[发明专利]一种热解与气化耦合联产油气的方法和装置

说明书

本发明公开了一种热解与气化耦合联产油气的方法及装置。方法实现过程为：原料煤与载气在下行床热解反应段中并行下落发生热解反应，并与后续加入的生物质或载气进行共热解，使生物质中的氢转移到煤中，在下行床热解反应段底部得到半焦和热解气；半焦继续下落经过竖式气体混合段最终落入流化床气化反应段，不经冷却与气化剂逆向接触发生气化反应，生成气化气和灰渣；气化气向上流动与热解气在竖式气体混合段混合后进入横式重整反应段进行焦油重整反应，经冷却分离后得到焦油和煤气。本发明公开了一种实现高品质焦油、煤气的联产技术，具有操作简单，结构紧凑、热效率高等优点，对现代煤化工产业发展具有重要的意义。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，涉及一种煤和生物质分级分质高效清洁转化技术，特别是涉及一种以煤和生物质为原料的热解与气化耦合联产油气的方法和装置。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在未来相当长时间内，煤炭在我国一次能源消费中依然占主导地位。随着高变质煤资源的减少，低阶煤的利用越来越受到重视。但是低阶煤在燃烧或气化利用过程中不仅效率低下，而且其中的油气资源被白白浪费了。以煤热解为基础、耦合其他工艺的多联产技术可把煤热解、气化和燃烧有机结合起来，生产出煤气、油品、清洁半焦、电和蒸气等多种产品，实现了煤炭资源的利用价值最大化。但现有技术存在着工艺流程长、设备多、操作复杂以及油品质量差，管道易堵塞等问题。

生物质能源由于具备总量丰富、分布广泛、氢碳比高以及可再生等优点受到各国的广泛关注。但是生物质季节性强、不易长期储存、能量密度低，如果进行单独利用，很容易出现原料供应不稳定的问题。针对煤富碳、生物质富氢的特点，将煤和生物质共利用，不仅可促进化石燃料的可持续利用和可再生能源的充分发掘，同时还可减少环境污染，生产出高品质的产品，实现煤和生物质的高效、清洁利用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种以煤和生物质为原料的热解与气化耦合联产油气的方法和装置，旨在提供一种能够实现高品质焦油、煤气联产的方法，将煤的低温干馏工艺与气化工艺有机结合起来，提高了煤炭资源的综合利用效率，实现了煤炭资源的梯级、清洁、高附加值转化利用，具有操作简单，结构紧凑、热效率高等优点，对现代煤化工产业发展具有重要的意义。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明公开了一种以煤和生物质为原料的热解与气化耦合联产油气的方法，原料煤与载气在下行床热解反应段中并行下落进行热解反应，并与后续加入的生物质或载气进行共热解，使生物质中的氢转移到煤中，在下行床热解反应段底部得到半焦和热解气；半焦继续下落经过竖式气体混合段最终落入流化床气化反应段，不经冷却与气化剂逆向接触发生气化反应，生成气化气和灰渣；气化气向上流动与热解气在竖式气体混合段混合得到热解气化混合煤气，热解气化混合煤气进入横式重整反应段发生焦油重整反应，经旋风除尘器除去飞灰，冷却分离后得到焦油和煤气。

作为一种优选实施方式，所述原料煤为低阶煤，所述生物质为农林废弃物。

为了达到更好地效果，所述原料中煤与生物质质量比为1:0.25~0.5; 载气与原料（煤和生物质）比为: 0.6 Nm³／kg ；气化剂与原料（煤和生物质）比为0.8 Nm³／kg。

作为一种优选实施方式，所述载气为热解气化混合煤气，所述气化剂是由氧气和水蒸气按1：2的体积比混合而成。

作为一种优选实施方式，所述下行床热解反应段的温度为500-800℃，所述流化床气化反应段的温度为900-1000℃，所述横式重整反应段的温度为400-600℃，所述竖式气体混合段温度为400-600℃，所述旋风除尘器温度为300-350℃；较佳地，所述下行床热解反应段的温度范围自上而下设置为三级梯级温度，分别为上段:600-800℃、中段：500-600℃、下段：400-500℃，其中，三个梯度温度的温区大小及起止位置依据所用原料的性质决定。