[发明专利]一种煤热解无氮工艺方法及系统

说明书

本发明提供一种煤热解无氮工艺方法及系统，采用下述四股原料气作为用于煤热解的燃料流体：一股为氧气，一股为煤热解后经净化回收的低压蒸汽、一股为煤热解后经净化回收的二氧化碳、一股为煤热解后经净化回炉的净化煤气。本发明可以减少系统中的无效气体，达到高效、节能的效果。

技术领域

本发明属于煤热解工艺技术领域，具体涉及一种无氮低阶煤热解工艺方法及系统。

背景技术

我国能源显著特点是“富煤、贫油、少气”，资源禀赋决定了煤炭的基础能源地位，如何清洁、高效、综合利用煤炭，是国家和社会关切的重要课题。

煤热解工艺生产兰炭和煤气，热解的固体产品兰炭作为清洁燃料使用；热解的液体产品煤焦油通过加氢后可以作为汽柴油的调和油，也可以精制出酚类等化工产品；热解的气体产品煤气净化后可以作为燃料，也可以作为生产化工产品的合成气。相比于煤炭的直接燃烧和煤炭的直接气化，煤热解提供了多种附加值较高的产品，提高了煤炭的综合利用率。

传统内热式低阶煤热解工艺是空气作为助燃剂，天然气或回炉煤气作为燃料，传统热解工艺制成的煤气氮气含量高(氮气含量超过40％)、热值低，无法满足工业生产的需要，限值了煤气的用途和价值。提高荒煤气的用途和价值主要方法是降低或消除煤气中的氮气。

如果回炉煤气燃烧将助燃剂改为氧气，就可以达到煤气脱氮提质的目的。但是氧气与回炉煤气直接混合入炉，则会造成热解炉内的局部温度过高，使煤的热解温度局部过高而且不均匀。

目前热解装置主要还是小规模运行，热解的煤气主要作为燃料使用。但是煤碳大规模热解生产的时候，煤气产量太大，只能一小部分煤气作为燃料使用，大部分煤气只能作为合成甲烷或甲醇等化工产品的原料。如果煤气作为生产化工产品的合成气，N₂的含量太高，系统循环大量的无效气体消耗大量的能耗和资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤热解无氮工艺方法及系统，可以减少系统中的无效气体，达到高效、节能的效果。

本发明的煤热解无氮工艺方法，采用下述四股原料气作为用于煤热解的燃料流体：一股为氧气，一股为煤热解后经净化回收的低压蒸汽、一股为煤热解后经净化回收的二氧化碳、一股为煤热解后经净化回炉的净化煤气。

其中，所述燃料流体中氧气的体积含量为15％-30％。

其中，所述燃料流体的压力为0.05-0.1MPa(G)，以体积含量计，燃料流体中氧气占15％-30％、低压蒸汽占10％-25％、二氧化碳占10％-25％、净化煤气占40％-60％。进一步，低压蒸汽与二氧化碳的体积比优选为1：(1-9)。

其中，所述燃料流体中氧气为常温、压力为0.05-0.1MPa(G)，低压蒸汽温度为100-120℃、压力为0.05-0.1MPa(G)，二氧化碳为常温、压力为0.05-0.1MPa(G)，净化煤气为常温、压力为0.05-0.1MPa(G)。

其中，所述净化煤气以体积计，组成为：CO 12-25％、H₂ 30-70％、CH₄ 15-30％。

具体的，本发明煤热解无氮工艺方法包括下述过程：燃烧单元中的燃料流体经燃烧后，产生的高温燃烧气进入煤热解单元中用于热解低阶煤，低阶煤在煤热解单元中热解后，固体部分经熄焦单元熄焦成为兰炭产品送出，气体部分经焦油回收单元回收煤焦油，然后进入净化单元净化；自净化单元输出四股物料：一股为净化后的低压蒸汽、一股为净化后的二氧化碳、一股为回炉的净化煤气，一股为干煤气产品；其中，低压蒸汽、二氧化碳和净化煤气作为原料气与一股氧气混合作为燃料流体进入燃烧单元，干煤气产品作为产品送出。