煤液化残渣制取合成气的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤液化残渣制取合成气的系统和方法。该系统包括：供料单元，用于提供煤液化残渣和调质油，调质油包括石油基渣油或重油；均质降凝单元，与供料单元相连，用于将煤液化残渣和调质油混合均质降凝形成均质物料；以及气化单元，与均质降凝单元相连，用于对均质物料进行气化得到气化合成气。利用均质降凝单元将煤液化残渣和调质油混合均质降凝形成均质物料，使得均质物料的黏度减小、流动性增强，然后在气化剂和氧化剂的作用下进行气化，得到气化合成气。在上述系统中，不涉及喷吹造粒、表面改性和磨粉等工艺，煤液化残渣的不存在较大的升温或降温过程，因此具有工艺流程简单、能耗低的特点。

System and method for producing syngas from coal liquefaction residue

The invention provides a system and a method for preparing synthetic gas from coal liquefaction residue. The system includes: feeding unit for providing coal liquefaction residue and conditioning oil, conditioning oil includes petroleum-based residue or heavy oil; homogeneous pour point depressant unit, connected with feeding unit, used for mixing coal liquefaction residue and conditioning oil to form homogeneous material; and gasification unit, connected with homogeneous pour point depressant unit, used for pairing. Gasification of homogeneous materials is carried out to produce gasified syngas. Homogeneous pour point depressant unit is used to mix coal liquefaction residue and conditioned oil to form homogeneous material, which reduces the viscosity of homogeneous material and enhances its fluidity. Then gasification is carried out under the action of gasifier and oxidant to obtain gasified syngas. In the above-mentioned system, there is no process of injection granulation, surface modification and grinding, and there is no large heating or cooling process for coal liquefaction residue, so it has the characteristics of simple process flow and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
煤液化残渣制取合成气的系统和方法
本专利技术涉及煤液化残渣再利用领域，具体而言，涉及一种煤液化残渣制取合成气的系统和方法。
技术介绍
煤液化技术是煤炭在一定温度、压力和催化剂存在下，煤加氢裂解生成液态产品的工艺过程，是煤洁净转化和高效利用的重要途径，也是弥补石油资源不足的有效方法之一。但煤炭通过液化技术转化过程中，分出液化油后会产生富含大量沥青质及胶质、芳香烃含量高、热值高、残留金属及催化剂的液化残渣，该液化残渣的环境危害大，必须进行无害化、资源化、减量化处理。中国神华煤直接液化工艺专利技术(专利号为ZL200410070249.6)，采用减压蒸馏直接液化工艺，所生产的煤液化残渣量约占液化原料煤的30％左右，如此大量的煤液化残渣，其综合利用问题一直是煤液化项目亟待解决的关键问题，其利用程度直接影响煤液化过程技术、经济和环境性能。现处理煤液化残渣常规处理方法有焚烧法、焦化法、热解法、溶剂萃取法、道路沥青法等，普遍存在综合成本高、设备投资大、资源回收率低、二次污染严重、经济性差等缺点，难以大面积推广。