[发明专利]一种基于低阶煤梯级利用的煤热解化学链气化耦合工艺

摘要

一种基于低阶煤梯级利用的煤热解化学链气化耦合工艺，煤热解得到煤焦油、煤气和半焦，半焦用于以制合成气为目的化学链气化工艺。化学链气化工艺以Fe₂O₃作为载氧体与气化反应器中的半焦反应，得到以CO和H₂为主的合成气以及FeO/Fe为主的铁氧化物。铁氧化物作为煤热解的固体热载体进入到煤热解反应器生成对应的热解产物。经分离后的FeO/Fe与气化反应器中的FeO/Fe重新进入载氧体再生反应器与空气发生氧化还原反应，得到高价态的铁氧化物Fe₂O₃同时放热。铁氧化物在各反应器中的物料循环实现各操作单元的热量传递，煤热解与化学链气化的有机耦合提高煤炭的利用效率，降低能耗，实现低阶煤的梯级利用。

主权项

1.一种基于低阶煤梯级利用的煤热解化学链气化耦合工艺，其特征在于，所述的煤热解化学链气化耦合工艺包括热解反应系统，半焦气化的气化反应系统，载氧体氧化的载氧体再生反应系统，对原料进行破碎、筛分、干燥的原料预处理系统以及对产物进行分离、冷凝的产品处理系统；1)原料煤在破碎筛分装置中破碎、筛分至所需的粒度，并经预热干燥后，进入热解反应系统与来自气化反应系统中以FeO/Fe为主的低价态铁氧化物混合，发生热解反应，热解反应温度为400℃～600℃；其中，铁氧化物作为煤热解反应系统中的固体热载体，为煤热解提供反应所需热量，提高能量利用率；在热解反应系统中，主要发生如下反应：煤→半焦+荒煤气；热解产生的半焦进入气化反应系统，生成的荒煤气经过换热器冷凝处理后得到液相产物和煤热解气，液相产物经分离后得到酚废水和焦油，其中煤热解气和酚废水作为气化反应系统的气化介质；2)热解反应系统中生成的半焦进入到气化反应系统与来自载氧体再生反应系统中以Fe₂O₃为主的高价态铁氧化物混合，发生气化反应，气化反应温度为750℃～950℃；来自载氧体再生反应系统中的铁氧化物温度作为气化反应系统提供反应所需热量，提高能量利用率；压缩的煤热解气作为流化介质并参与反应，主要发生如下反应：煤热解气CO、H₂、CH₄：CO,H₂,CH₄+Fe₂O₃→Fe+FeO+CO₂+H₂O焦炭颗粒还原：C+CO₂,H₂O→CO+H₂气化反应系统中生成的以FeO/Fe为主的低价态铁氧化物进入到载氧体再生反应系统中重新被氧化，产生的以CO和H₂为主的合成气，部分还作为气化反应系统中的流化介质，来加强流化床气化反应系统的还原气氛；在获得煤焦油、合成气同时还调节气化反应系统中合成气的循环量、煤/载氧体比操作参数使Fe₂O₃被还原成Fe，以此来制备海绵铁；3)来自气化反应系统和热解反应系统中以FeO/Fe为主的低价态铁氧化物进入到载氧体再生反应系统中，通过控制压缩空气的进料量使得低价态的铁氧化物被完全氧化成Fe₂O₃并放出大量热；载氧体再生反应系统反应温度900℃～1100℃；氧化后得到的高价态铁氧化物又进入到气化反应系统，进行下一个循环。