一种焦末制取合成气的方法

摘要

一种焦末制取合成气的方法，属于含碳物料生产合成气的方法领域。本方法通过对焦末进行干燥、筛分及破碎，将水分及粒度分布符合要求的焦末加入气化反应器内，并经过除尘、降温、洗涤处理制取产品符合标准的合成气。该方法有效利用焦末作为反应原料，工艺流程简单，为焦末提供了一条切实可行、环保高效的利用方式。解决了焦末气流床湿法制气面临的由于其浸润性差而导致的原料制备困难问题，以及干法气流床干法制气所面临的原料制备能耗大、流程长，投资高的问题，为我国为煤炭焦化行业产生的大量焦末提供了一条切实可行、环保高效的利用方式。

权利要求

1.一种焦末制取合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用干燥设备将焦末的水份含量的质量分数降至1～7％；

2)通过筛分设备将焦末筛分后进行破碎，得到粒度范围为200目～18目的焦末；

3)将步骤2)所得焦末加入气化反应器中，并通入气化剂，在850～1250℃、小于

6.5MPa的条件下进行反应，得到高温含尘煤气；所述气化反应器为循环流化床反应器；所述气化剂为过热蒸汽与空气的混合物、过热蒸汽与富氧的混合物或过热蒸汽与纯氧的混合物；

3

4)将步骤3)所得高温含尘煤气进行除尘、降温处理后得到含尘量为10～50mg/Nm的含尘煤气；

3

5)将步骤4)所得含尘煤气进行洗涤处理，得到含尘量为1～10mg/Nm的合成气。

2.根据权利要求1所述的焦末制取合成气的方法，其特征在于：所述的过热蒸汽温度不低于450℃；

所述富氧的含氧量不低于25vol％；

所述纯氧的含氧量不低于99.6vol％。

3.根据权利要求1所述的焦末制取合成气的方法，其特征在于：步骤4)所述除尘、降温处理具体操作为：将步骤3)所得高温含尘煤气首先送入循环流化床反应器后的高温除尘系统，捕集下来的粉尘经颗粒循环系统返回循环流化床气化反应器再次进行反应，经高3

温除尘系统除尘后的煤气含尘量为3～30g/Nm，送入废热回收系统；

进入废热回收系统的含尘煤气被回收显热并产生蒸汽，温度降低至350～400℃，然后送入中温除尘系统；

3

经中温除尘系统除尘后，煤气含尘量为300～500mg/Nm，送入深度除尘系统；

3

经深度除尘系统除尘后，煤气含尘量为10～50mg/Nm。

4.根据权利要求3所述的焦末制取合成气的方法，其特征在于：所述的蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，温度为169～500℃，压力为0.8～5.4MPa。

说明书

一种焦末制取合成气的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含碳物料生产合成气的方法，具体涉及一种焦末制取合成气的方法。

背景技术

[0002] 目前国内已投入工业化运行的煤气化技术主要有固定床、流化床以及气流床三种。其中固定床气化技术已有100多年的历史，为煤化工事业的发展做出了巨大贡献。但由于其技术本身的局限性，如需无烟块煤、环境污染严重等，属于面临淘汰的煤气化技术。

[0003] 流化床工业化气化技术主要有温克勒（Winkler）煤气化技术、高温温克勒（HTW）气化技术、恩德技术以及灰融聚气化技术。目前流化床气化技术在国内的应用正在起步阶段，主要有恩德炉技术、中科院山西煤化所的灰熔聚技术、美国SES公司的U-gas技术、美国的KBR气化技术以及灰融聚技术等。流化床气化技术的主要技术特点是工艺流程短，投资少。原料煤（焦）粒度范围为0～6㎜，备煤系统简单，没有庞大复杂的水处理系统。

[0004] 气流床煤气化技术主要有干法进料和湿法进料两种。国内干法进料应用较广的代表技术主要有Shell和GSP技术，两段炉以及航天炉。湿发进料技术主要有西北化工研究院的多元料浆气化技术、GE水煤浆气化技术以及多喷嘴对置式水煤浆气化技术等。作为干法进料的气流床气化技术来说，原煤处理设备投资、能耗及整体投资相对较高；气流床湿法进料技术因原料浆中含有大量水分，气化效率相对较低，且受粉焦浸润性限制，原料制浆阶段难度较大。

