本发明专利技术涉及一种煤热解气化高值利用的方法及其装置，通过稀相输送床与密相流化床耦合的方式，将煤的热解和气化过程分离，在煤气化之前先进行部分或全部热解，实现热解气、气化生成气和热解油联产。本发明专利技术所提供的稀相输送床与密相流化床包括上下耦合和左右耦合两种方式，适用于处理宽粒径分布的煤，能在煤气化之前提取煤中高价值有机结构，提高煤的利用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤的高值化综合利用以及能源提质和高效、高洁能源
，涉及一种适用于宽粒径煤的热解气化高值利用的方法及其装置。
技术介绍
我国石油和天然气资源贫乏，但煤炭资源相对丰富。在我国一次能源消费结构中， 煤炭消费约占总能源消费结构的68. 7% 。现有煤炭的利用方法主要是燃烧、气化、液化和热 解，其中燃烧是煤炭的主要利用方式，其耗煤量约占总用煤量的80%。煤炭含有大量的C、 H化学结构资源，直接燃烧一方面利用效率低、污染严重，另一方面，将煤中富含芳烃结构的 资源付之一炬，造成煤炭高价值资源浪费。随着我国经济发展和环保意识的增加，将煤转化 为高价值的气态、液态和固态产品以替代天然气和石油的C、H资源已成为我国现阶段煤炭 利用的发展方向。 煤的气化是将煤在气化剂的作用下断裂生成为C0、 H2和Q-Q碳氢化合物等小分 子化合物或替代天然气的燃气，可以同时实现煤的能源与资源价值，是发展煤基化学品、煤 基液体燃料、煤气化联合循环发电(IGCC)、多联产等过程工业的基础，也是洁净煤
的关键性共性技术。长期以来，美国的德士古公司、荷兰的壳牌公司以及德国的鲁奇公司等 几乎垄断了全球煤气化产业。目前所使用的气化技术从反应器出发，可以分为固定床、旋转 炉、流化床和气流床。对于中小型气化技术，主要采用固定床、旋转炉和鼓泡流化床，而大型 煤气化技术则主要采用循环流化床和气流床。但是，目前使用的煤气化技术均是直接将煤 气化转化为合成气或燃气，其气化产物很难再重新形成芳环结构的液体油，导致浪费煤中 富含的高价值芳环结构。 煤的高值化综合利用是结合煤的化学结构资源特点而提出的煤的利用途径，主要 是通过联合煤热解、燃烧或气化工艺，一方面提取煤中的芳环结构，另一方面燃烧获取能量 或气化制取燃气或合成气。在中国科学院过程工程研究所提出的循环流态化碳氢固体燃 料的四联产装置(CN2474535Y)中，将粉煤与循环流化床锅炉的热灰混合后送入快速下行 床中进行热解，热解后分离得到的半焦与循环热灰进入循环流化床锅炉燃烧，而分离得到 的热解气体产物则进行冷凝收集热解油，但该工艺只能处理O. 03-0. 3mm的物料。浙江大学 提出的循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法(CN 1978591A)通过联合一流化床干 馏炉和循环流化床燃烧炉，利用循环流化床的循环热灰实现煤的热解，生成热解油、热解气 和半焦，生成的半焦被输送到循环流化床燃烧炉中进行燃烧加热水并发电，尽管该方法能 够通过热解的方式提取热解油，但大量半焦被燃烧，不能充分利用煤中的C、H结构资源。山 东大学提出的循环流化床锅炉高温灰热解煤制油装置(CN 200996006Y)通过在旋风分离 器下方设置螺旋取灰器，将部分高温循环灰送入到热解反应器中与煤粉混合将其热解，热 解产生的半焦和循环灰混合物再由热解反应器下方的螺旋输送器输送到循环流化床锅炉 中燃烧，该技术通过在热解反应器中设置挡板实现煤灰与煤粉的混合，难以保证煤灰与煤 粉的均匀混合，而且用于取灰的螺旋必须能够耐受高温，致使该技术放大及长期运行较为困难。 总之，现有煤的高值化综合利用技术主要是将煤的热解与燃烧结合，而且多数针 对煤粉，煤的处理消耗较高。在原煤的生产和分级制备粒煤过程会产生大量25mm以下宽粒 径分布的碎煤，这些煤多数被用于锅炉燃烧，难以得到高值、高效利用。因此，开发适合于宽 粒径分布煤，且同时实现煤热解气化的新型煤转化工艺不仅可实现高效利用煤的C、 H化学 结构资源，也可大大提高我国的煤炭利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高值利用宽粒径煤的热解气化方法。 本专利技术的另一个目的在于，提供实现上述热解气化方法的装置。 本专利技术的目的是采用以下技术方案来实现的。 一方面，本专利技术提供了一种煤热解气化高值利用的方法，将煤的热解和气化过程分离，在煤气化之前先进行部分或全部热解，该方法包括以下步骤(a)将煤在300-110(TC的温度下进行无氧或贫氧热解，生成的混合物经分离后得到热解气体产物(包括热解气和热解油(热解温度低于80(TC时会产生))和半焦；(b)将煤和/或步骤(a)生成的半焦在500-120(TC的温度下通入气化剂进行气化，生成的混合物经分离后得到气化生成气、热灰和/或未完全气化的半焦。 在此所使用的术语半焦，是指煤热解后剩余的固体产物，色黑多孔，主要成分是碳、灰分和挥发分。 优选地，其中所述步骤(b)所得到的气化生成气、热灰和/或未完全气化的半焦可 用于步骤(a)的热解过程。 优选地，其中所述步骤(b)中所使用的气化剂选自空气、氧气、水蒸汽、含氧的二 氧化碳和甲烷中的一种或几种。 优选地，该方法还包括分离步骤(a)所得到的热解气体产物，得到热解气和热解油(热解温度低于80(TC时会产生)。 