煤液化残渣具有较高的碳、氢含量，可以以煤液化残渣为原料通过气化炉非催化部分氧化法制取合成气(H2+CO)、H2或其他有用的化工原料气体。公开号为CN106367144A的专利申请公开了一种煤油共炼残渣改性资源化利用的方法，其利用喷吹微粒化技术，将煤油共炼残渣分散为0.1～10mm的微粒，利用高分子表面改性剂对其表面改性，再与煤、水及水煤浆添加剂进行棒磨，即掺配水煤浆后进行气化耦合综合利用得到合成气和灰渣。该专利技术解决了液化残渣制粉的问题，但喷吹工艺、浸渍工艺、磨粉工艺的引入，势必增加工艺的复杂性，增加生产成本，并且煤液化残渣的降温、升温过程造成大量能量损失。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种煤液化残渣制取合成气的系统和方法，以解决现有技术中煤液化残渣气化工艺复杂且能耗大的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种煤液化残渣制取合成气的系统，包括：供料单元，用于提供煤液化残渣和调质油，调质油包括石油基渣油或重油；均质降凝单元，与供料单元相连，用于将煤液化残渣和调质油混合均质降凝形成均质物料；以及气化单元，与均质降凝单元相连，用于对均质物料进行气化得到气化合成气。进一步地，上述均质降凝单元包括：均质罐，具有容纳腔和设置在均质罐器壁上的出料口；搅拌器，设置在容纳腔中，优选搅拌器为框式搅拌器、锚式搅拌器或浆式搅拌器。进一步地，上述气化单元包括气化炉、气化剂供应管路和氧化剂供应管路，气化炉具有与炉腔连通的喷嘴，喷嘴包括由内向外依次设置的：均质物料通道，与出料口相连；气化剂通道，围绕均质物料通道设置且与气化剂供应管路相连；氧化剂通道，围绕气化剂通道设置且与氧化剂供应管路相连。进一步地，上述出料口与均质物料通道之间通过第一管路相连，且系统还包括均质物料返混管路，返混管路的一端与第一管路相连，另一端与容纳腔相连。进一步地，上述气化剂供应管路包括：第一气化剂管路，与均质物料通道通过第一管路相连，且接口位于返混管路与第一管路的接口下游，优选接口为多个；第二气化剂管路，与气化剂通道相连。进一步地，上述气化炉还包括冷却环管，冷却环管环绕设置在喷嘴的外周。进一步地，上述均质物料通道、气化剂通道、氧化剂通道和冷却环管同轴设置且长度依次缩短。进一步地，上述系统还包括冷却单元，冷却单元设置在气化单元的下游对气化合成气进行冷却。进一步地，上述系统还包括水洗单元，水洗单元设置在冷却单元的下游。进一步地，上述均质降凝单元还包括用于与均质罐进行换热的换热装置。根据本专利技术的另一方面，提供了一种煤液化残渣制取合成气的方法，该方法包括：将煤液化残渣和调质油混合均质降凝，得到均质物料，调质油包括石油基渣油或重油；以及对均质物料进行气化，得到气化合成气。进一步地，上述均质物料在300℃时的表观黏度不大于200mPa·s，优选混合均质降凝中均质压力为0.05～0.2MPa，优选为0.1～0.15MPa，均质温度为200～350℃，优选为250～300℃。进一步地，上述对均质物料进行气化的过程包括：将至少部分均质物料与第一气化剂混合形成的混合物后喷入气化炉的炉腔内；将第二气化剂和氧化剂喷入炉腔内；使均质物料在第一气化剂、第二气化剂和氧化剂存在下进行气化，优选第一气化剂为蒸汽和/或二氧化碳，第二气化剂为蒸汽，氧化剂包括氧气，优选第一气化剂的体积为第一气化剂和第二气化剂总体积的0.5～50％；进一步优选混合物以15～80m/s的速度喷入炉腔内，再优选第二气化剂以15～160m/s的速度喷入炉腔内，更优选氧化剂以65～250m/s的流速喷入炉腔内。进一步地，上述气化的压力为0.1～10MPa，气化的温度为850～1600℃。进一步地，上述混合物通过均质物料通道喷入炉腔内，第二气化剂通过气化剂通道喷入炉腔内，氧化剂通过氧化剂通道喷入炉腔内，且均质物料通道、气化剂通道和氧化剂通道沿由内向外的方向依次套设，优选均质物料通道、气化剂通道和氧化剂通道同轴设置且长度依次缩短，进一步优选氧化剂通道外周环绕设置有冷却环管。进一步地，上述方法还包括对气化合成气进行冷却的过程，优选方法还包括对冷却后的气化合成气进行水洗的过程，进一步优选水洗后的气化合成气中固含量小于1mg/m3。应用本专利技术的技术方案，来自煤液化装置固液分离减压塔底部的煤液化残渣温度约320℃，固含量约50％，沥青烯及前沥青烯约30％，因其富含沥青质和胶质，因此黏度大、流动性较差、雾化性能较差；石油基渣油或重油较煤液化沥青灰分低、流动性好、黏度低。当然本申请也可以采用冷却的煤液化残渣然后将其加热再输送至本申请的系统中。将石油基渣油及重油混于煤液化残渣中，不仅可有效降低煤液化残渣的黏度，提升其雾化性能和流动性，同时使得难以加工的石油基渣油和重油得以利用。另外，煤液化渣油中富含多环芳烃，石油基渣油及重油富含直链烃，直链烃分子溶于多环芳烃分子中，可有效间隔多环芳烃分子，促进降黏。