[发明专利]一种煤粉加氢气化方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种煤粉加氢气化方法及系统，涉及燃料加工领域，可有效提高加氢气化过程中的碳转化效率和能量利用效率以及可解决加氢气化过程中氢源的问题。该煤粉加氢气化方法包括：使煤粉与氢气发生加氢气化反应，生成半焦；使所述半焦与蒸汽在吸收剂存在的条件下发生化学链气化反应；其中，所述半焦与所述吸收剂在流化状态下分层，所述半焦在下层与所述蒸汽反应生成气体产物；所述气体产物包括：酸性气体、氢气、甲烷；所述吸收剂在上层吸收所述酸性气体；所述吸收剂的粒径小于所述半焦的粒径；将所述氢气从所述气体产物中分离出后提供给所述加氢气化反应。该煤粉加氢气化系统用于煤粉的加氢气化反应。

技术领域

本发明涉及燃料加工领域，尤其涉及一种煤粉加氢气化方法及系统。

背景技术

我国能源结构的基本特点是“富煤贫油少气”。以煤炭作为原料，生产各种化学品和燃料，特别是煤制高热值燃气，无论从能源安全还是经济效益以及生态环保等方面而言，都是值得研究与关注的。传统煤制天然气技术通常包括高温煤气化(1000℃以上)、水煤气变换、低温甲醇洗和甲烷化等工艺流程，该技术的工艺流程需要不断升温和降温，投资较大且能效较低。

为了实现煤炭资源的分级高效利用，学术界提出了“煤拔头”的工艺设想，在煤中提取气体、液体燃料和精细化学品。煤的加氢气化是符合这一设想的工艺，煤与过量氢气在一定温度和高压下反应生成甲烷、一氧化碳等高热值气体以及具有高附加值的化学品，如三苯、粗酚等。与传统的煤气化相比，煤加氢气化具有工艺简单、热效率高、污染小的特点，受到广泛地关注和应用。

加氢气化过程的固体产物并非传统意义上的灰渣，而是含碳量较高的高温半焦，同时携带大量的高品热，具有较高的利用价值。现有技术中，半焦通常直接排出，其中的碳及显热并未得到有效利用，这就使得，加氢气化过程碳转化效率和能量利用效率低，另一方面，加氢气化过程需要使用大量氢气，需要寻找稳定的气源，为工业化装置安稳运行提供基础和保障。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明的实施例提供一种煤粉加氢气化方法及系统，可有效提高加氢气化过程中的碳转化效率和能量利用效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面、本发明实施例提供了一种煤粉加氢气化方法，所述煤粉加氢气化方法包括：使煤粉与氢气发生加氢气化反应，生成半焦；使所述半焦与蒸汽在吸收剂存在的条件下发生化学链气化反应；其中，所述半焦与所述吸收剂在流化状态下分层，所述半焦在下层与所述蒸汽反应生成气体产物；所述气体产物包括：酸性气体、氢气、甲烷；所述吸收剂在上层吸收所述酸性气体；所述吸收剂的粒径小于所述半焦的粒径；将所述氢气从所述气体产物中分离出后提供给所述加氢气化反应。

可选的，所述化学链气化反应之前，所述煤粉加氢气化方法还包括：对所述半焦进行粒径筛分，得到满足预设条件的半焦；所述化学链气化反应中的所述半焦为满足预设条件的半焦。

可选的，所述满足预设条件的半焦为粒径在0.2mm以上的半焦。

可选的，所述吸收剂的粒径为0.05～1mm，和/或，所述吸收剂包含20％-55％的CaO。

可选的，所述吸收剂粒径为：0.05～0.08mm或0.08～0.15mm或0.15～0.6mm或0.6～1.0mm。

可选的，所述煤粉加氢气化方法还包括：吸收剂再生反应；所述吸收剂再生反应包括：对吸收有所述酸性气体的吸收剂进行处理，以使所述吸收剂恢复活性；将恢复活性的吸收剂再提供给所述化学链气化反应。

可选的，所述处理的温度为900-1100℃。

可选的，所述吸收剂的质量与所述煤粉的质量比为0.5:1～10:1。

可选的，所述加氢气化反应的温度为700-1000℃，和/或，所述煤粉与所述氢气的氢煤质量比为0.2～2。