[0005] 我国陕北、内蒙地区煤炭低温热解产业规模巨大，产生的焦末（俗称兰碳粉）数量很大，由于其活性较低、粒度较小、当前煤焦油提取技术由于焦末利用率较低，制约了煤焦油和粉煤分质利用技术的发展。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种利用焦末作为原材料、提高焦末利用率的一种焦末制取合成气的方法。

[0007] 本发明提供的方法，包括以下步骤：

[0008] 1）采用干燥设备将焦末的水份含量的质量分数降至1～7%；

[0009] 2）通过筛分设备将焦末筛分后进行破碎，得到粒度范围为200目～18目的焦末；

[0010] 3）将步骤2）所得焦末加入气化反应器中，并通入气化剂，在850～1250℃、小于6.5MPa的条件下进行反应，得到高温含尘煤气；

[0011] 4）将步骤3）所得高温含尘煤气进行除尘、降温处理后得到含尘量为10～50mg/3
Nm的含尘煤气；

[0012] 5）将步骤4）所得含尘煤气进行洗涤处理，得到含尘量为1～10mg/Nm3的合成气。

[0013] 步骤3）所述气化反应器为循环流化床反应器。

[0014] 步骤3）所述气化剂为过热蒸汽与空气的混合物、过热蒸汽与富氧的混合物或过热蒸汽与纯氧的混合物。

[0015] 所述的过热蒸汽温度不低于450℃；

[0016] 所述富氧的含氧量不低于25vol%；

[0017] 所述纯氧的含氧量不低于99.6vol%。

[0018] 步骤4）所述除尘、降温处理具体操作为：将步骤3）所得高温含尘煤气首先送入循环流化床反应器后的高温除尘系统，捕集下来的粉尘经颗粒循环系统返回循环流化床气化3
反应器再次进行反应，经高温除尘系统除尘后的煤气含尘量为3～30g/Nm，送入废热回收系统；

[0019] 进入废热回收系统的含尘煤气被回收显热并产生蒸汽，温度降低至350～400℃，然后送入中温除尘系统；

[0020] 经中温除尘系统除尘后，煤气含尘量为300～500mg/Nm3，送入深度除尘系统；

[0021] 经深度除尘系统除尘后，煤气含尘量为10～50mg/Nm3。

[0022] 所述的蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，温度为169～500℃，压力为0.8～5.4MPa。

[0023] 按本发明的方法所制取的合成气，其特征在：所述的合成气产品的主要组份及含量 为：H2：11～ 40vol%；CO：20～ 45vol%；CO2：6 ～25vol%；CH4：0.5～ 10vol%；N2：1 ～55vol%。

[0024] 本发明创新的使用焦末作为生产合成气的原材料，有效的实现了资源的再利用，提高了焦末的利用率。通过利用干燥设备将焦末的含水量降至1～7%,然后通过筛分设备将焦末筛分、破碎，得到粒度范围为200目～18目的焦末，解决了焦末气流床湿法制气面临的由于其浸润性差而导致的原料制备困难问题，以及干法气流床干法制气所面临的原料制备能耗大、流程长，投资高的问题。本发明的工艺流程简单，通过特定的反应条件，生产出含尘量较低的、符合标准的合成气，为我国煤炭焦化行业产生的大量焦末提供了一条切实可行、环保高效的利用方式。

具体实施方式

[0025] 本发明提供的实施例选取的焦末产自陕西神木地区，焦末工业分析及元素分析数据如表1所示，其粒度分度如表2所示。

[0026] 表1：焦末工业分析及元素分析数据

[0027]

[0028] 表2：焦末粒度分布

[0029]粒度范围 比例：%
40～60目（246～365μm） 2.07
60～100目（147～246μm） 28.97
100～160目（94～147μm） 14.48
160～200目（74～94μm） 54.48

[0030] 实施例1

[0031] 1）采用干燥设备将焦末中水份含量的质量分数降至1～7%；

[0032] 2）通过筛分设备将焦末筛分后进行破碎，得到粒度范围为200目～18目的焦末；

[0033] 3）将步骤2）所得焦末加入循环流化床反应器中，并通入过热蒸汽（450℃、4.82MPa）、纯氧（氧浓度99.6vol%）混合组成的气化剂，在1150℃、2.0MPa条件下进行反应，得到高温含尘煤气；

