[发明专利]一种加压法内热式煤干馏造气工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种加压法内热式煤干馏造气工艺，与常规常压法内热式煤干馏造气工艺相比提高了炭化炉内的气相操作压力，可以显著地缩小气相系统体积、节省占地面积、提高煤干馏造气生产效率、降低消耗、拓宽煤料范围。

背景技术

本发明使用如下概念描述内热式煤干馏造气工艺过程：

①内热式煤干馏造气部分：以煤、水(煤料携带水和或外供水)、供氧体、燃料体为原料，得到炭、离环煤气、焦油、含焦油污水等固体、气体、液体产品的工艺过程，包括煤料入炉系统、炭化炉ST系统、炭出炉系统、粗煤气冷却分离系统、载热气返炉循环系统等；

②造气部分内循环物流：造气部分内部的循环物流如返炉载热气；

③离环煤气加工部分：离开煤气内循环回路(即排出造气部分)的煤气的加工工艺过程，如湿法脱硫化氢过程、变压吸附法脱焦油过程等；

④造气部分外循环物流：由离环煤气加工部分向造气部分流动的循环物流。

对内热式煤干馏炉包含的传热过程的热平衡而言，涉及固体气化量和气体物流的质量比例，固体空隙率本质上就是气相空间，以PV表示气相操作压力(绝对压力)，以ε表示床层空隙率，则气相物流质量与固体气化量质量之比KW表示为：

KW＝(PV×气相空间体积×气相平均标准密度)/(煤料实体体积×固体平均密度×固体气化率)

对于特定煤干馏过程，由于气相平均标准密度、固体平均密度、固体气化率相对恒定，上式变化为气相物料与固体气化量的体积比KV：

KV＝(PV×气相空间体积)/(煤料实体体积×固体气化率)

＝(PV×ε/(1-ε))/固体气化率

＝(KW×固体平均密度)/气相平均标准密度

任意一个特定内热式煤干馏过程的适宜操作条件均必须满足热平衡要求，基于供热串联过程的动力学要求，气相加热煤料时：气相传热(供热方)能力必须大于等于固相受热(被加热方)能力，气相冷却炭料时：气相传热(吸热方)能力必须大于等于固相放热(被冷却方)能力，因此存在对应的最小KW，也就是说存在对应的最小KV，对于特定的“床层空隙率ε和固体气化率”存在特定的最小PV，或者说对于特定的“PV和固体气化率”必须维持特定的最小床层空隙率ε。

由于现有的内热式煤干馏炉的PV均为常压即PV约为0.12～0.18MPa(绝对压力)，对于煤料及其干馏气化率已经确定的干馏操作过程，与之相适应的床层空隙率ε存在一个下限值，当床层空隙率ε达到或低于该下限值时，仅从热平衡角度讲，内热式煤干馏炉已经无法正常工作，这就是现有内热式煤干馏炉限制煤料粒度下限的一个根本原因。

从KV＝((PV×ε/(1-ε))/固体气化率)可以看出，改善粉煤干馏操作途径之一是降低固体气化率，本发明人另有相关专利申请。

从KV＝((PV×ε/(1-ε))/固体气化率)可以看出，改善粉煤干馏操作途径之一是增大床层空隙率ε，本发明人另有相关专利申请。

从KV＝((PV×ε/(1-ε))/固体气化率)可以看出，改善粉煤干馏操作途径之一是增大PV，此即为本发明之目标。

众所周知，中国钢铁集团鞍山热能研究院于二十世纪八十年代初开始不断研究开发的“以不粘煤或弱粘煤块煤为原料在直立式炭化炉炼制铁合金专用兰炭”技术(以下简称中钢内热式煤干馏造气技术BT)，采用适合煤源(比如中国大同、神府地区的煤炭)，在直立式炭化炉内炼制兰炭并副产荒煤气和中低温煤焦油，是一种兰炭产品质量优良、煤焦油产率高、工程造价较低、配套环保技术完善的成熟工业化技术，业已得到大量应用。

中钢内热式煤干馏造气技术BT，具有同类内热式煤干馏制兰炭工艺的一般特征：干馏炉内气体压力为常压(通常压力介于0.12～0.18MPa(绝对压力))，干馏炉产生的粗煤气属于常压煤气。在此常规常压法内热式煤干馏造气工艺中，主要因为干馏炉内气体操作压力低即气体密度低、气体与固体碰撞几率低、传热速率低，导致干馏效率低、干馏炉设备体积庞大、占地面积大、投资高、焦油收率低，同时产生的煤气为常压煤气，具有气体系统体积庞大、占地面积大、投资高、煤气压力能低、煤气冷却过程水耗高、外输煤气携带水和大分子烃的浓度高、煤气湿法脱硫化氢脱除率地、循环载热气循环过程压缩比大等众多缺点。