两段炉煤气化制合成氨原料气工艺制造技术

本发明专利技术是两段炉循环法煤气化工艺的改进。为克服现有两段炉循环法煤气化不能直接生产合成氨原料气及固定层间歇气化炉对固体燃料要求高的缺点，本发明专利技术将两段炉制气过程分为吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹和空气吹净五个阶段循环进行，在下吹制气中配入适量空气，并对上吹制气过程进行分气操作及控制上段气出口温度直接生产合成氨原料气，同时可以联产城市煤气及动力煤气。三种煤气的气量比例、组分和热值可根据需要进行调节。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固定床循环法煤气化工艺的改进。目前使用的固定床循环法煤气化工艺主要有两种形式，一种是以U.G.I.固定层煤气发生炉为代表的间歇气化法，另一种是以I.G.I.为代表的两段炉循环气化法。传统的U.G.I.煤气发生炉间歇制气工艺，只能使用焦炭和无烟煤为原料，如果使用非无烟煤则存在着甲烷含量高，焦油等干馏产物及含油酚水乳化严重难以处理等问题，而不宜作合成氨原料气。为了充分利用烟煤、次烟煤及褐煤，第二次世界大战前意大利I.G.I.公司发展了两段式气化炉。在[“I.G.I.两段炉烟煤气化制氨”《小氮肥设计技术》No.6，P.20～27（1984）]文献中，斯·维拉（S.Villa），奥·汉森（O.Hansen），皮·彼德森（B.Pedersen）介绍了意大利I.G.I.公司为选择最佳固定床煤气化和煤气处理工艺，曾做过对比研究，指出了循环法仅在焦炭或无烟煤气化时才能加以考虑。因此，使用两段炉非无烟煤循环法气化工艺目前还只是用来生产城市煤气。在[《Town    gas    from    coal（cyclic    process），Section（c）》Coal，gasi-fication    seminar，People′s    Republic    of    China（Beijing，Shenyang，Shanghai）May    1984]文献中，斯·维拉（S.Villa），奥·汉森（O.Hansen），皮·彼德森（B.Pedersen）介绍了I.G.I.两段炉循环法煤气化制城市煤气的工艺过程，其制气过程按-->吹风、蒸汽吹净、上吹制气、下吹制气和二次蒸汽上吹五个阶段循环进行，用液压（或气压）自动控制机构进行控制，每个循环持续3～5分钟。生产的水煤气，经进一步处理，如增加热值及CO转换等制成合于要求的城市煤气。如果想用上述的工艺生产合成氨原料气，则需将生产的水煤气进一步处理，如设置空分装置以进行配氮等工艺。但这就使生产的投资和成本大大提高，并使工艺复杂化，因而是不经济的。为了克服现有技术的不足，本专利技术对两段炉循环法煤气化工艺加以改进，应用煤，特别是非无烟煤为原料，采用两段炉循环气化工艺可以直接生产合成氨原料气，为合成氨生产开创一条就地取材、充分利用本地区廉价的非无烟煤原料，使合成氨生产成本大幅度降低、经济效益显著提高的工艺改造途径。一种以煤为原料两段炉循环法煤气化工艺，其特征在于每个循环过程包括有吹风、上吹制气，下吹制气、二次上吹及空气吹净五个阶段，在下吹制气阶段配入空气，并在上吹制气阶段进行分气操作及控制上段气出口温度，直接生产合成氨原料气。为了使用煤，特别是非无烟煤为原料，采用两段炉循环法气化工艺直接生产合成氨原料气，本工艺在下吹制气阶段配入适量的空气（其空气气量由合成氨生产系统的物料平衡确定），并且在上吹制气阶段加入分气操作，使上吹制气阶段所产生的混合煤气（即上段气）与下吹制气阶段所产生的半水煤气完全分离，且上吹制气阶段所产生的水煤气与干馏气在炉内部分地分离，然后将上吹制气阶段所产生的自干馏段通气道引出的净煤气（即下段气）与下吹制气阶段所产生的多氮煤气在合成氨原料气气柜混合作为合成氨原料气（即半水煤气）。由于这部分煤气是由气化段的中温半焦气化产生，所以煤气中甲烷含-->量降至1.5%以下，焦油含量降至0.2克/标准米3以下。同时，由于在气化过程中只有部分煤气通过干馏段的煤层，故干馏气量少，可以采用间接冷却分离煤气中的冷凝水和焦油，避免了含油酚水的乳化，使酚水易于处理。所以本专利技术克服了上述原来存在的问题，实现了采用非无烟煤为原料两段炉循环法气化工艺直接生产合成氨原料气的目的。为了进行分气操作，在两段炉的上段气和下段气的出口处设置了温度调节器控制二只电动（或气动）调节阀，通过对上吹制气进行分气操作，控制直接通过干馏段煤层的煤气量，实现控制上段气出口温度在100～150℃，其最佳温度范围因煤种不同而异，一般在115～125℃，以确保煤的完全干馏，生产合格的合成氨原料气。