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CN105668517A - 一种高温含烃气体制备合成气的方法 - Google Patents

一种高温含烃气体制备合成气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高温含烃气体制备合成气的方法，该方法主要由工艺烧嘴、高温含烃气体入口腔和转化炉三部分，通过转化炉内的非催化部分氧化反应过程，将高温含烃气体中的甲烷以及焦油、苯、酚等进一步转化为CO和H2为主的合成气。高温含烃气体来源广泛，可以是垃圾、生物质、褐煤、烟煤等热解或者固定床气化的气相产物，通过该方法生产的合成气可用于制氢、合成氨、甲醇、乙二醇、FT合成等工艺，用途极为广泛。该方法环境友好，合成气洗涤过程中的废水不含有机物；高温含烃气体的转化率可达99％以上；工艺流程和设备结构简单，投资省。

Description

一种高温含烃气体制备合成气的方法
技术领域
本发明涉及一种含烃物料生产合成气的方法，具体涉及一种高温含烃气体制备合成气的方法。
背景技术
以褐煤、烟煤等为原料的固定床气化炉在多年的运行过程中，一些工程问题始终未得到有效解决。如：
(1)焦油的问题。固定床气化炉气体出口温度较低，为低温焦油，特别是其中含有细粉，难以回收利用；由于焦油的产量与煤的特性密切相关，对部分煤种的焦油实际产量很少。例如，某厂固定床气化炉造气用于煤制油，焦油基本没有价值。专门回收成本高，操作困难。
(2)能量利用问题。由于考虑回收合成气中的焦油，先用大量水洗涤冷却将焦油蒸汽转化为液态，降低了合成气的温度；另外，由于合成气中含有焦油，易在废热锅炉炉管上冷凝，焦油和细粉凝结在炉管上，影响废热锅炉的操作。现有鲁奇炉工艺流程只能副产低压蒸汽。
(3)废水的问题。现有固定床气化炉最重要的问题是其中含有焦油、苯、酚类等有机物且量大，使得废水处理非常困难，投资巨大。
(4)CH4进一步转化问题。鲁奇炉的出口合成气甲烷随煤种不同含量5～14％，与其他技术相比，其热值相对较高，可以用作工业燃气或者作为合成天然气，但用于合成氨、甲醇等大宗化学品的生产，就必须采用天然气蒸汽转化工艺或部分氧化工艺对CH4进一步转化。
垃圾、生物质等通过热解或者固定床气化生成的气相产物其总体气体组成与上述煤的固定床气化炉的出口合成气类似，是困扰工业界一个重要的技术问题。
发明内容
针对以上提到的固定床气化工艺的问题，核心集中在气化炉出口温度较低，甲烷和焦油等未完全转化，给后续能量回收、焦油的回收、废水的处理等带来问题。本发明的目的是提出一种高温含烃气体制备合成气的方法，技术构思如下：
(1)通过在固定床气化炉的出口补氧提高转化温度，完成焦油和甲烷的转化。焦油等高分子化合物在高温下完全转化，使得废水中不含有机物，废水处理容易且量少。高温气体不需冷却直接进入转化炉，能量利用充分。高温气体中含H2、H2O等含氢的气体，促进焦油的解热。
(2)在转化炉的出口设置废热锅炉，副产高压蒸汽。合成气经过高温，其中的高分子有机物基本分解，不会在废热锅炉炉管上冷凝，废热锅炉能长周期操作。
具体技术方案如下：
一种高温含烃气体制备合成气的方法，包括如下步骤：
将高温含烃气体(S1)依次通过入口腔(1)、分布孔(102)引入转化炉(2)；同时，将氧化剂通过工艺烧嘴(3)引入转化炉(2)；
高温含烃气体在转化炉(2)内通过非催化部分氧化反应生成以CO+H2为主的合成气；
出转化炉(2)的高温合成气(S4)通过废热锅炉(4)副产高压蒸汽，出废热锅炉(4)的冷却后合成气(S5)进入下游装置；
工艺烧嘴(3)为双通道，其中，内通道为氧化剂(S2)通道，外通道为辅助气化剂(S3)通道；
工艺烧嘴(3)通过烧嘴法兰(301)与入口腔(1)连接；
入口腔(1)通过入口腔法兰(101)与转化炉(2)连接。
所述高温含烃气体是垃圾、生物质、褐煤、烟煤等热解或者固定床气化的气相产物，含有甲烷以及焦油、苯、酚等有机物。
所述氧化剂是氧气、空气或者富氧空气。
所述工艺烧嘴的辅助气化剂通道的介质可以是水蒸汽、CO2、N2等不能燃烧的气体或者液态水等。
转化炉(2)的向火面衬里的材料是耐火砖。
所述废热锅炉(4)可以是水管锅炉或者火管锅炉。
所述转化炉(2)的工作压力为0.1～12MPa；所述高温含烃气体(S1)的温度为300～800℃；所述出转化炉(2)的高温合成气(S4)的温度为900～1700℃；所述出废热锅炉(4)的冷却后合成气(S5)的温度为200～400℃。
