一种高产油熔渣气化炉和煤气化方法技术

为了解决气流床气化技术和其他一些煤气化技术没有液体副产品及固定床鲁奇炉气化和熔渣气化技术产油率偏低的问题，本发明专利技术提供了一种高产油的熔渣气化炉，煤从熔渣气化炉的顶部加入到熔渣气化炉中，在熔渣气化炉的底部进行燃烧形成熔渣和粗煤气；从粗煤气中分离出焦油和油组分、以及酚组分。本发明专利技术提高了煤炭的分质综合利用，充分利用固定床煤炭气化气固逆流流动原理，先将煤炭上层煤热解干馏，提取煤中轻质易挥发组分，获得煤焦油、煤气和焦炭，再将焦炭熔渣气化生产煤气，因此在同一个设备中实现了不同化工过程的煤中油品和轻质组分的高效利用，可以得到例如焦油、油、酚、氨、石脑油等多种高附加值的副产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤气化炉，尤其涉及一种高产油的熔渣气化炉、以及一种高产油的煤气化方法。
技术介绍
煤炭除用于发电和却热之外，也是主要的化工原料，中国石油短缺、煤炭资源相对丰富，在普查的总储量中，可用于炼油的煤储量巨大，如果将煤种的油提取出来，不但可以得到人造石油，还可以得到高附加值的工业原料和优质燃料，但是目前，实际用于炼油的煤却很少。为了进一步提高煤的利用效率和煤的能源利用效率，降低煤利用过程中水资源的消耗量，减少环境污染，现代社会对煤的分级分质利用越来越重视，开发了很多新技术，但是这些新技术离工业应用都还有一定的距离，仅限于实验室规模或技术验证阶段。对于以煤气化生产合成气为主的工业原料用煤的现代煤化工，已经工业化的加压煤气化技术，主要包括气流床气化技术(例如干煤粉气化、水煤浆气化等)、固定床气化技术(例如鲁奇炉干底移动床气化、BGL熔渣气化)等技术。气流床技术主要以SHELL(壳牌)干煤粉加压气化、GSP粉煤加压气化和德士古水煤浆加压气化为代表，以纯氧为气化剂，在高温高压下进行熔渣气化，粗煤气中仅有微量的甲烷，不产生焦油、萘和酚水等副产品，煤中含有的油和挥发份全部裂解为最简单的小分子，因此没有液体产品产出。固定床气化技术是一种将块状固体含碳燃料转化为粗煤气的气化装置，粗煤气是工业生产中不可缺少的原料气，通过粗煤气中的有效成分一氧化碳和氢气制备的化工产品包括合成油、尿素、甲醇、乙二醇等。目前国内煤气化厂家中多采用固定床气化技术作为生产原料气的主要煤气化技术，固定床气化技术包括碎煤加压气化炉气化技术(鲁奇炉)、碎煤加压熔渣气化技术(BGL炉)和固定床间歇气化技术(UGI)。鲁奇炉固定床技术采用固态排渣，炉温偏低，煤与气化剂逆向流动，在炉内由下至上依次形成燃烧区、气化区和干馏区(燃烧层、气化层、干馏层)，在燃烧层进行燃烧反应，提供气化反应所需的热量；在气化层进行水蒸汽与C的气化反应等；在甲烷层有较多的甲烷生成；在干馏层，主要是煤中的挥发份释放出来。所得粗煤气中含有一定量的焦油、酚、氨等杂质，经分离后可以作为液体副产品，具有良好的经济性。固定床熔渣气化技术结合了气流床熔渣气化技术高气化率和高气化强度的优势和鲁奇炉固定床加压气化技术氧耗低和炉体结构廉价的优势，克服了气流床熔渣气化技术高能耗高投资和鲁奇炉固定床加压气化技术废水量大，处理困难和处理成本高的缺点，具有建设投资少、周期短、生产率高、运行成本低、维护成本低的综合优势。其气化炉的干馏区产生焦油和油，夹带在粗煤气中。粗煤气经过洗涤冷却，分离出焦油和油，同时分离出一定量较高浓度酚氨的含酚废水。这些均为高附加值的副产品，可以作为后加工的原料，或直接作为副产品出售，具有良好的经济效益。该技术的典型代表就是BGL熔渣气化炉和熔渣气化技术。而目前市场上固定床技术的代表鲁奇炉气化和熔渣气化技术虽然主要目的是完成煤的气化，可以产生部分液体产品，但是产油率仅为铝甑分析含油率的50％左右，其余的含油组分和挥发性组份也反应成为小分子，因此，产油率仍然偏低。
技术实现思路
为了解决气流床熔渣气化技术和其他一些煤气化技术没有液体副产品及固定床鲁奇炉气化和熔渣气化技术产油率偏低的问题，本专利技术提供了一种新的高产油的熔渣气化炉、以及一种高产油的煤气化方法，以获得更大产油率。本专利技术第一个方面是提供一种高产油的熔渣气化炉，包括中空炉体，炉体内由下至上包括燃烧区、气化区和干馏区。本专利技术第二个方面是提供一种高产油的煤气化方法，包括：煤从熔渣气化炉的顶部加入到熔渣气化炉中，在熔渣气化炉的中底部进行燃烧形成熔渣和粗煤气；粗煤气经炉顶逸出，进入后续工段，分离出焦油和油组分、以及酚组分。在本专利技术的一种优选实施例中，所述熔渣气化炉高径比优选为至少2.2、更优选为至少2.5，如2.2-3.5，更优选为2.2-3.0，更优选为2.5-2.8。其中，所述高径比中的“高”是指“熔渣池到顶部的高度”。在本专利技术的一种优选实施例中，熔渣池液面至粗煤气出口的距离优选为≥10m，更优选为≥12m，如14m、15m、16m、18m等。在本专利技术的一种优选实施例中，在熔渣气化炉的气化区设置冷却剂喷嘴，用于向气化区喷出冷却剂对气化区进行降温。