本申请的上述系统利用均质降凝单元将煤液化残渣和调质油混合均质降凝形成均质物料，使得均质物料的黏度减小、流动性增强，然后在气化剂和氧化剂的作用下进行气化，得到气化合成气。在上述系统中，不涉及喷吹造粒、表面改性和磨粉等工艺，因此相对于现有技术工艺流程大大简化；而且为了保证煤液化残渣的流动性以及气化效果，煤液化残渣的不存在较大的升温或降温过程，因此不会造成大的能耗损失，进而使得本申请的上述系统具有工艺流程简单、能耗低的特点。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种实施例的煤液化残渣制取合成气的系统的结构示意图；以及图2示出了示出了本申请另一种实施例的煤液化残渣制取合成气的系统的气化炉的部分结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、供料单元；20、均质降凝单元；21、均质罐；22、搅拌器；23、换热装置；30、气化单元；31、气化炉；32、气化剂供应管路；33、氧化剂供应管路；311、均质物料通道；312、气化剂通道；313、氧化剂通道；314、冷却环管；321、第一气化剂管路；322、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤液化残渣制取合成气的系统，其特征在于，包括：供料单元(10)，用于提供煤液化残渣和调质油，所述调质油包括石油基渣油或重油；均质降凝单元(20)，与所述供料单元(10)相连，用于将所述煤液化残渣和调质油混合均质降凝形成均质物料；以及气化单元(30)，与所述均质降凝单元(20)相连，用于对所述均质物料进行气化得到气化合成气。

【技术特征摘要】
1.一种煤液化残渣制取合成气的系统，其特征在于，包括：供料单元(10)，用于提供煤液化残渣和调质油，所述调质油包括石油基渣油或重油；均质降凝单元(20)，与所述供料单元(10)相连，用于将所述煤液化残渣和调质油混合均质降凝形成均质物料；以及气化单元(30)，与所述均质降凝单元(20)相连，用于对所述均质物料进行气化得到气化合成气。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述均质降凝单元(20)包括：均质罐(21)，具有容纳腔和设置在所述均质罐(21)器壁上的出料口；搅拌器(22)，设置在所述容纳腔中，优选所述搅拌器(22)为框式搅拌器(22)、锚式搅拌器(22)或浆式搅拌器(22)。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气化单元(30)包括气化炉(31)、气化剂供应管路(32)和氧化剂供应管路(33)，所述气化炉(31)具有与炉腔连通的喷嘴，所述喷嘴包括由内向外依次设置的：均质物料通道(311)，与所述出料口相连；气化剂通道(312)，围绕所述均质物料通道(311)设置且与所述气化剂供应管路(32)相连；氧化剂通道(313)，围绕所述气化剂通道(312)设置且与所述氧化剂供应管路(33)相连。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述出料口与所述均质物料通道(311)之间通过第一管路(50)相连，且所述系统还包括均质物料返混管路(60)，所述返混管路(60)的一端与所述第一管路(50)相连，另一端与所述容纳腔相连。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述气化剂供应管路(32)包括：第一气化剂管路(321)，与所述均质物料通道(311)通过所述第一管路(50)相连，且接口位于所述返混管路(60)与所述第一管路(50)的接口下游，优选所述接口为多个；第二气化剂管路(322)，与所述气化剂通道(312)相连。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述气化炉(31)还包括冷却环管(314)，所述冷却环管(314)环绕设置在所述喷嘴的外周。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述均质物料通道(311)、所述气化剂通道(312)、所述氧化剂通道(313)和所述冷却环管(314)同轴设置且长度依次缩短。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷却单元，所述冷却单元设置在所述气化单元(30)的下游对所述气化合成气进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪学，舒歌平，李克健，章序文，杨葛灵，谢晶，高山松，吴剑平，李永伦，张元新，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司上海研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11