气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法技术方案

本发明专利技术公开一种气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法。该气流床粉煤加氢气化炉具有炉体，炉体围成炉腔，炉腔包括贫氧燃烧区和加氢气化区，贫氧燃烧区位于加氢气化区的下方；炉腔的侧壁设有第一进料口和第二进料口，炉腔的底部设有灰渣出口，炉腔的顶部设有产物出口；第一进料口用于将含有粉煤、氧气和载气的第一股物料送入贫氧燃烧区；第二进料口用于将含有粉煤和氢气的第二股物料送入加氢气化区。该气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法，能够稳定实现粉煤的加氢气化过程，产品组分可调控，增强了原料的适应性和产品的多元性，且产品气中CH4含量高。

Entrained flow pulverized coal hydrogasification plant, hydrogasification system and hydrogasification method

The invention discloses an entrained flow pulverized coal hydrogasification furnace, a hydrogasification system and a hydrogasification method. The entrained-flow pulverized coal hydrogenation gasifier has a furnace body, which is surrounded by a furnace chamber. The furnace chamber includes an oxygen-poor combustion zone and a hydrogenation gasification zone. The oxygen-poor combustion zone is located below the hydrogenation gasification zone. The side wall of the furnace chamber is provided with a first inlet opening and a second inlet opening. The bottom of the furnace chamber is provided with a ash outlet, and the top of the furnace chamber is provided with a product outlet. The first inlet is used for feeding the first material containing pulverized coal, oxygen and carrier gas into the lean oxygen combustion zone, and the second inlet is used for feeding the second material containing pulverized coal and hydrogen into the hydrogasification zone. The entrained-flow pulverized coal hydrogasifier, the hydrogasification system and the hydrogasification method can stably realize the process of pulverized coal hydrogasification. The product composition can be adjusted, the adaptability of raw materials and the diversity of products are enhanced, and the CH4 content in the product gas is high.