在本专利技术的工艺中，在下吹制气阶段配入下吹蒸气中的空气量，取决于合成氨原料气生产系统的物料平衡，在循环过程中，由下吹制气及空气吹净二个阶段带入合成氨原料气系统中的氮气量要满足合成氨原料气中（CO+H2）/N2＝3.1～3.2的要求。两段炉非无烟煤循环法气化工艺过程中，煤的干馏与气化过程在炉内同时进行，气化操作正常与否，关键在于煤的干馏程度是否完全。在两段炉循环法气化工艺中，煤的干馏主要有两种形式：一种是直接干馏（也称内热干馏），一种是间接干馏（也称外热干馏）。作为煤的干馏介质（也称热载源），如果是以吹风气直接干馏煤层，则从两段炉上段出口引出的干馏煤气作为动力煤气;如果是以上吹煤气直接干馏煤层，则从上段气出口引出的干馏煤气作为城市煤气;煤经过干馏后成为半焦，进入气化段进行气化，所产生的煤气作为合成氨原料气。这三种煤气气量的比例可以按需要进行调节，即可以全部生产合成氨原料气;也可以生产合成氨原料气联产动力煤气;或生产合成氨原料气，联产城市煤气及动力煤气（也可不联产动力煤气）;或全部-->生产城市煤气。如果以生产合成氨原料气为主，联产动力煤气或全部生产合成氨原料气时，则吹风气全部作为干馏煤的内热干馏热载源，其工艺流程如下：附图是本专利技术的工艺流程图其中：1.自动加煤机    10.洗气塔2.干馏段    11.竖管冷却器3.气化段    12.第一电除焦油器4.回转炉篦    13.间接冷却器5.灰斗    14.第二电除焦油器6.旋风除尘器A1、A2温度调节阀7.废热锅炉B1动力煤气阀8.烟囱B2城市煤气阀9.洗气箱    C合成氨原料气阀块煤（特别是非无烟块煤）20-40毫米，膨胀指数≤2，固定碳含量≥30%由自动加煤机（1）从炉顶间歇加入两段炉（冷壁炉或热壁炉）上部的干馏段（2）。煤在干馏段（2）内被气化段（3）来的吹风气缓慢加热，煤在加热过程中生成干馏煤气、热解水、焦油和中温半焦。热解的中温半焦从干馏段（2）下降至气化段（3）约经6-8小时，温度从常温升至700-800℃，煤的含水量越高，所需的干馏（加热）时间也越长。本专利技术工艺操作中，每个循环分吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹和空气吹净五个阶段，每个循环的时间延续2.5～4分钟。（1）吹风阶段：来自鼓风机的空气从炉底进入气化段（3）内，进行-->燃烧反应，提高炉温。吹风气离开气化段（3）后约800℃进入干馏段（2）的煤层，进行煤的干馏。干馏煤气、热解水与焦油蒸汽随吹风气从上段气出口经阀A1引出，热值约为600大卡/标准米3，温度约120℃，经竖管冷却器（11），用碳化工段清洗塔来的稀氨水饱和降温，以利于电除焦油器的操作。出竖管冷却器（11）气体温度约80～100℃，进入第一电除焦油器（12），将重质焦油除下，然后进间接冷却器（13），将气体温度降至60℃左右，大部分热解水冷凝排入污水池，气体进入第二电除焦油器（14）将轻质焦油和少部分煤气中的水份清除，出第二电除焦油器（14）的煤气可以作为动力煤气，经阀B1去动力煤气气柜。（2）上吹制气阶段：蒸汽从两段炉底部进入气化层，进行蒸汽分解反应生成CO、H2、CO2等气体，离开气化段（3），煤气进入干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以煤为原料两段炉循环法煤气化工艺，其特征在于每个循环过程包括有吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹及空气吹净五个阶段，在下吹制气阶段配入空气，并在上吹制气阶段进行分气操作及控制上段气出口温度，直接生产合成氨原料气。

【技术特征摘要】
1、一种以煤为原料两段炉循环法煤气化工艺，其特征在于每个循环过程包括有吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹及空气吹净五个阶段，在下吹制气阶段配入空气，并在上吹制气阶段进行分气操作及控制上段气出口温度，直接生产合成氨原料气。2、按权利要求1所述的工艺，其特征是于其分气操作是通过调节设置在两段炉上段气和下段气出口上的两只调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥琳，沈树荣，阎承信，戎兴汉，
申请(专利权)人：化学工业部科学技术研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]