优选地，其中所述煤的粒径为25mm以下。 另一方面，本专利技术提供了一种用于实施上述方法的稀相输送床与密相流化床为上 下耦合的装置，其包括用于对煤实施热解的稀相输送床3和用于对煤和/或半焦实施气化 的密相流化床2，其中稀相输送床3的下部与密相流化床2的顶部相连；优选地，该装置还 包括与所述稀相输送床3上部出口相连的分离设备4，其用于分离稀相输送床3中生成的热 解气体产物和密相流化床2中生成的气化生成气的混合气与密相流化床2中未完全气化的 半焦；更优选地，该装置还包括与所述分离设备4的上部气体出口相连的分离设备6，用于 进一步分离从所述分离设备4中分离得到的热解气体产物和气化生成气的混合气中的热 解油；以及与所述分离设备4的下部出口相连接的返料阀7，用于回收和输送从所述分离设 备4中分离得到的未完全气化的半焦，其通过溢流管8与密相流化床2相连。 优选地，所述稀相输送床3的横截面积小于密相流化床2的横截面积。 优选地，该装置还包括进料设备1 ，与密相流化床2或稀相输送床3相连。 优选地，在稀相输送床3的中部/下部设置有二次供风口 22，用于送入含氧气体。 优选地，该装置还包括与密相流化床下部相连的用于进一步燃尽灰渣的灰渣燃尽 流化床11及固态排渣设备19，或还包括用于液态排渣的液态排渣设备20。 又一方面，本专利技术还提供了另一种用于实施上述方法的稀相输送床与密相流化床 为左右耦合的装置，其包括用于对煤实施热解的密相流化床2和用于对煤和/或半焦实施 气化的稀相输送床3，其中密相流化床2通过溢流管16与稀相输送床3相连；优选地，该装 置还包括与所述密相流化床2上部出口相连的分离设备6，用于分离密相流化床2中生成的 热解气体产物中的热解油(热解温度低于80(TC时会产生)；更优选地，该装置还包括与所 述稀相输送床3上部出口相连的分离设备4，用于分离稀相输送床3生成的气化生成气、热 灰和/或未完全气化的半焦；以及与所述分离设备4的下部出口相连接的分配阀13，用于 回收并分配从分离设备4中分离得到的热灰和/或未完全气化的半焦，其通过溢流管14和 16分别与所述密相流化床2和稀相输送床3相连。 优选地，该装置还包括进料设备1和17，分别与密相流化床2和稀相输送床3相 连。 本专利技术可使用以下技术方案实现。本专利技术提供的一种稀相输送床与密相流化床为 上下耦合的煤热解气化工艺包括如下步骤 (a)宽粒径分布的煤(0-2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤热解气化的方法，其特征在于，所述方法将煤的热解和气化过程分离，在煤气化之前先进行部分或全部热解，该方法包括以下步骤： （ａ）将煤在３００－１１００℃的温度下进行无氧或贫氧热解，生成的混合物经分离后得到热解气体产物和半焦，其中所述热解气体产物包括热解气，在热解温度低于８００℃时还包括热解油； （ｂ）将煤和／或步骤（ａ）生成的半焦在５００－１２００℃的温度下通入气化剂进行气化，生成的混合物经分离后得到气化生成气、热灰和／或未完全气化的半焦。
【技术特征摘要】
一种煤热解气化的方法，其特征在于，所述方法将煤的热解和气化过程分离，在煤气化之前先进行部分或全部热解，该方法包括以下步骤(a)将煤在300-1100℃的温度下进行无氧或贫氧热解，生成的混合物经分离后得到热解气体产物和半焦，其中所述热解气体产物包括热解气，在热解温度低于800℃时还包括热解油；(b)将煤和/或步骤(a)生成的半焦在500-1200℃的温度下通入气化剂进行气化，生成的混合物经分离后得到气化生成气、热灰和/或未完全气化的半焦。2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，其中所述步骤(b)所得到的气化生成气、 热灰和/或未完全气化的半焦可用于步骤(a)的热解过程。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中所述步骤(b)中所使用的气化剂选自空气、氧气、含氧的二氧化碳、水蒸汽和甲烷中的一种或几种气体。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括分离步骤(a)所得到的热解气体产物，得到热解气和热解油。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，其中所述煤的粒径为25mm 以下。6. —种用于实施权利要求1至5中任一项所述方法的装置，包括稀相输送床与密相流 化床为上下耦合的装置，其特征在于，所述装置包括用于对煤实施热解的稀相输送床(3)和用于对煤和/或半焦实施气化的密相流化床(2) ，其中稀相输送床(3)的下部与密相流化床(2)的顶部相连；优选地，该装置还包括与所述稀相输送床(3)上部出口相连的分离设备(4)，其用于分 离稀相输送床(3)中生成的热解气体产物和密相流化床(2)中生成的气化生成气的混合气 与密相流化床(2)中未完全气化的半焦；更优选地，该装置还包括与所述分离设备(4)的上部气体出口相连的分离设备(6)，用 于进一步分离从所述分离设备(4)中分...
【专利技术属性】
技术研发人员：董利，许光文，汪印，宋文立，高士秋，纪文峰，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。