[发明专利]一种分级制取富烃氢煤气与水煤气的方法

摘要

一种分级制取富烃氢煤气与水煤气的方法，将原料煤先经过氢气气化，制取富含甲烷和多碳烃的氢煤气后，再将制氢煤气后剩下的残焦进行水煤气气化，富烃氢煤气与水煤气分别出炉；气化剂与被气化的固体颗粒逆流相向流动，热量利用充分，能源转化效率高，蒸汽、氧气耗量少，二氧化碳排放少；水煤气冷凝液相对减少，且不含酚类化合物，处理成本低，环境友好；氢煤气中甲烷、多碳烃含量高，净化、分离成本低；该富烃氢煤气与水煤气分级制取方法，可用于煤制天然气、煤制燃料油、煤制烯烃、煤制甲醇、合成氨、IGCC整体联合循环发电等行业。

主权项

1.一种分级制取富烃氢煤气与水煤气的方法，由氧气水蒸汽气化剂进口、炉篦、原料煤气化床层、搅拌器、布煤器和煤锁、承压水夹套壳体、粗煤气出口和富烃煤气出口组成，其中原料煤气化床层自下而上又分为灰渣层、氧气燃烧层、水煤气生成层、甲烷生成层、原料煤干燥层，氧气水蒸汽自下而上与原料煤反应生成水煤气，其特征在于：将加压移动床煤气炉设置为上下两段结构，其上段为氢煤气段，下段设计为，采用氧气和水蒸汽混合气化剂，以来自氢煤气段的残焦为原料，生产氢气和一氧化碳的水煤气段，其残焦气化床层高径比0.5～1.5；其上段设计为，采用甲烷0～30％，或氢气含量≥60％的氢气气化剂，用原料煤直接生产甲烷和多碳烃的氢煤气段，其气化原料煤床层高径比为2～6.8；在水煤气段与氢煤气段之间设置残焦下移通道(8)，以便将氢煤气段的残焦卸入水煤气段；在残焦下移通道(8)下方设置布煤器(7)，将来自下移通道(8)的残焦分布于水蒸汽气化床层上，汇集于布煤器(7)下方中心区域的水煤气，通过水煤气导出管(7a)，流入床层上部空间与水蒸汽气化层上来的全部粗煤气，通过水煤气出口(9)流出煤气炉水煤气段；在氢煤气段从下到上依次分为焦炭加氢气化层(13)、半焦加氢气化层(14)、加氢干馏层(17)和干燥层(18)；在半焦加氢气化层(14)上部设置氢气分布器(12)和与之相通的氢气进气口(11)；在半焦加氢气化层(13)和焦炭加氢气化层(14)中设置换热管束(12A)，换热管束(12A)上端与氢气分布器(12)相通，下端为氢气进入焦炭加氢气化层(14)的端口，以便氢气气化剂，经氢气进气口(11)进入氢煤气段后通过氢气分布器(12)，再沿换热管束(12A)管内下行过程中，吸收管束外C+2H₂＝CH₄反应热提高氢气温度后，从换热管束(12A)下端沿煤气炉截面向上依次：①流入焦炭加氢气化层(13)，与其中具有活性的碳元素进行C+2H₂＝CH₄放热反应生成甲烷；②流入半焦加氢气化层(14)，与半焦中丰富的活性碳元素进行C+2H₂＝CH₄放热反应生成甲烷，其反应热一部分被换热管束(12A)的氢气吸收，一部分提高炭层和氢气气化剂温度；③流入加氢干馏层(17)，利用带入的热量使原煤进行加氢热解、干馏、气化，生成甲烷和气态多碳烃；④流入干燥层(18)加热原料煤，吸收原料煤析出的水蒸汽后，成为富含甲烷和多碳烃的氢煤气，经富烃氢煤气出口(21)流出煤气炉氢煤气段，氢气分布器(12)还具有承载换热管束(12A)和焦炭及半焦部分重量的功能；在氢煤气段的干馏层中设置搅拌器(16)，下部设置筛板(15)，搅拌器将干馏过程中粘结的煤粒及时破粘，筛板既承载原料煤重量，还将粘结粒度过大的半焦留在干馏段，经搅拌器破碎后再穿过筛板落入半焦加氢气化段(14)，以防止焦粒在氢气分布器(12)或残焦下移通道(8)中堵塞，设置搅拌器(16)和筛板(15)还有既均匀干馏层截面气相阻力，又有利于原料煤均匀下移，并顺利通过氢气分布器和煤气集气器进入水煤气段的功能；在富烃氢煤气出口(21)和水煤气出口(9)设置限流装置，以便及时调节、控制氢气分布器(12)或残焦下移通道(8)之间的压差，以减少氢气之间与水煤气之间相互串气的几率；在干燥层、干馏层、半焦加氢气化层、焦炭加氢气化层，水蒸汽气化层，以垂直间距500mm，设置测温热电偶，以监控其温度。