸汽反應(yīng)，生成含氫氣體；含氫氣體從所述氣化室的頂部出口進入所述輸送管道內(nèi)，與來自變換裝置的合成氣混合形成所述混合氣；控制所述氣化室內(nèi)反應(yīng)溫度1000～1700℃，反應(yīng)壓力1～9MPa；所述油氣從所述旋風(fēng)反應(yīng)器的頂部出口排出，過濾出油氣中的細灰，回收熱量后進入油氣分離裝置，分離出成品油和以CO為主要成分的分離氣；所述分離氣分為兩股，其中第一股送去磨煤裝置7作為燃料氣干燥煤粉，第二股送去CO變換裝置，與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣后送去所述通道與合成氣混合。所述煤焦從所述旋風(fēng)分離器的底部出口按煤焦輸送方向依次連接第一管道、放料罐、第二管道、給料罐和連接所述氣化噴嘴的第三管道；所述第一管道和所述第二管道上分別設(shè)有第一控制閥和第二控制閥；所述放料罐、給料罐和所述第三管道均連接輸送氣源；控制所述放料罐內(nèi)壓力比所述氣化室內(nèi)的壓力高0.4～1.2MPa。所述氣化室為水冷壁結(jié)構(gòu)；所述油氣與鍋爐水換熱后，鍋爐水進入所述水冷壁，吸收氣化室的反應(yīng)熱后送至汽包進行水汽分離，生成的蒸汽一部分通過所述氣化噴嘴送回所述氣化室，剩余的部分送至界外。所述細灰返回所述磨煤裝置。所述第二股分離氣占總分離氣的2～8v％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供是煤分級利用方法，煤首先在高溫條件下熱解產(chǎn)出揮發(fā)份，揮發(fā)份在高溫臨氫條件下反應(yīng)產(chǎn)出油氣；熱解出的煤焦通過氣相輸送進入氣化室燃燒，為熱解反應(yīng)提供熱量和氫；油氣分離出的含有CO的廢氣一部分為磨煤單元提供燃料氣，一部分進行變換反應(yīng)為系統(tǒng)提供氫源；本發(fā)明實現(xiàn)了煤制氫和煤加氫的一體化，無需配套煤制氫裝置；且反應(yīng)條件溫和，不需要外供氫源，產(chǎn)油率高。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖1所示，該煤分級利用方法包括下述步驟：原料煤進入磨煤裝置7進行干燥和研磨，得到含水量小于2％、粒徑在100um以下的煤粉。干燥所需的燃料氣來自油氣分離單元分離出的部分含CO分離氣；油氣分離器51分離出的細灰也進入磨煤裝置進一步利用。煤粉通過煤粉噴嘴進入旋風(fēng)式反應(yīng)器1，與來自輸送管道2的溫度為1500℃、主要成分為H2、CO、H2O和CO2的含氫氣體進行熱沖擊，在1300℃、3.8MPa臨氫條件下發(fā)生熱解反應(yīng)，生成油氣和煤焦。含氫氣體中氫氣占干基煤粉的質(zhì)量比為4～10％。其中油氣通過油氣出口離開，煤焦落入旋風(fēng)反應(yīng)器1下部暫存。當旋風(fēng)式反應(yīng)器下部的煤焦儲存到焦放料罐容積的85％左右后，將放料罐84泄壓至與旋風(fēng)式反應(yīng)器壓力相同，打開第一閥門86將煤焦排放至放料罐84，放料完畢后關(guān)閉第一閥門86。然后用氮氣或二氧化碳向放料罐84內(nèi)充壓至與給料罐85內(nèi)壓力相同；打開第二閥門87，煤焦進入給料罐85。給料罐85內(nèi)的煤焦通過惰性輸送氣氣相輸送至氣化燒嘴4，控制給料罐85內(nèi)壓力比氣化室3內(nèi)的壓力高0.8MPa。放料罐下部、給料罐下部和輸焦管線均連接氣體輸入裝置(圖中未示出)。氣化噴嘴4包括本體，本體上由內(nèi)而外依次設(shè)有燃料通道42、氧氣通道43、蒸汽通道44和第一冷卻通道45；燃料通道42與氧氣通道43之間的隔層46采用耐磨材料制備。煤焦在氣化室3內(nèi)與氧氣、蒸汽反應(yīng)，在1500℃、4MPa下生成以CO+H2為主要組分的含氫氣體。反應(yīng)產(chǎn)生的熔融態(tài)灰渣則依靠重力經(jīng)下降管31進入到渣冷卻室32，下降管深入到液面以下。激冷水通過激冷水入口進入激冷裝置33對下降管31進行保護，同時維持激冷室的溫度在250～300℃。激冷后的固態(tài)渣則由渣出口34排出裝置。氣化反應(yīng)生成的含氫氣體與來自變換裝置6的合成氣在輸送管道2中匯合，提高氫氣含量，得到混合氣，混合氣進入旋風(fēng)式反應(yīng)器，為煤的熱解提供能量和氫，進入旋風(fēng)式反應(yīng)器1的合成氣中氫氣占干基煤粉的質(zhì)量比為5.5％。氣化室3為水冷壁結(jié)構(gòu)，鍋爐水經(jīng)過油氣換熱器53加熱后，進入水冷壁。出水冷壁的汽水混合物進入汽包分離9，分離出蒸汽8t/h，其中3t/h送至氣化噴嘴4返回氣化室3，作為氣化蒸汽使用，剩余部分送出界區(qū)。從油氣出口出來的粗油氣進入油氣分離器51，分離出的細灰進入磨煤裝置7進一步利用，分離出油氣經(jīng)過油氣換熱器53與鍋爐水換熱回收熱量后進入油氣分離裝置52，分離出成品油品和主要成分為CO的分離氣。分離氣分為兩股，占總量8v％的第一股進入磨煤裝置7，用作干燥煤粉的燃料氣。剩余的分離氣進入變換裝置6，溫度200～420℃，壓力為3.7MPa下發(fā)生變換反應(yīng)CO+H2O＝CO2+H2，將95％以上的CO轉(zhuǎn)化為氫氣，生成的合成氣送至輸送管道2。根據(jù)原料煤的含水量，調(diào)節(jié)進入變換裝置和磨煤裝置的分離氣的比例，調(diào)控整個工藝系統(tǒng)的氫氣平衡，以達到能量的最大利用。將本實施例的水耗、氫耗以及CO2排放與現(xiàn)有技術(shù)相比較，結(jié)果見表1。表1煤炭直接液化煤炭間接液化煤炭干餾實施例項目水耗2.5噸/噸標煤2.75噸/噸標煤0.15t/t進料煤0.15t/t進料煤CO2排放5～6噸/噸油品5噸/噸油品---0.05噸/噸油品氫耗制氫裝置制氫裝置----不需外加氫氣當前第1頁1 2 3