一种多元料浆加压气化工艺

摘要

本发明公开了一种多元料浆加压气化工艺，该工艺包括多元料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放和灰水处理五部分，即利用一种或数种含碳氢的物质，经一次共蘑制备出料浆，在半水冷壁气化炉内料浆与气化剂发生剧烈的部分氧化反应，生成以CO和H2为主的粗煤气，粗煤气经三次洗涤净化后，生产的原料气满足使用要求，原料气化产生的灰渣激冷后，直接由炉底排灰渣系统排出；洗涤产生的灰水先后经提浓、沉淀及过滤的方式除去其携带的灰份，副产的蒸汽可回收灰水的热能，经处理的灰水可返回气化系统循环使用。该工艺具有原料适应性广泛、气化指标良好、工艺装置设备少、装置投资少、操作简便和环保的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及能源化工及资源洁净利用领域中一种合成气、还原气或燃料气的制备方法，特别是涉及一种多元料浆加压气化工艺。

背景技术

众所周知，自上世纪70年代第一次石油危机爆发以来，含碳氢物质的部分氧化法生产合成气或燃料气技术逐步引起人们的高度重视，从那时起一直到现在，经过几十年几代人的不懈努力，加压气化技术不断发展并日趋完善，目前已得到了广泛的应用。固定床、流化床、气流床气化技术在国内的广泛应用为气化技术的进步提供了充足的工程经验。气流床气化技术因其气化指标好、节能高效、环保效益突出，更是备受众多生产厂家的青睐。

气流床气化技术有干法加压气化、湿法料浆加压气化技术。干法气流床气化如Shell工艺技术指标良好，备受关注，但装置投资大，暂时没有大规模用于合成工业的先例；湿法料浆加压气化技术，因其料浆制备、输送、计量、控制方便，可易于实现高压气化，设备基本国产化，生产装置投资少，国内数家生产装置上得以推广和应用。本发明针对国内能源资源现状，为了充分利用的配置资源，如合理转化石油炼制及其它生产过程中的各种含碳氢物(其中至少一种含碳氢固体)，提出采用共磨制备气化料浆，经气流床加压气化，生产以CO、H₂、CO₂、CH₄等为主要组成的合成气、还原气或燃料气。

发明内容

本发明的目的是提供一种多元料浆气化工艺。该工艺具有原料适应性广泛、气化指标良好、工艺装置设备少、装置投资少、操作简便和环保的优点。

本发明的目的是这样实现的：该工艺包括多元料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放和灰水处理五部分，即利用一种或数种含碳氢的物质，经一次共磨制备出料浆，在半水冷壁气化炉5内料浆与气化剂发生剧烈的部分氧化反应，生成以CO和H₂为主的粗煤气，粗煤气经三次洗涤净化后，生产的原料气满足使用要求，原料气化产生的灰渣激冷后，直接由炉底排灰渣系统排出；洗涤产生的灰水先后经提浓、沉淀及过滤的方式除去其携带的灰份，副产的蒸汽可回收灰水的热能，经处理的灰水可返回气化系统循环使用。

本发明的优点是：1、气化原料来源广泛：在料浆添加剂作用下，通过一次共磨湿法制浆，一种多元料浆加压气化法可以将包括煤、石油焦、沥青、残油等所有含碳氢元素的物质转变成含有CO、H₂、CO₂、CH₄等为主要组成的原料气；

2、气化剂选择余地较大：根据后续系统对原料合成气的不同要求，本发明气化方法可以分别选择氧气、富氧空气、空气等作为气化剂；

3、多级洗涤、合成气比较“干净”：多元料浆在气化炉内反应生成的粗合成气依次经过激冷器洗涤、管式洗涤器增湿及洗涤、洗涤塔洗涤后，完全能够满足后续系统对合成气的要求；

4、工艺能耗相对较低，整个系统的水得到了充分的循环利用：气化产生的废水送入汽液分离器，以副产蒸汽的方式回收热能，用于加热返回系统的灰水，经过汽液分离器处理浓缩的灰水进入沉淀池，干净的凝液送除气器，经过沉淀和除气后，这两部分水又返回系统继续使用；

5、由于采取了高效的灰水处理、灰渣处理、尾气处理装置，因而使得整个工艺三废排放量降到了尽可能低的水平，大大减轻了对环境的污染，  废水、废渣、废气排放量小，对环境好。

