煤分级利用方法技术

本发明专利技术涉及到一种煤分级利用方法，其特征在于包括下述步骤：煤粉进入旋风反应器内，与来自输送管道的混合气进行热冲击，进行反应，得到的煤焦从所述旋风分离器的底部出口排出，气相输送至气化喷嘴，经由所述气化喷嘴进入气化室内；煤焦在所述气化室内与氧气和蒸汽反应，生成含氢气体；含氢气体从所述气化室的顶部出口进入所述输送管道内，与来自变换装置的合成气混合形成所述混合气；所述油气从所述旋风反应器的顶部出口排出，过滤出油气中的细灰，回收热量后进入油气分离装置，分离出成品油和以CO为主要成分的分离气；第一股送去磨煤装置，第二股送去CO变换装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到煤化工，具体指一种煤分级利用方法。
技术介绍
煤直接加氢工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制以及制氢等部分。主要流程为：在高温高压下，高浓度煤浆中的煤发生热解，在催化剂作用下进行加氢和分解，最终成为稳定的液体分子。液化过程中，将煤、催化剂和循环油制成的煤浆，与制得的氢气混合送入反应器。在液化反应器内，煤首先发生热解反应，生成自由基“碎片”，不稳定的自由基“碎片”再与氢在催化剂存在条件下结合，形成分子量比煤低得多的初级加氢产物。出反应器的产物构成十分复杂，包括气、液、固三相。气相的主要成分是氢气，分离后循环返回反应器重新参加反应；固相为未反应的煤、矿物质及催化剂；液相则为轻油(粗汽油)、中油等馏份油及重油。液相馏份油经提质加工(如加氢精制、加氢裂化和重整等)得到合格的汽油、柴油和航空煤油等产品。重质的液固淤浆经进一步分离得到重油和残渣，重油作为循环溶剂用于煤浆制备。现有的煤直接液化技术中，反应器反应压力高达17MPa-30Mpa，氢耗量高达6％-10％，流程复杂，投资成本高。工艺过程中不仅要补充大量新氢，还需要循环油作供氢溶剂，装置生产能力降低，出液化反应器的产物组成复杂，固液两相分离困难，产油率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种集煤制氢和煤加氢一体化、无需配套煤制氢装置且反应条件温和、氢耗量小、产油率高的煤分级利用方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：该煤分级利用方法，其特征在于包括下述步骤：煤粉进入旋风反应器内，与来自输送管道的温度为1000～1700℃，压力为1～9MPa的混合气进行热冲击，在600～1500℃、1～9MPa进行反应，生成油气和煤焦；所述合成气中氢气含量与干基煤粉的质量比为4～10％；所述煤焦从所述旋风分离器的底部出口排出，气相输送至气化喷嘴，经由所述气化喷嘴进入气化室内；煤焦在所述气化室内与氧气和蒸汽反应，生成含氢气体；含氢气体从所述气化室的顶部出口进入所述输送管道内，与来自变换装置的合成气混合形成所述混合气；控制所述气化室内反应温度1000～1700℃，反应压力1～9MPa；所述油气从所述旋风反应器的顶部出口排出，过滤出油气中的细灰，回收热量后进入油气分离装置，分离出成品油和以CO为主要成分的分离气；所述分离气分为两股，其中第一股送去磨煤装置7作为燃料气干燥煤粉，第二股送去CO变换装置，与水反应生成二氧化碳和氢气后送去所述通道与合成气混合。所述煤焦从所述旋风分离器的底部出口按煤焦输送方向依次连接第一管道、放料罐、第二管道、给料罐和连接所述气化喷嘴的第三管道；所述第一管道和所述第二管道上分别设有第一控制阀和第二控制阀；所述放料罐、给料罐和所述第三管道均连接输送气源；控制所述放料罐内压力比所述气化室内的压力高0.4～1.2MPa。所述气化室为水冷壁结构；所述油气与锅炉水换热后，锅炉水进入所述水冷壁，吸收气化室的反应热后送至汽包进行水汽分离，生成的蒸汽一部分通过所述气化喷嘴送回所述气化室，剩余的部分送至界外。所述细灰返回所述磨煤装置。所述第二股分离气占总分离气的2～8v％。与现有技术相比，本专利技术所提供是煤分级利用方法，煤首先在高温条件下热解产出挥发份，挥发份在高温临氢条件下反应产出油气；热解出的煤焦通过气相输送进入气化室燃烧，为热解反应提供热量和氢；油气分离出的含有CO的废气一部分为磨煤单元提供燃料气，一部分进行变换反应为系统提供氢源；本专利技术实现了煤制氢和煤加氢的一体化，无需配套煤制氢装置；且反应条件温和，不需要外供氢源，产油率高。附图说明图1为本专利技术实施例示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，该煤分级利用方法包括下述步骤：原料煤进入磨煤装置7进行干燥和研磨，得到含水量小于2％、粒径在100um以下的煤粉。干燥所需的燃料气来自油气分离单元分离出的部分含CO分离气；油气分离器51分离出的细灰也进入磨煤装置进一步利用。煤粉通过煤粉喷嘴进入旋风式反应器1，与来自输送管道2的温度为1500℃、主要成分为H2、CO、H2O和CO2的含氢气体进行热冲击，在1300℃、3.8MPa临氢条件下发生热解反应，生成油气和煤焦。含氢气体中氢气占干基煤粉的质量比为4～10％。其中油气通过油气出口离开，煤焦落入旋风反应器1下部暂存。