[发明专利]一种中低阶煤热解气化系统及热解气化方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种中低阶煤热解气化的方法及其系统。

背景技术

我国的能源结构特点是富煤、贫油、少气，煤炭资源在相当长的时期内为我国的主导能源。我国已探明煤炭储量为1145亿吨，其中中低阶煤(褐煤，低变质烟煤)又占到全国保有资源量的55.15％左右。由于低阶煤具有水分含量高、易风化自然、难以分选、不宜长途运输和储存等特点，使得其综合利用受到很大限制。其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一，据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤作为动力煤燃料直接燃烧，不但浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，而且效率低。通过煤低温热解与半焦燃烧、气化解耦，实现低阶煤分级高效清洁转化利用，是现在大型煤化工的主要方向。由于低阶煤中含有大量的有机和无机硫，热解过程中约有30～40％的硫以硫化物(硫化氢、二硫化碳、硫化碳和噻吩等)的形式进入热解油气中，含量因煤种、热解工艺和操作参数等不同而不同，约为8～32g/m³，硫化氢等酸性气体的存在对后续管道和设备有着强烈的腐蚀作用。

现代煤化工为实现低阶煤分级高效清洁转化利用，已开发出多种综合煤化工技术，热解-燃烧耦合，热解-气化耦合、热解-化工产品耦合等，但真正工业化的却不多，从中试向工业化放大的过程中遇到了各种技术难题。热解是各种技术的先导，热解过程中产生的油气资源经旋风分离器一级除尘后进入后续处理工艺。但是旋风分离器除尘能力有限，对Φ10μm以下的细颗粒截留除去效率低，导致热解油气中大量的细尘易造成下游管道设备因含灰焦油冷凝堵塞，且所得焦油和热解气品质不高。

发明内容

针对目前热解-气化、热解-燃烧等低阶煤多联产工艺系统中，因一级旋风除尘器除尘效率不高，煤热解气中粉尘量大，焦油品质不高，致使后续焦油处理工艺复杂；或因一级旋风除尘器除尘效率不高，煤热解气中粉尘量大，后续冷凝过程中，因焦油含尘致使管道和设备堵塞等问题，本发明的目的是提出一种中低阶煤热解气化系统。

本发明的另一目的是提出一种中低阶煤热解气化方法。

实现本发明目的技术方案为：

一种中低阶煤热解气化系统，包括热解反应器、第一旋风分离器、第一半焦仓、气化反应器、第二旋风分离器、第二下行床和第二半焦仓；

所述热解反应器的顶部有中低阶煤入口，反应器器壁上设置有合成气入口，热解反应器的上部的气体排出管道连接所述第一旋风分离器的进气管，所述第一旋风分离器底部排灰口连接所述第一半焦仓，第一旋风分离器顶部气体出口连接有第一下行床，第一下行床底部也连接所述第一半焦仓；所述热解反应器底部连接有气化半焦螺旋和热态半焦出料螺旋，所述气化半焦螺旋连接所述气化反应器，所述热态半焦出料螺旋分为两条路线，分别连接于第一下行床和第二下行床；

所述气化反应器的上部的气体排出管道连接第二旋风分离器的进气管，所述第二旋风分离器底部排灰口连接所述第二半焦仓，第二旋风分离器顶部气体出口连接有第二下行床，第二下行床底部连接所述第二半焦仓。

其中，所述第二半焦仓顶部设置有气体出口，连接于所述热解反应器的合成气入口。

其中，所述热解反应器底部连接有第一燃烧半焦螺旋，所述第一燃烧半焦螺旋的输送终端连接所述气化反应器的燃料进口。第一半焦仓底部也可连接该第一燃烧半焦螺旋，以提供气化反应器的燃料。

优选地，所述第一下行床下部伸入到第一半焦仓内，伸入部分的器壁上开孔；第一半焦仓上部开有热解气出口。

其中，所述第二下行床下部伸入到第二半焦仓内，伸入部分的器壁上开孔；第二半焦仓上部开有净合成气出口，所述净合成气出口通过管路连接所述热解反应器的合成气入口。

进一步地，所述第二半焦仓通过第二燃烧半焦螺旋连接气化反应器。

所述的中低阶煤热解气化系统，还包括将粉碎的中低阶煤输送到热解反应器的进料螺旋，所述进料螺旋位于热解反应器上方。

优选地，所述热解反应器为固定床或流化床，热解反应器器壁上设置有二个合成气入口，起到二次送风的作用。

或所述热解反应器为移动床。具体可采用蓄热式移动床。

其中，所述气化反应器为流化床气化炉或固定床气化炉。

一种中低阶煤热解气化方法，应用本发明提出的系统，包括步骤：

1)中低阶煤经破碎后进热解反应器，在热解反应器内热解生产半焦和热解油气，热解油气经旋风分离和颗粒下行床除尘脱硫后，得无灰无硫的热解油气，经激冷后得高品质轻质焦油；