[发明专利]一种碎煤加压获取合成气的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种碎煤加压气化获取合成气的方法。

背景技术

煤制天然气技术路线，目前以美国大平原示范装置(已运行20年)和大唐国际煤制天然气项目为代表，主要采用鲁奇/碎煤加压气化，耐硫耐油变换、低温甲醇洗净化和甲烷化。典型工艺流程为先将煤矿中采出的煤进行煤选，分成碎煤、煤粉和煤矸石，碎煤用于加压气化。碎煤加压气化的主要反应是煤与水发生水煤气反应，得到粗煤气，粗煤气的主要成分是合成气(包括一氧化碳、氢气和甲烷)，还有部分未分解的水，以及少量的煤焦油。一氧化碳和氢气进一步甲烷化，得到甲烷气体(即SNG)。煤制天然气工艺所得的产品气中甲烷的含量可以高达96％，热值35564kJ/m³以上。

然而，碎煤加压气化必须通过急冷分离来对获得的产物粗煤气进行分离。在急冷分离工艺中，一般采用水作为冷却剂，例如，CN1318550C公开了一种干煤粉加压气化方法，其中将水直接与粗煤气接触，使所有沸点高于常温的物质包括粉尘都一起进入沉降槽，收集气相产物，轻油从表面流出，焦油沥青从下端分出，中间是含酚、氨和油的废水，含油废水主要是由部分油相与水混溶形成的。由于水包括来自于加压气化反应中未反应的水，也包括来自于作为急冷剂的水，因此，含油废水的量比较大。含油废水的后处理一般通过多级沉降处理来除去其中的煤焦油，然而，通过多级沉降处理后的水还含有近1000mg/L的油，除去大量煤焦油后还需要再进一步进行后续脱氨脱酚工艺，从而达到工艺水回用或排放标准。由此可见，含油废水的处理导致水处理费用增加，因此，含油废水处理成为煤制天然气项目中选用碎煤加压气化的主要不足之处。

另外，US4324643公开了一种由固体颗粒含碳材料制备稳定的烃类的方法，该方法包括1)在足以产生气固混合物的温度和压力条件下热裂解所述固体颗粒含碳材料，所述气固混合物含有颗粒固体和热裂解气体产品，所述气体产品含有4个碳原子以上的大分子烃以及在反应中即时生成的挥发性烃自由基；2)气固分离，得到基本不含固体的气体混合物；3)将所述基本不含固体的气体混合物与含有封端剂的急冷液体混合，急冷的条件使得在反应中即时生成的挥发性烃自由基几乎能够同时全部与封端剂反应而终止反应，并使得至少大部分所述大分子烃同时冷凝，从而得到气体和冷凝且稳定的烃。并进一步公开了冷凝的温度特别优选低于200°F(即95℃)，冷凝液体主要为烃。

尽管采用烃作为冷凝剂的主要成分能够降低待分离的体系中水的量，然而，上述方法并不能真正解决含油废水问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种新的煤加压获取合成气的方法。

为了解决上述现有技术的含油废水问题，本发明的发明人进行了大量的研究，发现通过采用温度为70-200℃的有机溶剂(即油)作为急冷分离的冷却洗涤剂，并控制粗煤气与有机溶剂接触的时间为10秒至120秒，成功地实现了粗煤气中的水与煤焦油等产生含油废水的有机物之间的相分离，使得水和煤焦油分别进入气相和液相，并通过使气相进一步冷却和油水分离，能够使系统废水含油量降至200mg/L以下。

本发明提供了一种碎煤加压获取合成气的方法，该方法包括以下步骤：(1)在加压气化条件下，将碎煤与水接触，得到一种含有合成气、焦油和水的粗煤气，所述焦油的沸点高于水的沸点；(2)将所得粗煤气与有机溶剂接触进行急冷，所述粗煤气与有机溶剂接触的条件包括有机溶剂的温度为70-200℃，时间为10秒至120秒，得到第一气相产物和第一液相产物；(2)将所得第一气相产物进一步冷却，得到合成气和第二液相产物，分离出第二液相产物。

本发明提供的碎煤加压获取合成气的方法，通过控制有机溶剂的起始温度以及粗煤气与有机溶剂接触的时间在特定范围内，能够实现粗煤气中的水与煤焦油等产生含油废水的有机物之间的充分相分离，使得水和煤焦油分别进入气相和液相。从而使得油水分离得到的废水含油量降至200mg/L以下，真正解决了含油废水问题。废水可以直接汽提，产生蒸汽用于加压汽化，也可以直接进行脱氨脱酚后排放。由此可见，采用本发明提供的方法可以大大降低废水处理的成本。本发明提供的方法可以用于各种会产生含油废水问题的加压气化产物的分离。