[发明专利]移动床加压煤气化生产富甲烷煤气的工艺和装置

摘要

移动床加压煤气化生产富甲烷煤气的工艺和装置，将移动床加压气化炉内煤气化的床层的高径比提高以优化甲烷产率的气化条件。在气化炉底部的富氧蒸汽入炉管路上，增设氢气气化剂加入管路，让富氧蒸汽气化剂和氢气气化剂，分别轮流从炉底送入加压气化炉，对炉内炭层周期性的重复进行，富氧蒸汽制低甲烷水煤气工艺过程和氢气制高甲烷氢煤气工艺过程。在两种入炉气化剂相互转换前，设计有惰性气体置换过程，以防止两种气化剂在入炉管路内和炉底内部相遇而出现安全事故。由于移动床加压煤气化工艺中增加了氢气制高甲烷氢煤气工艺过程，使煤气中甲烷含量大幅增加，既提高煤气热值又提高煤制气热效率。

主权项

1.移动床加压煤气化生产富甲烷煤气的工艺，其特征在于：将移动床加压气化炉内，进行煤气化的床层的高径比设计为0.8至5，在增大碳层高度和气化反应表面积、延长气化剂在床层反应时间、减小床层同平面温差的同时，获得直接甲烷化反应C+2H2＝CH4沿气流方向的更平缓的煤气化床层温度分布梯度，以增加甲烷产率；在气化炉底部的氧气和蒸汽的入炉管路(3)上增设氢气气化剂加入管路(QQ)；将控制蒸汽气化剂、氧气气化剂、氢气气化剂进入煤气炉的阀门分别设计为串联双阀，即蒸汽前阀(1A)和后阀(1B)、氧气前阀(2A)和后阀(2B)、氢气前阀(15A)和后阀(15B)，并在串连双阀之间接入惰气管路(DQ)，分别通过蒸汽隔离阀(1C)、氧气隔离阀(2C)、氢气隔离阀(15C)，对关闭的双阀之间的管内充注压力高于气化剂的隔离惰性气体，以杜绝串联的阀门出现万一的泄漏，让氢气和氧气在入炉管路(3)内相遇而引发事故；在移动床加压煤气化工艺中，嵌入煤加氢直接甲烷化的煤气化工艺，让富氧蒸汽气化剂和氢气气化剂这两种气化剂，分别轮流从炉底送入移动床加压气化炉，对炉内炭层周期性的重复进行：富氧蒸汽制低甲烷水煤气工艺过程T1和，氢气制高甲烷氢煤气工艺过程T3，让移动床的煤气化界面既是低甲烷水煤气工艺过程T1的相界面，又是高甲烷氢煤气工艺过程T3的相界面；使煤气化层既是高甲烷氢煤气工艺过程T3的吸热载体，又是低甲烷水煤气工艺过程T1的供热载体；低甲烷水煤气工艺过程T1在气化层形成的减温分布，有利于高甲烷氢煤气工艺过程T3增加甲烷浓度上限；高甲烷氢煤气工艺过程T3在气化层形成的加温分布，又有利于低甲烷水煤气工艺过程T1提高水煤气浓度上限；这两个互为有利的轮换气化过程的有机结合，还使煤加氢直接甲烷化反应放出的显热，转化为水煤气反应产物CO和H2的化学潜热，从而进一步提高了本工艺热效率；在两种入炉气化剂相互转换前，设计有惰性气体置换T2过程或T4过程，用纯蒸汽惰性气体将入炉管路(3)内和炉底空间(4)的富氧蒸汽，置换并驱赶到炉内炭层中的氧化燃烧层(7A)中烧掉为T2置换过程；用纯蒸汽惰性气体将入炉管路(3)内和炉底空间(4)的氢气，置换并驱赶到炉内炭层中的高温甲烷化反应层(7B)之上为T4过程，以防止T1阶段的富氧蒸汽或T3阶段的氢气，在入炉管路(3)内和炉底空间(4)相遇而出现安全事故；在入炉的氢气气化剂中均匀混合安全允许范围内的氧气，通过少量氧气在炉渣上部的安全燃烧放热，减少氢气气化剂在高温氧化层吸收的热量，以延长氢气煤气化直接进行C+2H2＝CH4的甲烷生成反应T3的时间段长度，提高直接甲烷化的产率；出炉的高甲烷氢煤气或低甲烷水煤气经洗涤、初步除去焦油、粉尘后，分别经过高甲烷氢煤气出气阀(16A)进入高甲烷氢煤气净化分离工艺装置，或低甲烷水煤气出气阀(14A)进入低甲烷水煤气净化分离工艺装置。