[发明专利]一种碎煤加压气化方法

说明书

技术领域

本发明一种碎煤加压气化方法属于加压连续气化技术领域。

背景技术

碎煤加压气化工艺技术主要采用移动床碎煤加压气化法，即在高温、高压的条件下，通过水蒸汽、纯氧构成的气化剂与原料煤逆向连续接触反应，将煤气化成含氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等成分的气体，这些气体经冷却、净化、转化后，可作为生产化学品、油品、化肥、城市煤气等产品的原料气。

目前的碎煤加压气化工艺气化剂由水蒸汽和纯氧组成，水蒸汽消耗量大，煤气废水多、粗煤气温度及煤气氢碳比高，消耗的能量大，并且二氧化碳排放量大。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种改变气化剂组分，降低水蒸汽消耗量，降低二氧化碳排放量的碎煤加压气化方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种碎煤加压气化方法，在加压条件下，通过气化剂与原料煤逆向连续接触反应，将原料煤气化成粗煤气，气化剂由二氧化碳、水蒸汽和纯氧组成，所述二氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为0.4-0.52:3.2-3.6:1。

所述气化剂组分二氧化碳、水蒸汽和纯氧的重量份比为0.47:3.4:1。

所述气化反应压力为3MPa。

气化得到所述粗煤气各组分体积百分含量为CO 22%-27%、CH₄ 7%-9%、CO₂ 26%-30%、O₂ 0.2%-0.4%、H₂ 35.5%-38.5%。

本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明利用CO₂替代气化剂中部分水蒸汽，与原料煤进行反应，达到减少水蒸汽消耗，降低煤气废水产量、气化炉产品煤气温度及煤气氢碳比的目的，有效降低系统能量消耗，同时减少CO₂排放。

煤的气化过程是一个复杂多相物理化学反应过程。主要是煤中的碳与气化剂，气化剂与生成物，生成物与生成物，及碳与生成物之间的反应。煤气组成决定于原料种类、气化剂种类及制气过程的条件。

在气化炉中，根据原料煤的反应、变化情况，基本可分为五个区域：

1、干燥层

气化炉产生的高温煤气将刚加入的原料煤约200℃。此时煤的表面水分和吸附水分被蒸发。

2、干馏层

在干馏层，煤被上升的煤气加热干馏，有部分的H₂、CO₂、CO、H₂O、NH₃从煤中脱吸分解出来。在500～800℃CH₄和C₂⁺以上的烃类从煤中逸出，在干馏层，酚、呲啶、萘等有机物也形成并分解出来。干馏过程是吸热过程。

3、气化层

来自燃烧层的上升气体主要含有CO₂、CO和水蒸汽，在气化层约850℃的平均温度下进行以下反应：

a)  C+H₂O=CO+H₂         -4.18×28.3kJ/mol

b)  C+2H₂O=CO₂+2H₂      -4.18×18.5kJ/mol

c)  CO+H₂O=CO₂+H₂       +4.18×9.80kJ/mol

d)  C+CO₂=2CO          -4.18×38.3kJ/mol

e)  C+2H₂=CH₄           +4.18×20.9kJ/mol

f)  CO+3H₂=CH₄+H₂O      -4.18×49.3kJ/mol

气化层的控制反应是a，甲烷化反应e和反应d对离开气化层的煤气组成影响较小。反应b，c，f对煤气组成的影响更小，对活性差的煤，其影响可忽略不计。

4、燃烧层

燃烧层主要是通过碳和氧反应为气化反应提供所需的热量。

在燃烧层进行下列主要反应：

a)  C+O₂=CO₂      +4.18×97kJ/mol