双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法_2

文档序号:9881918阅读:来源:国知局
炉膛3;?步骤?所述高温干馏半焦在下段炉膛3由气化剂穿越蜂窝炉渣层成紊乱气流与热半焦在氧化层反应出二氧化碳、氢气、一氧化碳,反应后煤气在上升至还原层分解二氧化碳变为一氧化碳,使得煤气成分C0+H2 ^ 75%;
?步骤?所述产出的煤气经上段炉膛6夹衬套孔、中心孔既传热用于干馏,又有50-80%通过下端炉煤气出口 5导出;
?被导出步骤?的热煤气经旋离除尘器、废热锅炉、第一酚水分离器、第一风冷器和第一静电除尘器通过第二输气阀输入化工合成系统,实现烟煤、小粒块煤进入煤气发生炉、双段式煤气发生炉或双段煤气纯氧发生炉气化;
双段煤气发生炉上段炉干馏烟煤颗粒产出荒煤气成分:甲烷7-20%,CO+H2 ^70%、热值达到2900-3300kcal/m3左右,单独输出适合作为燃气内燃机燃料发电,可作为城市煤气;将双段煤气发生炉下段炉无氮煤气中一氧化碳再进行变换成为大量氢;同时用于生产合成氨、甲醇、烯烃、芳烃、二甲醚等多种煤化工产品,提取工业纯氢,炼油加氢;
双段煤气发生炉下段炉气化产出煤气成分⑶2=15-38%、CO+H2=75-82%,其中一氧化碳30-45%通过化工系统与蒸汽变换成H2、C02各30-45%,煤气中的氢加变换后氢气达75-82%,CO2达到45-70%,这些气体用于:
(A)75-82%氢气与氮气配比3:1混合压缩在合成过程生成液氨(NH3),或工业提氢及炼油加氢。
[0010](B)生成液氨再与二氧化碳按580kg: 730kg的比例经压缩、加温催化合成尿素;
(C)将步骤(A)、(B)下段煤气发生炉产生煤气中的氢与一氧化碳变换生成氢与氮合成氨,剩余30-60% 二氧化碳分离出作为二次能源用于如合成碳酸丙烯酯、双氰胺、碳酸氢铵、甲醇、二甲醚、碳酸乙二醇酯、合成乙烯,或与氧气混合回炉做气化剂。
[0011]本发明的双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法是采用本发明人多项发明专利:《一种用褐煤制备燃气的方法及其设备》-201210215367.6、《一种用秸杆制备燃气的方法及其设备》-201210215366.1、《一种制备燃气的方法及其设备》-201210082056.7、《一种制备发电用燃气的设备及制备燃气的方法》-201410576730.6、《一种柱体颗粒燃料及其制备方法和设备》-201210082057.1、《一种制备柱体颗粒燃料的滚轮挤压机》-201210082054.8、一种碾挤压秸杆、沫煤柱体颗粒替代块煤制备燃气的方法》-201310320648.2、《阶梯凹槽模盘塔式同步滚轮颗粒机》-201410275507.8等以上发明专利技术借用双段煤气发生炉结构和性能,将烟煤、秸杆颗粒在双段煤气发生炉上段炉膛内实现干馏后,下沉滑向双段煤气发生炉下段炉膛类似于无烟块煤纯氧气化,所利用的纯氧气化在无烟煤、焦炭、半焦(兰炭)都已有运行多年案例证明,使用可行性无可辩驳,属于成熟技术。兰炭炉内干馏近几年发展并运行产出的洁净煤(兰炭)效果良好,为了实现直接将烟煤、秸杆颗粒取代无烟块煤、焦炭,本发明技术先进行双段煤气发生炉上段炉膛干馏,将原料粉末内碳氢气体、焦油、硫、苯、酚、萘各种成分在双段煤气发生炉上段炉膛内550-950°C温度被干馏释放出来,其燃气热值可达到3100kcal/m3左右、甲烷7-20%、一氧化碳+氢^75%是发电、合成LNG、DME的最佳原料气体。通过发电或合成LNG、DME、回收焦油,干馏后剩碳成为低焦油、硫、苯、酚、萘等,成为既洁净,又保持一定高温度和热能热碳下沉到双段煤气发生炉下段炉膛进行纯氧气化,气化后成分CXHH2 ^ 75%是合成氨,尿素的极佳原料气。
[0012]双段煤气发生炉由上段、下段构成:上段主要干馏、设有干馏煤气出口,和上段炉衬内夹有下段炉通道气孔的下段炉煤气出口。双段煤气发生炉下段炉主要是气化,设有下段炉煤气与上段炉夹衬出气通道连接,本发明技术在使用块煤中展现一定优势,利用二煤气出口特征引入到本发明所需作用如下:
本发明双段煤气发生炉下段炉:将上段下沉滑入的半焦通过纯氧气化,气化过程产出的煤气占总产气量的50-80%经双段煤气发生炉下段炉膛煤气出口输出,20-50%的高温气体流向双段煤气发生炉上段炉膛做内热干馏。干馏后烟煤、秸杆颗粒呈高温半焦进入气化层,所以焦油、硫、苯、酚、萘等含量比无烟块煤还要少,高温半焦热能被有效转化。气化后气体主要成分OHH2 ^ 75%,其中通过变换氢含量可达到^ 70%是优质的化工用气原料,为降低生产成本打下基础。