【技术实现步骤摘要】
气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法
本专利技术涉及一种气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法。
技术介绍
能源是社会发展和经济发展的支柱，在我国，煤炭作为储量最大并且利用量最多的能源，对人民生活起着重大的作用。煤炭的清洁高效利用技术发展越来越丰富，逐渐减少了对人民生活环境的污染。而当前产业化的煤气化技术是将煤炭完全转化为气体，进而生产其他化学品，解决相应的环境污染和能源分布不均问题，对我国的社会和经济发展有着重大的作用。常规两步法煤制天然气工艺是采用高温将煤炭完全转化为以CO和H2为主的气体，然后再采用甲烷化技术将CO和H2转化为甲烷，其路线较长，投资大，热效率低。为克服上述技术的不足，近年来，煤炭综合利用的加氢气化技术受到越来越多的重视。中国专利申请CN102559310A中公布了一种用焦炉气等工业废气进行煤炭加氢气化制天然气等烃类的方法，该工艺中，原煤加热至300℃会发生热解产生焦油，容易发生堵塞，不利于输送，该工艺由于输入的热量不足以达到激发加氢气化反应温度，无法获得质量较优的产品和保证系统的稳定运行。因此，开发一种热效率高、气化系统稳定性好、产品组成可调以及产品质量较优的气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法是目前亟须解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中煤加氢气化方法工艺路线较长、投资大、热效率低、气化系统稳定性差以及产品质量较差的缺陷，而提供一种热效率高、气化系统稳定性好、产品组成可调以及产品质量较优的气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法。该气流床粉煤加氢气化炉、加氢气化系统及加氢气化方法，能够稳定实现粉煤的加氢气化过程，产品组分可调控，增强了原料的适应性和产品的多元性，且产品气中CH4含量高。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供一种气流床粉煤加氢气化炉，所述气流床粉煤加氢气化炉具有炉体，所述炉体围成炉腔，所述炉腔包括贫氧燃烧区和加氢气化区，所述贫氧燃烧区位于所述加氢气化区的下方；所述炉腔的侧壁设有第一进料口和第二进料口，所述炉腔的底部设有灰渣出口，所述炉腔的顶部设有产物出口；所述第一进料口用于将含有粉煤、氧气和载气的第一股物料送入所述贫氧燃烧区；所述第二进料口用于将含有粉煤和氢气的第二股物料送入所述加氢气化区；所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为10-50；所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/6-1/3；所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为2/3-5/6。上述气流床粉煤加氢气化炉中，所述贫氧燃烧区用于所述第一股物料中的粉煤和氧气发生贫氧燃烧反应获得燃烧气体产物和灰渣、并实现所述燃烧气体产物与所述灰渣的逆向流动分离、进而将所述燃烧气体产物输送至所述加氢气化区以及将所述灰渣从所述灰渣出口排出；所述加氢气化区用于所述第二股物料中的粉煤和氢气与所述燃烧气体产物接触发生加氢气化反应获得加氢气化产物和半焦、并实现所述加氢气化产物和所述半焦并流向上流动进而从所述产物出口排出。上述气流床粉煤加氢气化炉中，较佳地，所述第一进料口用于将所述第一股物料沿与所述炉体的轴线垂直的方向送入所述贫氧燃烧区。上述气流床粉煤加氢气化炉中，较佳地，所述第二进料口用于将所述第二股物料沿与所述炉体的轴线垂直的方向送入所述加氢气化区。上述气流床粉煤加氢气化炉中，所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比较佳地为30-50，例如可为40。上述气流床粉煤加氢气化炉中，所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值较佳地为1/6-1/4，例如可为1/5。上述气流床粉煤加氢气化炉中，所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值较佳地为3/4-5/6，例如可为4/5。在本专利技术一较佳实施方式中，所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为40，所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/5，所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为4/5。在本专利技术一较佳实施方式中，所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为30，所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/6，所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为5/6。在本专利技术一较佳实施方式中，所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为50，所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/4，所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为3/4。上述气流床粉煤加氢气化炉中，较佳地，所述炉腔还具有灰渣收集区，所述灰渣收集区位于所述贫氧燃烧区的下方；所述灰渣收集区内装有激冷水，所述激冷水用于激冷冷却所述灰渣；所述气流床粉煤加氢气化炉的外部还设有黑水处理单元，所述黑水处理单元与所述灰渣收集区连通，所述黑水处理单元用于维持所述灰渣收集区中激冷水的液位以及调节所述灰渣收集区中激冷水的流量和温度。通过调节所述灰渣收集区中激冷水的流量和温度可起到调节所述灰渣在黑水中的含量。本专利技术还提供一种加氢气化系统，所述加氢气化系统包括前述的气流床粉煤加氢气化炉、旋风分离器、除尘器、气液分离器和氢气膜分离器；所述旋风分离器具有第一进气口、第一出气口和第一半焦出口，所述除尘器具有第二进气口、第二出气口和第二半焦出口，所述气液分离器具有第三进气口、第三出气口和液体出口，所述氢气膜分离器具有第四进气口、氢气出口和富甲烷气出口；所述产物出口与所述第一进气口连通，所述第一出气口与所述第二进气口连通，所述第二出气口与所述第三进气口连通，所述第三出气口与所述第四进气口连通，所述第三出气口还与所述第一进气口连通。上述加氢气化系统，较佳地，所述旋风分离器与所述除尘器之间设有第一冷却器，其用于冷却从所述第一出气口排出的气体。上述加氢气化系统，较佳地，所述除尘器与所述气液分离器之间设有第二冷却器，其用于冷却从所述第二出气口排出的气体。上述加氢气化系统，所述第三出气口用于向所述第一进气口输送激冷气。上述加氢气化系统，所述第三出气口与所述第一进气口连通的管道上可设有循环气压缩机，其用于向所述第一进气口输送激冷气。上述加氢气化系统，所述第一半焦出口可与第一半焦罐连通，所述第二半焦出口可与第二半焦罐连通。本专利技术还提供一种加氢气化方法，所述加氢气化方法在前述的气流床粉煤加氢气化炉中进行或者在前述的加氢气化系统中进行，所述加氢气化方法包括如下步骤：(1)含有粉煤、氧气和载气的第一股物料和含有粉煤和氢气的第二股物料分别送入所述贫氧燃烧区和所述加氢气化区；(2)所述第一股物料中的粉煤和氧气在所述贫氧燃烧区发生贫氧燃烧反应，得燃烧气体产物和灰渣；(3)所述第二股物料中的粉煤和氢气与所述燃烧气体产物接触并发生加氢气化反应，即得加氢气化产物和半焦；其中，步骤(1)中，所述第一股物料中粉煤与氧气的质量流量比为(1-6)：1；步骤(1)中，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气流床粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述气流床粉煤加氢气化炉具有炉体，所述炉体围成炉腔，所述炉腔包括贫氧燃烧区和加氢气化区，所述贫氧燃烧区位于所述加氢气化区的下方；所述炉腔的侧壁设有第一进料口和第二进料口，所述炉腔的底部设有灰渣出口，所述炉腔的顶部设有产物出口；所述第一进料口用于将含有粉煤、氧气和载气的第一股物料送入所述贫氧燃烧区；所述第二进料口用于将含有粉煤和氢气的第二股物料送入所述加氢气化区；所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为10‑50；所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/6‑1/3；所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为2/3‑5/6。

