低阶煤分级利用多联产系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低阶煤分级利用多联产系统，包括原料煤热解干馏系统和气流床干粉气化系统，所述的热解干馏系统将高水/高灰低阶煤进行热解干馏处理，获得荒煤气、焦油和半焦，并通过煤焦油加氢获得油品，荒煤气经过净化处理获得煤气，半焦送气流床气化。所述的气流床气化采用干粉进料，将半焦研磨后以粉体形式进料，气化后合成气经过净化和变换，获得煤焦油加氢所需氢气，以及化工合成用的合成气。本实用新型专利技术具有运行稳定可靠、易于大型化放大、环保节能等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种低阶煤分级利用多联产系统，属于能源清洁利用

技术介绍
低阶煤主要具有高水分或高挥发分的物质特征，因此低阶煤热值较低，典型煤种为褐煤，如我国西南地区和内蒙地区储量较为丰富，总量占全国已探明储量的50%以上。我国富煤少油缺气，如何高效利用低阶煤成为当今洁净煤技术重大课题。无论是燃烧发电，还是现代煤化工利用，都因为其高水、高灰和低热值三大特征使综合利用效率极低，而且因为高灰和高水分使常规技术遇到一定的操作障碍。褐煤燃烧发电通常采用循环流化床锅炉技术，而相比于煤粉锅炉，循环流化床锅炉参数等级低、负荷低和操作稳定性差等问题使大量低阶煤得不到有效利用。而现代煤化工技术以煤气化为技术龙头，通过气化得到化工合成所需的一级原料CO和H2，但是煤气化技术发展至今，尚未形成成熟大规模商业化低阶煤气化技术，尤其是目前使用最为普遍的气流床气化技术，由于高水分褐煤无法制得高浓度煤浆，使水煤浆气化效率极低而无法工业化应用。当采用干煤粉气化时，低阶煤大量的外水需要彻底脱除才能满足干煤粉加压密相输送时，干煤粉气流床气化技术经济性大大下降。另外，由于低阶煤的基础特征，也导致其机械强度较低，在固定床气化过程容易粉末化，严重影响固定床气化操作稳定性。国内目前大量使用褐煤热解和褐煤干馏等技术进行褐煤制油和制气，但由于热解干馏技术通常在较低温度下进行(<1000℃)，因此，低阶煤的转化率较低，富产大量半焦和含碳量较高的灰渣，该部分产物经济价值较低，无法作为建筑水泥原材料，大多通过小型锅炉再燃烧使用，利用效率极低，而且造成二次环境污染。<br>因此，开发一种高效利用低阶煤技术，成为解决我国当下能源安全问题的重大技术课题，提高低阶煤在总耗煤量中占比，为我国煤炭资源高效清洁利用提供技术保障。
技术实现思路
本技术的目的是解决低阶煤的分级高效综合利用问题，同时富产多种具有较高经济价值的产品，主要解决高水高灰褐煤等低阶煤经济性脱水和半焦综合利用来实现高效清洁转化，实现多联产的目标。为了达到上述目的，本技术提供了分级综合利用工艺，其特征在于，包括热解干馏前处理工艺和高效气流床气化工艺两个部分，第一部分热解干馏工艺主要实现低阶煤脱水和部分挥发分脱除，煤焦油经后处理加氢后得到工业油品，处理后的原煤几乎不含水分，类似于半焦；第二部分气流床气化工艺主要将第一部分工艺得到的半焦进行高温高压气流床气化，最终得到合成气为氢气和一氧化碳，部分氢气用于第一部分工艺的煤焦油加氢使用，剩余合成气可用于其他化工合成等应用。