[0013]本发明烟煤、秸杆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法提出纯氧或富氧气,是为了形成无氮、低氮煤气提高气化效率。主要是利用氧与碳剧烈反应特性结合大量蒸汽中和、裂解,目的消化低、劣质烟煤变为粉末后再合成颗粒时,将其碳粒利用高温充分气化。低、劣质煤的特征;在颗粒状态时特别硬,夹在里面碳在燃烧时其硬度也阻碍着空气中氧化反应减弱、也就是所说的难烧。本发明烟煤颗粒当着以低、劣质煤作原料时先进行粉碎成末煤再利用本发明人多项发明专利技术碾压、糅合、挤成颗粒,颗粒由于粉末构成加上与纯氧强烈反应,将其碳粉末内的成分充分氧化产出煤气,这也是烟煤颗粒的特征,当烟块煤价格低廉也可作为纯氧、富氧气化原料。
[0014]本发明双段煤气发生炉下段炉膛壁为加水套钢结构,通过加水套壁氧化温度严格控制在1350°C以内,既防止灰渣融化,又不出现灰渣挂壁。还可以实现中心温度在提高,温度达到1350 °C左右高温,对氧化低、劣质煤有益,最终较好消化低、劣质煤能够进行气化。
[0015]本发明双段煤气发生炉下段炉膛底部设置氧与蒸汽或氧与二氧化碳混合器,通过炉箅再经蜂窝渣层进入氧化层实现氧化,这些纯氧气化过程国内已有几十台运行。本发明借助产出50-80%煤气从下段出口输出,用20-50%高温煤气带着热能流向上段对原料内热式、双段煤气发生炉上段炉膛衬孔外热式干馏,既利用热能、又预热了原料,节能显著,气化效率显著。
[0016]本发明双段煤气发生炉上段炉膛将投入烟煤、秸杆颗粒层通过双段煤气发生炉下段炉膛流向550-950Γ高温热煤气被穿越进入内热及衬夹套孔传热式干馏,近几年运行兰炭炉原理就是向内吹入热气干馏性能良好。本发明烟煤、秸杆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法,其特征是上段干馏出煤气约300m3/吨煤,加下段流向上段热煤气(约300m3)混合后合成煤气(称荒煤气)约占气化炉吨煤产气量20-40%。其荒煤气产出量控制在吨煤产气量的30%为佳,既保持无氮荒煤气热值高的特点,又减少分离焦油、脱硫、苯、酚、萘的净化工作量而降低成本,其热值达到2900-3300kcal/m3。是燃气机发电机组适合的气体燃料,同时也是低廉合成甲烷或LNG、DME的原料。发电或合成LNG、DME都能产生近0.6元/m3收益,再加上回收焦油收益。致使下段产出煤气成本成倍下降。再则;通过干馏煤气分离出焦油灰尘低,回收率较块煤高。吨煤可回收洁净焦油50-90kg。其价值高于125元以上。
[0017]本发明双段煤气发生炉上段炉产出干馏煤气每吨烟煤自身释放300m3左右。焦油50-90kg,再与双段煤气发生炉下段炉流向约300m3热煤气加混合,混合后荒煤气成分:CH4=7-20%,H2=30-48%oC0=30-40%,所以讲荒煤气是良好的燃气机发电或合成LNG气体原料。
[0018]本发明双段煤气发生炉上段炉产出煤气先输出经电捕焦、酚水分离、风冷器、静电除尘、除焦油、加压脱硫,送燃气机发电或合成LNG。为了合理分配上、下段煤气输出量;将不合适合成氨、尿素的荒煤气侧重发电或压缩合成甲烷或LNG产品,同时每吨煤可以回收50-90kg洁净焦油,两项合起来是否降低合成氨、尿素用气原料成本,也就是决定化工用气的成本下降才能有效从根源上解决中、小化肥厂面临困境。
[0019]本发明烟煤、秸杆颗粒双段煤气发生炉纯氧气化发电联产合成氨、尿素的方法产气量分配:每吨烟煤热值6200kcal/kg。价格510元/吨,推算能产出无氮煤气约2000m3、焦油50kg,其中双段煤气发生炉上段炉膛煤气共输出550-660m3热值2900-3100kcal/m3。双段煤气发生炉下段炉膛口输出1400-1600m3,其成分C0+H2 ^ 75%,质量优于无烟块煤产出的化工煤气。已进行设计案例:双段煤气发生炉上段炉膛荒煤气发电:776kwh,耗荒煤气575m3,荒煤气折价0.7元/m3,价值0.7元/m3 X 575m3=402.5元,回收焦油60kg X 1.5元/kg=90元,两项合计492.5元。进入双段煤气发生炉下段炉膛半焦剩余值、再加上纯氧费、运行费用等累计190.5元,折化工用煤气成本(510-492.5+190.5)/1425 ? 0.146元/m3,与无烟块煤造气至少成倍下降,同时合成氨、尿素用电按0.5元/kwh、也可节省0.2元/kwh的电费。合成一吨氨、尿素其成本降至900元/吨以下,本发明技术及方法能够有效解决中小化肥厂的当前困局。
[0020]本发明双段煤气发生炉产出煤气各段出气量要有合理控制,现已实施的是:每吨烟煤热值6200kcal/kg、挥发分25-37%时,产出气量约2000m3/t,设置上段出气575m3/t(含煤粉释放气)左右,能够发电7761^11,回收焦油501^八。下段出气14251113八,能合成氨0.57吨,折算^ 950元/吨。
【附图说明】
[0021]附图1是公知双段煤气发生炉示意图;附图2是本发明使用的公知双段煤气发生炉上段炉出口与荒煤气净化装置示意图;附图3是本发明使用
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