附图说明

下面结合附图对本发明做详细描述。

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明包括多元料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放和灰水处理五部分，即利用一种或数种含碳氢的物质，经一次共磨制备出料浆，在半水冷壁气化炉5内料浆与气化剂发生剧烈的部分氧化反应，生成以CO和H₂为主的粗煤气，粗煤气经三次洗涤净化后，生产的原料气满足使用要求，原料气化产生的灰渣激冷后，直接由炉底排灰渣系统排出；洗涤产生的灰水先后经提浓、沉淀及过滤的方式除去其携带的灰份，副产的蒸汽可回收灰水的热能，经处理的灰水可返回气化系统循环使用。

所述多元料浆制备为将来自原料堆场的一种或多种原料(A或B)，经破碎，粒度控制在小于10mm，破碎后小于10mm的原料经计量后与定量的水、添加剂一同送入球磨机1进行一次共磨制浆。

所述加压气化为磨机1制备的料浆沿管道21进入料浆贮槽2，并经高压料浆泵3升压，沿管道22将恒定压力的料浆送入气化炉5顶部喷嘴4，在喷嘴4端部，料浆与由管道23送来的气化剂一同喷入气化炉5燃烧室，在高温1250～1500℃、高压0.1～8.0Mpa下发生部分氧化反应，生成以CO和H₂为主要成分的粗煤气。所述气化剂可选用空气、富氧或纯氧。

所述粗煤气净化为出气化炉5的粗煤气在炉内经激冷水洗涤后，由管道24进入气化洗涤系统的气、液管式混合器10，气、液管式混合器10的作用在于对于气体所携带的固态杂质粒子湿润凝聚，便于洗涤分离，用水由管道38供给，粗煤气在气、液管式混合器10内充分混合和湿润，然后气、液及夹杂细灰的混合物沿管道25送气体洗涤器11处理；气体在气体洗涤器11内经多级旋流、折流、洗涤、除液除沫后，干净的不含液沫的气体由其顶部的出口离开气体洗涤器11，合格的原料气由管道26送往应用工序；其中的液体和细灰粒子汇集于该设备的下部液体贮槽，经下部开口离开气体洗涤器11；气体洗涤器产生的洗涤水由管道27进入泵12，由泵12沿管道28打入气化炉5溢流式激冷器做激冷水用；气化洗涤用水来自气液分离器13的管道36，管道37给气体洗涤器11供洗涤用水，管道38给气、液管式混合器10供水。

所述灰渣排放为气化原料中的灰分及未反应的残碳被管道28送来的激冷水冷却洗涤进入灰渣排放系统；灰渣排放系统经过集渣、排渣两个过程后，将气化产生的粗灰渣排出集渣罐7；阀门6为集渣阀、阀门9为排渣阀。

所述灰水处理为气化炉5底部的灰水经管道29进入气液分离器13，灰水固体量约0.05％～8.00％，温度150～280℃，可根据气化压力的高低，灰水处理可设置一个或多个气液分离器13，酸性气体从气液分离器13顶部由管道40排出送往回收工序；气液分离器13上部对进入气液分离器13的灰水产生的蒸汽迅速冷凝，冷凝液沿管道39送往除气器16，冷却剂为由管道41送来返回系统的洗涤用水；除气器16对进入的凝液、管道35送来的干净灰水以及经管道8来的补充水进一步除气，使进入系统的洗涤用水中微量气体组分含量(O₂、CO₂、H₂S等)在系统装置材质的可承受范围内，解析出的少量气体由除气器16顶部沿管道42排出送往处理工序或可直接排放；除气器16中的水经泵17加压后送入气液分离器13做冷却剂用，同时回收了热量；气液分离器13底部灰水进一步冷却后，沿管道30进入沉降槽14；进入沉降槽14的灰水经沉降分离后，沉降槽14底部沉降的浓液沿管道31进入液固分离器15，液固分离器15对浓灰水进一步处理后，分离出的灰离开系统，滤液由管道32用泵18沿管道33送回沉降槽14；沉降槽14较为干净的溢流液由管道34进入贮槽19，贮槽19的溶液用泵20沿管道35送往除气器16。

以陕西神府煤为主要原料的多元料浆气化装置运行结果。

原料元素分析(质量)如下：

        C      70.80

        H      4.85

        N      0.90

        S      0.40

        O      12.09

        Ash    5.36

        Mad    5.60。

发热量：29000j/g。

采用的操作条件如下：多元料浆浓度61％，流量6t/h；氧气纯度98％，氧气流量2380Nm³，气化炉操作压力2.5MPa，温度1350℃±5℃；干煤气流量7600Nm³/h，出气化炉煤气温度为210℃±10℃，CO+H₂含量81.50mol％，渣量300kg/h(干基)，灰量80kg/h(干基)。