优选地，所述的热解干馏工艺系统主要包括，热解干馏反应器，焦油捕集分离器，焦油净化装置，焦油加氢反应器，荒煤气净化除尘设备和半焦分离收集装置；所述的热解干馏工艺系统流程为，经破碎后的原料低阶煤投入热解干馏反应器反应，气态产物进焦油捕集分离器分离焦油和荒煤气，得到的焦油依次去焦油净化装置和焦油加氢反应器，从焦油加氢反应器出口得到石脑油、汽油、柴油等油品；荒煤气依次经过荒煤气净化除尘装置和净化装置得到合格荒煤气产品，主要成分为CO、H2和CH4，含有少量乙烷等其他烃类；所述的热解干馏工艺系统得到的半焦产品经初步分离后进入气流床气化工艺系统；所述的气流床气化工艺系统主要包括气化工艺和净化变换工艺两个部分，所述的气化部分主要由磨煤设备、加压锁斗、输送罐、气化炉和排渣系统等组成；所述的净化工艺主要用于气化产生的合成除尘净化和合成气变换，主要由洗涤净化、闪蒸净化、黑水处理以及变换反应装置等组成；所述的气流床气化工艺系统中，燃料经破碎研磨加压输送至气流床高温加压气化，产生以CO和氢气为主的合成气，合成气中夹带有大量细灰颗粒，经过净化工艺除灰净化，达到合成气中颗粒<1mg/Nm3，再进入变换反应装置进行变换反应，调整合成气中CO和H2的组成比例。所述的低阶煤分级利用多联产工艺中，气化后的合成气产品一部分以氢气的形式满足其中低阶煤热解/干馏工艺中煤焦油加氢部分的需求。所述的低阶煤分级利用多联产系统工艺方法如下：1)原料低阶煤经破碎后送入中低温热解干馏反应器中，反应温度300℃-550℃，反应器采用自热式或者外热式设计，从反应器上部流出夹带有部分颗粒和含焦油荒煤气，温度约350℃，底部排出含碳量50%-75%的半焦产品；2)所述的荒煤气经过余热回收降温至常温，再经净化分离后去除其中的焦油和粉尘，所得到的荒煤气可作为气体燃料产品用于燃烧和其他用途；3)所述的煤焦油作为热解干馏的主要产品之一，主要用于油品加工，通过焦油净化分离和煤焦油加氢工艺，可得到以柴油、汽油和石脑油为主的油品；4)所述的半焦作为热解干馏过程中固体产物，热解干馏过程无法大量利用低阶煤中固定碳，通过再破碎研磨作为气流床气化的主要燃料，也可以选择性掺混原干燥后的低阶煤进行气流床气化，气化温度达到1300℃以上，压力0.1MPa以上；5)所述的气流床气化工艺中，合成气产品以CO和H2为主，体积浓度分别达到>60%和20%，经过净化闪蒸后合成气温度约为40℃，所含固体颗粒浓度<1mg/Nm3，部分进入变换反应装置，变换后的气体主要为H2，作为煤焦油加氢装置的原料气，剩余未变换的合成气可作为燃料气和化工合成原料气；6)所述的系统黑/灰水经沉降处理后大部分循环利用，循环利用率达到90%以上。相比现有技术，本技术具有如下有益效果：（1）低阶煤利用中对煤中可用物进行分级利用，热解干馏可有效脱除煤中大量水分，为后续气流床干粉气化技术提供原料保障，相比于纯干燥工艺，能耗指标大大降低；（2）低阶煤热解干馏过程产品以半焦为主，半焦气化后主要产品含H2，可作为热解干馏产物煤焦油加氢工艺配套使用，获得油品，实现系统内原料产品互补，产品种类更加丰富；（3）气流床干粉气化工艺可对半焦实现完全气化，同时可掺混一定比例原料煤，得到以CO和H2为主的合成气产品，实现低阶煤分级利用后油、气多种产品方案。附图说明图1为一种低阶煤分级利用多联产系统示意图。附图标记说明：I-热解干馏系统；II-气流床气化系统；III-灰黑水预处理系统。1－热解干馏设备；2－焦油净化设备；3－焦油加氢反应器；4－油品分离设备；5－荒煤气显热回收设备；6－荒煤气降温脱水设备；7－半焦与灰渣分离设备；8－磨煤机；9－加压罐；10－输送罐；11－气化炉；12－排渣设备；13－粗合成气净化降温加湿器；14－灰黑水沉降池；15－变换反应器；16a、16b－灰渣；17－原料煤；18－焦油；19－荒煤气；20－固体燃料混合物；21－水蒸汽；22－氧化剂；23－加压气；24－输送气；25－加压分体燃料；26－渣水物流；27－粗合成气；28－激冷水；29－渣水；30－黑水；31－循环洗涤水；32－合成气产品；33－酸气；34－滤饼；35－废水；36－纯氢气；37－氢气和一氧化碳混合气；38－油、气分离装置；39－煤气；40－水洗除灰设备；41－荒煤气净化设备；42－煤粉。...