本发明涉及一种高温含烃气体制备合成气的方法，将高温含烃气体中的甲烷以及焦油、苯、酚等进一步转化为CO和H2为主的合成气。该方法环境友好，合成气洗涤过程中的废水不含有机物；高温含烃气体的转化率可达99％以上；工艺流程和设备结构简单，投资成本低。
附图说明
图1是实施例1生产合成气方法的工艺流程示意图。
符号说明
1入口腔；101入口腔法兰；102分布孔；2转化炉；3工艺烧嘴；
301烧嘴法兰；4废热锅炉；S1高温含烃气体；S2氧化剂；
S3辅助气化剂；S4高温合成气；S5冷却后合成气。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
实施例1
参见图1，将高温含烃气体S1依次通过入口腔1、分布孔102引入转化炉2；同时，将氧化剂通过工艺烧嘴3引入转化炉2；高温含烃气体在转化炉2内通过非催化部分氧化反应生成以CO+H2为主的合成气；出转化炉2的高温合成气S4通过废热锅炉4副产高压蒸汽，出废热锅炉4的冷却后合成气S5进入下游装置。
工艺烧嘴3为双通道，其中，内通道为氧化剂S2通道，外通道为辅助气化剂S3通道；
工艺烧嘴3通过烧嘴法兰301与入口腔1连接；
入口腔1通过入口腔法兰101与转化炉2连接。
对某厂褐煤气化制合成气装置，采用固定床气化。出固定床气化炉的合成气中的甲烷以及含有的焦油、苯、酚等组分，合成气进入本发明的非催化部分氧化转化炉进一步转化为CO和H2。
出固定床气化炉合成气的温度为230℃，非催化部分氧化转化炉的操作压力为4.0MPaG，非催化部分氧化转化炉的材料采用耐火砖衬里。
以日处理1000吨煤(干基)的装置为例，表1给出了固定床气化气体组成及出非催化部分氧化转化炉的气体组成。出固定床气化炉的合成气经过高温处理，已不含焦油、苯、酚类等有机物。表2考虑了固定床气化消耗的固定床气化和非催化部分氧化的合计从气化工艺指标，总体来看，冷煤气效率与国内广泛采用的神府煤水煤浆气流床气化技术相当，应该说本技术适合于褐煤等含碳原料制备合成气。
表1合成气组成
表2固定气化和非催化部分氧化合计气化工艺指标
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的认识能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高温含烃气体制备合成气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将高温含烃气体(S1)依次通过入口腔(1)、分布孔(102)引入转化炉(2)；同时，将氧化剂通过工艺烧嘴(3)引入转化炉(2)；高温含烃气体在转化炉(2)内通过非催化部分氧化反应生成以CO+H2为主的合成气；
出转化炉(2)的高温合成气(S4)通过废热锅炉(4)副产高压蒸汽，出废热锅炉(4)的冷却后合成气(S5)进入下游装置；
其中，工艺烧嘴(3)为包括内通道和外通道的双通道，内通道内为氧化剂(S2)通道，外通道为辅助气化剂(S3)通道；
工艺烧嘴(3)通过烧嘴法兰(301)与入口腔(1)连接；
入口腔(1)通过入口腔法兰(101)与转化炉(2)连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温含烃气体是热解或者固定床气化的气相产物，含有有机物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高温含烃气体是垃圾、生物质、褐煤或烟煤，所述有机物是甲烷、焦油、苯或酚。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是氧气、空气或者富氧空气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺烧嘴的辅助气化剂(S3)通道的介质是水蒸汽、CO2、N2或者液态水。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转化炉(2)的向火面衬里的材料是耐火砖。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废热锅炉(4)是水管锅炉或者火管锅炉。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转化炉(2)的工作压力为0.1～12MPa；所述高温含烃气体(S1)的温度为300～800℃；所述出转化炉(2)的高温合成气(S4)的温度为900～1700℃；所述出废热锅炉(4)的冷却后合成气(S5)的温度为200～400℃。
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