[0034] 4）将步骤3）所得高温含尘煤气首先送入循环流化床反应器后的高温除尘系统，捕集下来的粉尘经颗粒循环系统返回循环流化床气化反应器再次进行反应，经高温除尘系3
统除尘后的煤气含尘量为3～30g/Nm，送入废热回收系统；进入废热回收系统的含尘煤气被回收显热并产生蒸汽（蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，温度为169～500℃，压力为0.8～
5.4MPa），温度降低至350～400℃，然后送入中温除尘系统；经中温除尘系统除尘后，煤
3
气含尘量为300～500mg/Nm，送入深度除尘系统；经深度除尘系统除尘后，煤气含尘量为
3
10～50mg/Nm；

[0035] 5）将步骤4）所得含尘煤气进行洗涤处理，得到温度为200～280℃、含尘量为1～3
10mg/Nm的合成气。

[0036] 产生的合成气组成及相关气化指标如表3所示。

[0037] 表3：纯氧制合成气组成及相关气化指标

[0038]

[0039] 表3结果表明，在一定的温度和压力条件下，焦末与过热蒸汽（450℃、4.82MPa）、纯氧（99.6vol%）可以制取合格的合成气，合成气中有效气（CO+H2）含量较高，煤气热值较高。

[0040] 实施例2

[0041] 1）采用干燥设备将焦末中水份含量的质量分数降至1～7%；

[0042] 2）通过筛分设备将焦末筛分后进行破碎，得到粒度范围为200目～18目的焦末；

[0043] 3）将步骤2）所得焦末加入循环流化床反应器中，并通入过热蒸汽（450℃、4.82MPa）、富氧（氧浓度57vol%）混合组成的气化剂，在1150℃、2.0MPa条件下进行反应，得到高温含尘煤气；

[0044] 4）将步骤3）所得高温含尘煤气首先送入循环流化床反应器后的高温除尘系统，捕集下来的粉尘经颗粒循环系统返回循环流化床气化反应器再次进行反应，经高温除尘系3
统除尘后的煤气含尘量为3～30g/Nm，送入废热回收系统；进入废热回收系统的含尘煤气被回收显热并产生蒸汽（蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，温度为169～500℃，压力为0.8～
5.4MPa），温度降低至350～400℃，然后送入中温除尘系统；经中温除尘系统除尘后，煤
3
气含尘量为300～500mg/Nm，送入深度除尘系统；经深度除尘系统除尘后，煤气含尘量为
3
10～50mg/Nm；

[0045] 5）将步骤4）所得含尘煤气进行洗涤处理，得到温度为200～280℃、含尘量为1～3
10mg/Nm的合成气。

[0046] 产生的合成气组成及相关气化指标如表4所示。

[0047] 表4：富氧制合成气组成及相关气化指标

[0048]

[0049] 表4结果表明，在一定的温度和压力条件下，焦末与过热蒸汽（450℃、4.82MPa）、富氧（氧浓度57vol%）可以制取合格的合成气，合成气中氮气含量较高，可作为合成氨的原料气。

[0050] 实施例3

[0051] 1）采用干燥设备将焦末中水份含量的质量分数降至1～7%；

[0052] 2）通过筛分设备将焦末筛分后进行破碎，得到粒度范围为200目～18目的焦末；

[0053] 3）将步骤2）所得焦末加入循环流化床反应器中，并通入过热蒸汽（450℃、4.82MPa）、空气混合组成的气化剂，在1150℃、2.0MPa条件下进行反应，得到高温含尘煤气；

[0054] 4）将步骤3）所得高温含尘煤气首先送入循环流化床反应器后的高温除尘系统，捕集下来的粉尘经颗粒循环系统返回循环流化床气化反应器再次进行反应，经高温除尘系统除尘后的煤气含尘量为3～30g/Nm3，送入废热回收系统；进入废热回收系统的含尘煤气被回收显热并产生蒸汽（蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，温度为169～500℃，压力为0.8～5.4MPa），温度降低至350～400℃，然后送入中温除尘系统；经中温除尘系统除尘后，煤气含尘量为300～500mg/Nm3，送入深度除尘系统；经深度除尘系统除尘后，煤气含尘量为
10～50mg/Nm3；

[0055] 5）将步骤4）所得含尘煤气进行洗涤处理，得到温度为200～280℃、含尘量为1～10mg/Nm3的合成气。

[0056] 产生的合成气组成及相关气化指标如表5所示。

[0057] 表5：空气制合成气组成及相关气化指标