【技术保护点】
一种低阶煤分级利用多联产系统，其特征在于，包括热解干馏系统（I）和气流床干粉气化系统（II）两个部分，所述的热解干馏系统主要产出柴油、汽油、石脑油等油品，以及煤气和半焦；所述的气流床干粉气化系统主要产出合成气，包括氢气、一氧化碳等气体产品；所述的热解干馏系统（I）包括热解干馏设备（1）、油气分离装置（38），焦油净化设备（2）、焦油加氢反应器（3）、荒煤气显热回收设备（5）、荒煤气净化设备（41）、荒煤气降温脱水设备（6）以及半焦与灰渣分离设备（7）；所述的气流床干粉气化系统（II）包括磨煤机（8）、加压罐（9）、输送罐（10）、气化炉（11）、排渣设备（12）、粗合成气净化降温加湿器（13）、灰黑水沉降池（14）、水洗除灰设备（40）以及变换反应器（15）。

【技术特征摘要】
1.一种低阶煤分级利用多联产系统，其特征在于，包括热解干馏系统（I）和气流床干粉气化系统（II）两个部分，所述的热解干馏系统主要产出柴油、汽油、石脑油等油品，以及煤气和半焦；所述的气流床干粉气化系统主要产出合成气，包括氢气、一氧化碳等气体产品；
所述的热解干馏系统（I）包括热解干馏设备（1）、油气分离装置（38），焦油净化设备（2）、焦油加氢反应器（3）、荒煤气显热回收设备（5）、荒煤气净化设备（41）、荒煤气降温脱水设备（6）以及半焦与灰渣分离设备（7）；
所述的气流床干粉气化系统（II）包括磨煤机（8）、加压罐（9）、输送罐（10）、气化炉（11）、排渣设备（12）、粗合成气净化降温加湿器（13）、灰黑水沉降池（14）、水洗除灰设备（40）以及变换反应器（15）。
2.根据权利要求1所述的一种低阶煤分级利用多联产系统，其特征在于：
原料煤（17）首先进入热解干馏系统（I），通过油气分离装置（38）分别得到焦油（18）初产品和荒煤气（19）；
焦油（18）初产品通过净化分离设备（2）分离和煤焦油加氢反应器（3）加氢可得到柴油、汽油、石脑油等各类等级油品；
荒煤气（19）经过荒煤气显热回收设备（5）降温回收显热，再经荒煤气净化设备（41）净化和荒煤气降温脱水设备（6）除湿后可得到合格低热值煤气（39）产品；
而热解干馏反应器中未完全反应的剩余灰渣和半焦，经半焦与灰渣分离器分离设备（7），分离出来的灰渣（16a）直接外送，半焦将选择性的与部分经干燥后的原料煤（17）进行混合得到固体燃料混合物（20），同时进入磨煤机（8）研磨成粉体；
加压气（23）送入加压罐（9）和粉体混合加压后，粉体在输送气（24）作用下送入输送罐(10)中，形成加压粉体燃料（25）...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，池国镇，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31