[发明专利]一种增氧间歇式煤气制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气制备方法，尤其是涉及一种节煤减排的固定床层间歇式煤气制备方法，本方法利用增加入炉空气中氧含量促进煤炭燃烧，提高蒸汽与炽热碳层分解时的热量。 

背景技术

在生产水煤气和半水煤气工艺过程中，如何利用好氧是很关键的技术。目前我国煤炭燃烧过程，绝大多数是采用自然空气中21％的氧气助燃。在固定床层气化炉中，基本都是间歇式氧化固定床层中的煤炭，提高炉温供给蒸汽分解所需的热量，产生CO和H₂，生成水煤气或半水煤气，作为气体燃料和工业生产原料气。特别是生产化肥的原料气(半水煤气)，是利用吹风过程提高炉温后，用蒸汽和空气同时进入高温碳层气化，生成具有一定氮气含量的半水煤气。制气时加入的空气，除了制得氮原料气外，其中的氧气同时氧化煤炭使之升温，弥补了部分蒸汽分解吸收的热量。由于半水煤气中的氮含量受到生产合成氨原料气成分的制约，加入空气的量受到限制，满足不了蒸汽分解吸收的热量。因此必需再次吹风氧化造气炉中的煤炭，恢复原来的炉温，这样反复过程称之间歇式煤气制备工艺。这种古老陈旧的生产过程，氧化燃烧速度低，升温速度慢，减少了蒸汽分解量，原料煤及蒸汽消耗高、产气量低，而且排放的吹风气中CO₂和硫化物高，造成大气污染严重。 

传统水煤气和半水煤气制备方法中：吹风阶段采用自然空气，时间长、空气用量大、电耗高；上行制气阶段采用自然空气+蒸汽，蒸汽分解率低；下行制气阶段蒸汽分解率更低、CO₂生成量多；吹净阶段采用自然空气，升温速度较慢。因此原料煤消耗高，蒸汽消耗量高，原料煤质量要求高，环境污染大，是CO₂及硫化物污染大户。 

上述这种落后的煤气制备工艺，能耗高、尾气排放污染高的缺点，目前已严重影响我国煤化工特别是化肥行业的发展。国家发改委已明确表示要淘汰这种占全国化肥行业煤气制备工艺70％以上的古老制气方法，但又缺乏可靠的替代制气装置。因此，迫切需要在原有制气装置的基础上进行节能改造，只有采用空气中增氧的办法，提高煤炭氧化速度，增加蒸汽与炽热碳层分解时的热量实现节省能源，降低环境污染，经生产实践证实，从根本上改变古老工艺的面貌，可大幅度节省煤炭资源，减少环境污 染，可挽救许多不景气的企业，这就是本发明的核心思想。 

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种节煤减排的固定床层间歇式煤气制备方法，充分利用大自然空气中取之不尽的氧气，在吹风、上下行制气、吹净和吹风各阶段，增加入炉空气中氧含量促进煤炭燃烧，吹风时可缩短吹风时间，增加制气时间，减少吹风气生成量，降低原料煤的消耗。制气时可及时弥补蒸汽分解消耗的热量，将氧与煤炭氧化反应产生的热量，把氧气用在刀刃上，直接补充蒸汽与炽热碳层分解时消耗的热量。充分发挥原料煤和蒸汽的消耗，本发明具有节能减排、使用广泛、可靠性高、实现容易(已投入运行)、投资省、见效快的优点。 

为实现本发明，采用如下技术措施： 

原有传统工艺采用固体无烟块煤在固定层造气炉生产合成氨原料气，是以空气和蒸汽作为气化剂，进行固相燃烧、气化、气相燃烧、气相反应，反应系统中还包括热裂解反应，得到空气煤气与半水煤气。 

本发明采用的技术方案是：在不改变原有生产装置和间竭式五个制气过程基础上，除了二次上行赶净炉底空间煤气外，其它四个制气过程均采用补充氧气的方法，增加氧化燃烧的热量，吹风时可减少吹风的时间，制气时可直接弥补蒸汽在吸热分解时消耗的热量，提高蒸汽与炽热碳层分解效率，充分发挥有效碳和蒸汽的利用，增加制气时间，降低原料煤和蒸汽的消耗，提高半水煤气产量，减少CO₂和硫化物(H₂S和SO₂)的排放。 

实现本发明的步骤如下： 

本发明的步骤实际是吹风加热升温和制气降温两个步骤，行成一个制造煤气(水煤气或半水煤气)循环。 

1、“吹风”阶段，即吹风升温： 

吹风阶段的目的，就是利用自然空气中的氧气，吹入造气炉内与炽热碳层氧化反应，放出大量热量贮存在炉膛内，供制气阶段分解蒸汽。 

氧化过程主要方程式： 

2C+O₂(3.76N₂)＝2CO(+3.76N₂)+56600千卡/公斤分子……………………(1)