[发明专利]一种煤热解气化工艺耦合装置及其方法

说明书

本发明涉及煤热解领域，公开了一种煤热解气化工艺耦合装置及其方法。所述煤热解气化工艺耦合方法包括：热解和气化步骤，将含煤原料与气化剂进行气化反应以生成高温合成气和灰渣，再将至少部分灰渣作为热载体使干燥煤进行热解反应得到半焦和渣以及热解气，全部所述半焦和渣作为所述含煤原料进行气化反应。本发明提供的装置和方法耦合了原料分级中的气化‑热解过程，充分利用了气化余热，有效解决了现有的煤炭综合利用率低、煤热解能耗高且气化热能得不到有效利用的问题，极具工业应用前景。

技术领域

本发明涉及煤热解领域，具体地，涉及一种煤热解气化工艺耦合装置和煤热解气化工艺耦合方法。

背景技术

我国是贫油、少气、煤炭资源相对丰富的国家，但煤炭利用一直处于一种单一发展煤炭生产、不注重煤炭综合利用的不合理产业布局，电力、化工和其他行业在技术工艺、设备设施上的不足以及产品结构上的不合理，致使我国的单位产值能耗是发达国家的3-4倍。随着煤炭消耗的增加，面临的环境问题越来越多。另外，我国对原油和天然气的依存度也逐年增加。因此，寻求消耗资源少、能源转化效率高、油气收率高的煤炭综合利用路线，对我国能源战略具有重要意义。

CN103160296B公开了一种煤化工热解气化耦合一体化多联产系统，其包括备煤单元、热解气化耦合系统A和多联产系统B；所述热解气化耦合系统A包括耦合于一体的热解单元和气化单元，热解单元包括原料入口、净化煤气出口、净化焦油出口和半焦出口，气化单元包括净化气出口单元、灰渣出口和气化剂入口；备煤单元与热解单元原煤入口连通；所述多联产系统B包括与热解单元净化煤气出口连接的净化煤气分离单元，与热解单元净化焦油出口连接的净化焦油分离单元，分别与气化单元净化气出口连接的化工产品合成单元和IGCC单元；净化焦油分离单元依次连接有煤焦油加氢精制单元和油品分离单元。当采用所述系统进行煤化工热解气化耦合一体化多联产时，煤经洗涤筛分、干燥后送入热解气化炉热解段中，在500-800℃进行热解反应得到荒煤气和热解半焦，热解半焦经半焦分流器分流，一部分送入熄焦钝化设备直接用作半焦原料，另一部分热解半焦与气化剂一起送入热解气化炉气化段，在800-1300℃进行半焦气化反应，生成的气化气作为热载体为热解炉提供热量。该煤化工热解气化耦合一体化多联产系统及工艺能够将煤炭热解气化与油、气、化、电、热的生产过程进行有机结合，实现物质转化和能量转化的集成，达到煤炭资源分级利用、价值提升、利用效率和经济效益的最大化，提高能源利用效率。然而，整个工艺仍有以下技术缺陷有待改进：(1)原料煤的热解和气化在一个装置热解气化炉中完成，但热解过程通常在低压或常压下有利于煤中挥发分的析出，而气化通常在高压下气化效果更高，因此热解和气化在一个装置中完成会使得整体工艺效率降低；(2)采用气化气作为热载体进行热解会造成气化气中夹杂大量的粉尘，使得后续气化气除尘难度极大，并且由于气化气产量较大，从而会造成后续气体净化、气液分离设备投资成本增加。

CN103980948A公开了一种粉煤热解和气化的方法，通过气流床粉煤热解和气流床半焦气化集成回收半焦高温气化的合成气显热。具体地，全部的粉煤进入气流床粉煤热解炉，粉煤热解生产的焦油在高温下进一步热解生产低分子碳氢化合物(如甲烷)和焦炭；粉煤热解生成的半焦进入气流床气化炉生成高温合成气。该方法生成的合成气中富含甲烷(甲烷含量为2-15体积％)、焦油含量低(低于10ppm)、装置冷煤气效率高(大于80％)、原料适应性广，可应用于煤制天然气和燃气等领域。然而，该方法除了具有与CN103160296B公开的系统及工艺相同的缺陷之外，还对粉煤粒度有严格要求(小于100微米)，因此需要更高的磨煤能耗，对煤种有一定的局限性，不适用于对低阶煤进行热解和气化。