当旋风式反应器下部的煤焦储存到焦放料罐容积的85％左右后，将放料罐84泄压至与旋风式反应器压力相同，打开第一阀门86将煤焦排放至放料罐84，放料完毕后关闭第一阀门86。然后用氮气或二氧化碳向放料罐84内充压至与给料罐85内压力相同；打开第二阀门87，煤焦进入给料罐85。给料罐85内的煤焦通过惰性输送气气相输送至气化烧嘴4，控制给料罐85内压力比气化室3内的压力高0.8MPa。放料罐下部、给料罐下部和输焦管线均连接气体输入装置(图中未示出)。气化喷嘴4包括本体，本体上由内而外依次设有燃料通道42、氧气通道43、蒸汽通道44和第一冷却通道45；燃料通道42与氧气通道43之间的隔层46采用耐磨材料制备。煤焦在气化室3内与氧气、蒸汽反应，在1500℃、4MPa下生成以CO+H2为主要组分的含氢气体。反应产生的熔融态灰渣则依靠重力经下降管31进入到渣冷却室32，下降管深入到液面以下。激冷水通过激冷水入口进入激冷装置33对下降管31进行保护，同时维持激冷室的温度在250～300℃。激冷后的固态渣则由渣出口34排出装置。气化反应生成的含氢气体与来自变换装置6的合成气在输送管道2中汇合，提高氢气含量，得到混合气，混合气进入旋风式反应器，为煤的热解提供能量和氢，进入旋风式反应器1的合成气中氢气占干基煤粉的质量比为5.5％。气化室3为水冷壁结构，锅炉水经过油气换热器53加热后，进入水冷壁。出水冷壁的汽水混合物进入汽包分离9，分离出蒸汽8t/h，其中3t/h送至气化喷嘴4返回气化室3，作为气化蒸汽使用，剩余部分送出界区。从油气出口出来的粗油气进入油气分离器51，分离出的细灰进入磨煤装置7进一步利用，分离出油气经过油气换热器53与锅炉水换热回收热量后进入油气分离装置52，分离出成品油品和主要成分为CO的分离气。分离气分为两股，占总量8v％的第一股进入磨煤装置7，用作干燥煤粉的燃料气。剩余的分离气进入变换装置6，温度200～420℃，压力为3.7MPa下发生变换反应CO+H2O＝CO2+H2，将95％以上的CO转化为氢气，生成的合成气送至输送管道2。根据原料煤的含水量，调节进入变换装置和磨煤装置的分离气的比例，调控整个工艺系统的氢气平衡，以达到能量的最大利用。将本实施例的水耗、氢耗以及CO2排放与现有技术相比较，结果见表1。表1煤炭直接液化煤炭间接液化煤炭干馏实施例项目水耗2.5吨/吨标煤2.75吨/吨标煤0.15t/t进料煤0.15t/t进料煤CO2排放5～6吨/吨油品5吨/吨油品---0.05吨/吨油品氢耗制氢装置制氢装置----不需外加氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤分级利用方法，其特征在于包括下述步骤：煤粉进入旋风反应器(1)内，与来自输送管道(2)的温度为1000～1700℃，压力为1～9MPa的混合气进行热冲击，在600～1500℃、1～9MPa进行反应，生成油气和煤焦；所述合成气中氢气含量与干基煤粉的质量比为4～10％；所述煤焦从所述旋风分离器(1)的底部出口排出，气相输送至气化喷嘴(4)，经由所述气化喷嘴(4)进入气化室(3)内；煤焦在所述气化室(3)内与氧气和蒸汽反应，生成含氢气体；含氢气体从所述气化室(1)的顶部出口进入所述输送管道(2)内，与来自变换装置(6)的合成气混合形成所述混合气；控制所述气化室(3)内反应温度1000～1700℃，反应压力1～9MPa；所述油气从所述旋风反应器(1)的顶部出口排出，过滤出油气中的细灰，回收热量后进入油气分离装置(52)，分离出成品油和以CO为主要成分的分离气；所述分离气分为两股，其中第一股送去磨煤装置(7)作为燃料气干燥煤粉，第二股送去CO变换装置(6)，与水反应生成二氧化碳和氢气后送去所述通道(2)与合成气混合。

【技术特征摘要】
1.煤分级利用方法，其特征在于包括下述步骤：煤粉进入旋风反应器(1)内，与来自输送管道(2)的温度为1000～1700℃，压力为1～9MPa的混合气进行热冲击，在600～1500℃、1～9MPa进行反应，生成油气和煤焦；所述合成气中氢气含量与干基煤粉的质量比为4～10％；所述煤焦从所述旋风分离器(1)的底部出口排出，气相输送至气化喷嘴(4)，经由所述气化喷嘴(4)进入气化室(3)内；煤焦在所述气化室(3)内与氧气和蒸汽反应，生成含氢气体；含氢气体从所述气化室(1)的顶部出口进入所述输送管道(2)内，与来自变换装置(6)的合成气混合形成所述混合气；控制所述气化室(3)内反应温度1000～1700℃，反应压力1～9MPa；所述油气从所述旋风反应器(1)的顶部出口排出，过滤出油气中的细灰，回收热量后进入油气分离装置(52)，分离出成品油和以CO为主要成分的分离气；所述分离气分为两股，其中第一股送去磨煤装置(7)作为燃料气干燥煤粉，第二股送去CO变换装置(6)，与水反应生成二氧化碳和氢气后送去所述通道(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克海，赵国忠，郭强，邢涛，吴德民，王鲁杰，杨松峰，李峰，胡宪，潘旭明，
申请(专利权)人：中石化宁波工程有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33