[发明专利]用无烟煤富氧空气加压连续气化制备氨合成气的方法

说明书

技术领域

本发明用无烟煤富氧空气加压连续气化制备氨合成气的方法涉及一种无烟煤气化的方法，特别是涉及一种采用富氧空气加压连续气化制备氨合成气的方法。 

背景技术

我国2011年以煤为原料生产合成氨5068.7万吨，其中采用20世纪30年代常压间歇技术生产的合成氨能力占约65%，该工艺存在的主要的缺点：

1、要求硫含量低、活性高、灰熔点高、热稳定性好、机械强度高、结渣性弱、25-75mm的无烟块煤或焦炭。因此原料煤局限性很强，煤的利用率很低，25-75mm的成块率仅15%。每吨价格高达1200元以上，大部分企业处于亏损或亏损的边缘。

2、常压气化制得煤气无压，而氨合成要求压力很高15-30Mpa，因此，压缩功大大增加，与4MPa气化比每吨氨耗电多300kW。并且常压气化的气化强度很低，需要的气化炉数量多4倍以上。

3、传统的间隙气化，吹风阶段燃烧过程消耗的煤约占40%，产生的吹风气经废热能回收后全部排入大气，煤中40%的硫以SO₂，氮NO_x形式排入大气。以晋城无烟煤为例，低硫煤平均硫含量0.8%，氮0.7%左右，则每年向大气排放SO₂80万吨，一定量NO_x。由此可见，对大气造成严重污染。

4、能耗高，吹风效率仅39%，冷煤气效率62%，蒸汽分解率50%，即使将含炭15-20%，含水30%以上的灰渣，含碳50%的造气灰飞送锅炉烧，其热值比煤矸石还低，利用价值有限。

我国有丰富的无烟煤资源，由于煤质特征：硫含量0.5-3%、灰含量较高达18-24%、灰熔点1400℃-1500℃、可磨性指数35左右的煤特难磨、煤活性较差，不宜用于气流床、流化床气化工艺。只有碎煤加压纯氧气化较为适合，但氧耗高、蒸汽分解率低小于35-38%，650-700℃的高温煤气经水洗涤至206℃进入废热锅炉，生产0.6Mpa低压饱和蒸汽，降低能的利用率。蒸汽消耗大、蒸汽分解率低，废水量大、消耗高、成本高、投资大，限制该工艺推广应用。由于一些地区，年终完不成国家下达的节能指标 ，被迫将固定床间歇气化这类工厂关闭。因此国家已明文规定，不容许采用固定床间歇气化工艺技术建设新厂，并要求对这些老厂加速改造或淘汰。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种采用富氧空气和饱和蒸汽为气化剂，连续加压气化小块径无烟煤的氨合成气制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：用无烟煤富氧空气加压连续气化制备氨合成气的方法，按照以下步骤进行：

第一步，气化剂预热

将纯氧和空气混合压缩为富氧空气，再将所述富氧空气与饱和蒸汽混合，预热至490-510℃，得到气化剂；所述富氧空气的含氧量为45%-55%；

第二步，无烟煤气化

将无烟煤加入气化炉后通入所述气化剂进行气化，气化反应中所述富氧空气每立方米气化0.75-0.9kg的无烟煤，气化反应产生粗煤气；所述气化反应压力为4.0Mpa；

第三步，粗煤气除尘降温

所述粗煤气经除尘和梯度降温工艺后得到175-190℃的氨合成粗煤气，所述氨合成粗煤气所含的饱和蒸汽满足变换条件。

所述无烟煤为5-40mm、硫含量0.5-3%、灰含量18-24%、灰熔点1400℃-1500℃、可磨性指数32-50的无烟煤。

所述气化剂中饱和蒸汽与单质氧的重量份比为2-2.2:1。

所述粗煤气温度为650-700℃，所述粗煤气各组分体积百分比为CO 26%-28%、CO₂ 18%-20%、H₂ 34%-36%、CH₄ 2%-3%、N₂ 18%-20%和S 0.3%-1%。

第三步粗煤气除尘降温的除尘和梯度降温工艺为将所述粗煤气通入高温旋风分离器分离煤尘后，再通入废热锅炉降温至230-260℃，得到一次降温粗煤气，同时产生4.8Mpa的高压饱和蒸汽，所述高压饱和蒸汽用于与所述富氧空气混合；所述一次降温粗煤气经过文丘里除尘器再次除尘后，进入洗涤塔除尘降温至206℃，最后进入低压废热锅炉二次降温得到175-190℃的氨合成气，同时产生0.6Mpa低压蒸汽。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。