[发明专利]一种利用低阶煤制备合成气的方法和系统

说明书

本发明的一种利用低阶煤制备合成气的方法和系统，低阶煤依次通过烘干工艺和气化还原工艺处理得到提质煤和油气混合物，油气混合物经净化工艺得到包含CO、H₂和烃类的混合气体，气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺；混合气体再经部分烃类重整转化工艺得到包含CO和H₂的第一合成气，提质煤再通过与H₂O和O₂反应制备包含CO和H₂的第三合成气；将第一合成气和第三合成气混合，即得合成气。本发明中的方法和系统，对低阶煤中的挥发分和固定碳分别加以开发以制备包含CO和H₂的合成气，多途径最大限度的将低阶煤中的挥发分和固定碳以CO和H₂的形式保留下来，合成气的产量高、热值高、能耗低。

技术领域

本发明涉及煤物质清洁利用技术领域，尤其涉及一种利用低阶煤制备合成气的方法和系统。

背景技术

在我国已探明的煤炭储量中一半以上为低阶煤，其中蕴藏的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。低阶煤主要具有高水分、高挥发性的物质特性，在燃烧时火焰较长且有烟，煤化程度较低，典型煤种为褐煤和长焰煤。我国富煤少油缺气，如何高效利用低阶煤成为当今清洁煤技术的重大课题。然而无论是燃烧发电，还是现代煤化工利用，都因为其高水、高灰和低热值的三大特性使其综合利用的效率极低。

目前低阶煤的利用方式主要是直接燃烧或气化，其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一，据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤直接燃烧不仅浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，效率低，而且污染环境，容易造成SOx和NOx等温室气体的大量产生，造成了酸雨等恶劣天气环境。现代煤化工技术以煤气化为技术龙头，通过气化得到化工合成所需的一级原料CO和H₂，但是煤气化技术发展至今，尚未形成成熟大规模商业化低阶煤气化技术。现有技术中将低阶煤气化制备CO和H₂，通常是将低阶煤热解后得到粗制煤气和提质煤，一般热解是在有大量氧气(或空气)的条件下进行的，热解时一部分煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO₂。由于CO₂不能燃烧，属于无效气体，并且因为有氧燃烧，粗制煤气中含氮量过高，降低了粗制煤气的能量密度，使粗制煤气热值降低，除了回炉燃烧外，热解产出粗制煤气难有其它经济价值，煤炭原料的利用率低。而且因为一部分煤与氧气燃烧供热生成CO₂，导致提质煤的量更少，最终用提质煤途径制得的合成气的量少之又少，极大的浪费了低阶煤中的有效资源，而且并无相关集成设备既能够利用低阶煤连续制气和提质又能够连续化大规模生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用低阶煤制备合成气的方法和系统，通过在无氧或微氧条件下将烘干后的低阶煤分级分质制备成混合气体和固体的提质煤，对混合气体和提质煤分别加以开发与利用，以制备富含CO和H₂的合成气，多途径最大限度的将低阶煤中的挥发分和固定碳以CO和H₂的形式保留下来，合成气的产量高、热值高。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种利用低阶煤制备合成气的方法，该方法包括以下步骤：低阶煤依次通过烘干工艺和气化还原工艺处理得到提质煤和油气混合物，所述油气混合物经净化工艺得到包含CO、H₂和烃类的混合气体，

所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺；

所述混合气体经部分烃类重整转化工艺处理得到包含CO和H₂的第一合成气，所述提质煤通过与H₂O和O₂反应制备包含CO和H₂的第三合成气；

将所述第一合成气和第三合成气混合，即得所述合成气。