[发明专利]碎煤加压气化联合水煤浆气化生产煤制天然气的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源化工和污水处理领域，涉及碎煤加压气化联合水煤浆气化生产煤制天然气，具体涉及到气化原料中块末煤平衡问题和碎煤加压气化工艺污水处理问题。

背景技术

采用碎煤加压气化工艺生产煤制天然气具有能效高、副产品多的优点，但碎煤加压气化技术本身存在块末煤平衡和产生高浓度含酚废水两个难题。首先碎煤加压气化工艺属于固定床气化，要求原料煤为6~50mm的块煤。随着煤矿开采机械化程度的不断提高，原料煤中末煤含量相对较多，采用碎煤加压气化工艺存在块煤和末煤平衡问题，新建的煤制天然气项目，多配套大型煤矿，块煤、末煤用量失衡，会给配套煤矿带来很大的末煤销售压力。其次碎煤加压气化产生的废水中含有大量焦油、中油、酚类等有机化合物，成分复杂，处理难度远大于干煤粉气化和水煤浆气化污水，因此污水处理设施投资和运行成本相对较高。

CN 102649683提出了用水煤浆炉处理鲁奇气化废水的方法，但是该方法将鲁奇气化废水沉降除灰后直接用于制备水煤浆，对于废水中焦油、酚、氨不进行回收，影响经济效益，另外焦油的大量存在，影响水煤浆的稳定性，容易造成分层现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种碎煤加压气化联合水煤浆气化生产煤制天然气的方法，同时解决配套煤矿的块末煤平衡问题和生产中的高浓度含酚工艺废水问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的碎煤加压气化联合水煤浆气化生产煤制天然气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原煤经破碎、筛分后，分成粒径6~50mm的块煤和粒径<6mm的末煤，粒径6~50mm的块煤由带式输送机送至碎煤加压气化装置，粒径<6mm的末煤由带式输送机送至水煤浆气化装置；

（2）碎煤加压气化装置和变换冷却装置送来的煤气水经过煤气水分离装置回收焦油、酚氨回收装置回收粗酚和氨，然后通过膜分离装置进行分离，脱除其中的酚类和氨，所产淡水进行回用，浓水送往水煤浆气化装置制备水煤浆，淡水做循环水补水或水煤浆气化灰水系统补水；

（3）粒径<6mm的末煤和膜分离装置送来的浓水混合磨制成水煤浆，水煤浆经高压煤浆泵送入水煤浆气化炉进行气化，浓水中的酚类等有机物在高温气化环境中气化分解；

（4）水煤浆气化粗煤气经冷却后，与变换冷却后的碎煤加压气化粗煤气混合，送入低温甲醇洗装置，脱除煤气中硫化物、多余的二氧化碳和其它杂质得到合成起，合成气进入甲烷合成装置，发生甲烷化反应，反应生成甲烷含量不小于95%的合成天然气，经压缩后送入三甘醇脱水装置，脱除水分后得到煤制天然气。

具体工艺如下：

（1）原煤经破碎、筛分后，分成粒径6~50mm的块煤和粒径<6mm的末煤，粒径6~50mm的块煤由带式输送机送至碎煤加压气化装置，粒径<6mm的末煤由带式输送机送至水煤浆气化装置；

（2）粒径为6~50mm的块煤在碎煤加压气化炉中气化，气化剂为中压蒸汽和氧气，中压蒸汽和氧气的体积比为6~8:1；离开气化炉的180℃、3.8MPa粗煤气以CO、H₂、CH₄、H₂O和CO₂为主要组分；

（3）碎煤加压气化粗煤气送入耐硫变换装置，采用钴钼催化剂，反应温度在200~450℃之间。发生变换反应：

CO + H₂O → H₂ + CO₂

反应至混合气中一氧化碳和氢气体积比满足H₂/(CO+CO₂)= 3.1~3.3；

（4）碎煤加压气化装置和变换冷却装置送来的煤气水进入煤气水分离装置，经过油分离器回收焦油、中油，水中油含量小于1000mg/L，通过双介质过滤器后送入酚氨回收装置；

（5）煤气水进入酚氨回收装置，经过汽提脱除大部分的氨，再经过甲基异丁基酮萃取脱除大部分酚类和其它有机物后，送出工艺污水；

（6）碎煤加压气化工艺污水经过砂滤和精密过滤后，送入膜分离装置，得到40%的浓水和60%的淡水，浓水送往水煤浆气化装置制备水煤浆，淡水做水煤浆气化灰水系统补充水，防止灰水系统氯离子超标；