其中，所述冷却剂优选为水、水蒸气、或二者的组合。在本专利技术的一种优选实施例中，所述熔渣气化炉的气化区温度优选为低于燃烧区50-800℃，更优选为100～600℃，更优选为150～500℃，更优选为200～400℃，如250℃、300℃。在本专利技术的一种优选实施例中，所述熔渣气化炉燃烧区温度优选为≥1500℃，更优选为≥1800℃，更优选为≥2000℃。在本专利技术的一种优选实施例中，所述气化区温度优选为1000-1500℃，更优选为1100-1400℃。其中，所述喷嘴可以是奇数个或偶数个，并且可以是处于同一高度或不同高度。在一种优选实施例中，喷嘴环绕炉体内表面均匀分布。所述的冷却剂喷嘴与燃烧区的气化剂喷嘴布局一致，其中，所述布局一致是指至少冷却剂喷嘴的数量或密度、分布角度、喷嘴间距均与气化剂喷嘴一致；并且，每一个气化剂喷嘴上方均设置有冷却剂喷嘴。在本专利技术的一种优选实施例中，所述冷却剂喷嘴流体通道位于炉体内部分包括渐缩段、喉部以及渐扩段，其中，所述渐缩段的流体通道截面积由流体通道主体部分向喉部逐步缩小，所述渐扩段的流体通道截面积由喉部向最末端逐步扩大。其中，所述渐扩段内壁与喉部内壁之间夹角优选为10°-30°。在本专利技术的一种更优选实施例中，所述冷却剂喷嘴渐扩段内壁上设有导流槽，所述导流槽由与喉部连接端向渐扩段末端延伸。更优选地，所述导流槽斜向设置或螺旋设置。其中，所述斜向设置是指导流槽方向不在流体通道直径方向上。在本专利技术一种优选实施例中，煤颗粒直径优选为≥3mm，更优选为≥4mm，更优选为≥5mm，更优选为≥6mm。在本专利技术的一种更优选实施例中，所述煤颗粒直径优选为≤50mm，更优选为≤40mm，更优选为≤30mm。在本专利技术的一种更优选实施例中，所述煤颗粒直径如6-50mm，优选为8-45mm，更优选为10-40mm，更优选为15-35mm，更优选为20-30mm。在本专利技术的一种优选实施例中，所述熔渣气化炉内压力优选为15-50bar，更优选为20-40bar，更优选为25-35bar。在本专利技术的一种优选实施例中，不存在焦油反炉步骤；或者不存在焦油反炉的系统。在本专利技术的一种优选实施例中，所述熔渣气化炉还包括顶部的煤锁。其中，所述煤锁数量优选为两个。在本专利技术的进一步优选实施例中，所述煤锁通过Y型过渡仓连接到炉体。在本专利技术的一种更优选实施例中，两个煤锁交替向炉体内加煤。本专利技术提高了煤炭的分质综合利用，充分利用固定床煤炭气化气固逆流流动原理，先将煤炭上层煤热解干馏，提取煤中轻质易挥发组分，获得煤焦油、煤气和焦炭，再将焦炭熔渣气化生产煤气，因此在同一个设备中实现了不同化工过程的煤中油品和轻质组分的高效利用，可以得到例如焦油、油、酚、氨、石脑油等多种高附加值的副产品。附图说明图1为本专利技术一种实施例中熔渣气化炉结构示意图；图2为本专利技术一种实施例中冷却剂喷嘴、气化剂喷嘴相同(A)以及不同(B)布局情况下冷却效果对比示意图；图3为本专利技术一种实施例中冷却剂喷嘴流体通道结构示意图；图4为本专利技术一种实施例中冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高产油的熔渣气化炉，包括中空炉体、炉体顶部的粗煤气出口和炉体底部的排渣口，炉体内由上至下依次为干燥干馏区、气化区和燃烧区，其特征在于，在所述的炉体内气化区设置有冷却剂喷嘴，用于向气化区喷出冷却剂以调节气化区的温度。

【技术特征摘要】
1.一种高产油的熔渣气化炉，包括中空炉体、炉体顶部的粗煤气出口和炉体底部的排渣口，炉体内由上至下依次为干燥干馏区、气化区和燃烧区，其特征在于，在所述的炉体内气化区设置有冷却剂喷嘴，用于向气化区喷出冷却剂以调节气化区的温度。2.根据权利要求1所述的熔渣气化炉，其特征在于，所述的冷却剂喷嘴可为奇数个或偶数个，并处于炉体同一橫截面上，且环绕炉体内表面均匀分布。3.根据权利要求1所述的熔渣气化炉，其特征在于，所述的冷却剂喷嘴与燃烧区的气化剂喷嘴布局一致。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的熔渣气化炉，其特征在于，所述冷却剂喷嘴流体通道位于炉体内部分包括渐缩段、喉部以及渐扩段，其中，所述渐缩段的流体通道截面积由流体通道主体部分向喉部逐步缩小，所述渐扩段的流体通道截面积由喉部向最末端逐步扩大。5.根据权利要求4所述的熔渣气化炉，其特征在于，所述冷却剂喷嘴渐扩段内壁上设有导流槽，所述导流槽由喉部向渐扩段末端延伸。6.根据权利要求5所述的熔渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅敏燕，丁烙勇，
申请(专利权)人：上海泽玛克敏达机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31