【技术特征摘要】
1.一种气流床粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述气流床粉煤加氢气化炉具有炉体，所述炉体围成炉腔，所述炉腔包括贫氧燃烧区和加氢气化区，所述贫氧燃烧区位于所述加氢气化区的下方；所述炉腔的侧壁设有第一进料口和第二进料口，所述炉腔的底部设有灰渣出口，所述炉腔的顶部设有产物出口；所述第一进料口用于将含有粉煤、氧气和载气的第一股物料送入所述贫氧燃烧区；所述第二进料口用于将含有粉煤和氢气的第二股物料送入所述加氢气化区；所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为10-50；所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/6-1/3；所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为2/3-5/6。2.如权利要求1所述的气流床粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述贫氧燃烧区用于所述第一股物料中的粉煤和氧气发生贫氧燃烧反应获得燃烧气体产物和灰渣、并实现所述燃烧气体产物与所述灰渣的逆向流动分离、进而将所述燃烧气体产物输送至所述加氢气化区以及将所述灰渣从所述灰渣出口排出；所述加氢气化区用于所述第二股物料中的粉煤和氢气与所述燃烧气体产物接触发生加氢气化反应获得加氢气化产物和半焦、并实现所述加氢气化产物和所述半焦并流向上流动进而从所述产物出口排出；和/或，所述第一进料口用于将所述第一股物料沿与所述炉体的轴线垂直的方向送入所述贫氧燃烧区；和/或，所述第二进料口用于将所述第二股物料沿与所述炉体的轴线垂直的方向送入所述加氢气化区。3.如权利要求1所述的气流床粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述气流床粉煤加氢气化炉的高径比为30-50，较佳地为40；和/或，所述第一进料口的中心线与所述第二进料口的中心线之间的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为1/6-1/4，较佳地为1/5；和/或，所述第二进料口的中心线距所述炉腔的顶部的距离占所述气流床粉煤加氢气化炉的高度的比值为3/4-5/6，较佳地为4/5。4.如权利要求1所述的气流床粉煤加氢气化炉，其特征在于，所述炉腔还具有灰渣收集区，所述灰渣收集区位于所述贫氧燃烧区的下方；所述灰渣收集区内装有激冷水，所述激冷水用于激冷冷却所述灰渣；所述气流床粉煤加氢气化炉的外部还设有黑水处理单元，所述黑水处理单元与所述灰渣收集区连通，所述黑水处理单元用于维持所述灰渣收集区中激冷水的液位以及调节所述灰渣收集区中激冷水的流量和温度。5.一种加氢气化系统，其特征在于，所述加氢气化系统包括如权利要求1-4任一项所述的气流床粉煤加氢气化炉、旋风分离器、除尘器、气液分离器和氢气膜分离器；所述旋风分离器具有第一进气口、第一出气口和第一半焦出口，所述除尘器具有第二进气口、第二出气口和第二半焦出口，所述气液分离器具有第三进气口、第三出气口和液体出口，所述氢气膜分离器具有第四进气口、氢气出口和富甲烷气出口；所述产物出口与所述第一进气口连通，所述第一出气口与所述第二进气口连通，所述第二出气口与所述第三进气口连通，所述第三出气口与所述第四进气口连通，所述第三出气口还与所述第一进气口连通。6.如权利要求5所述的加氢气化系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴军，刘海峰，孙志刚，郭强，于广锁，王辅臣，陈雪莉，丁天才，刘建兵，代正华，许建良，曹孟常，蒋超，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，华东理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11