[发明专利]一种煤制天然气、烯烃及煤焦油方法

权利要求书

1.一种煤制天然气、烯烃及煤焦油方法，其特征在于：

原料煤在同一连续向下移动的加压气化床层中先后依次：被富烃氢煤气加热、干燥，即脱除水分；被富甲烷氢煤气热解、干馏，即制富含煤焦油的富烃氢煤气；被氢气气化，即制得富含甲烷的富甲烷氢煤气；被H₂O+CO₂气化，即制水煤气；被蒸汽氧气气化剂中的O₂氧化燃烧残余碳元素；

氢气循环机(35A)将制取富烃氢煤气的氢气，经开车时入炉氢气加热装置(36)，送入设在气化床层上部中的氢气分配器(14)后，沿管束内下行，经换热管束(16)加热后，从管束下端出口进入焦炭加氢气化层(17)；进入焦炭加氢气化层(17)的氢气再折流向上，与焦炭中的碳元素直接反应C+2H₂＝CH₄，生成含甲烷的甲烷氢煤气，放出的热量经换热管束(16)加热管内的氢气，并直接加热炭层和生成高温甲烷氢煤气；高温甲烷氢煤气上行进入半焦加氢气化层(15)，氢气与半焦中丰富的活性碳元素，进行快速的气化反应C+2H₂＝CH₄，使甲烷氢煤气中甲烷含量大量增加，成为富甲烷氢煤气，并放出热量使床层温度升高；高温富甲烷氢煤气上行进入热解干馏层(11)，为煤的热解干馏提供热量，由于富甲烷氢煤气中甲烷分压含量高，有效抑制了煤中甲烷的生成、析出，迫使煤中的氢元素，更多的结合在氢碳元素比更低的煤焦油中，从而有效的增加了煤焦油的产率和碳元素气化率，在提高煤的热解干馏气化率的同时，还增加了富甲烷氢煤气的煤焦油含量，使富甲烷氢煤气成为富烃氢煤气；富烃氢煤气继续上行进入原料煤干燥层(10)，在加热原料煤的同时，干燥煤中的水分，使原料煤中的吸附水和化学水，转化为水蒸汽进入富烃氢煤气，富烃氢煤气经其炉壁上部富烃氢煤气出口(5)出炉；

出炉后的富烃氢煤气，经焦油粉尘分离器(37)除去焦油粉尘，经富烃氢煤气余热回收工艺装置(38)降低温度，再经富烃氢煤气冷却及油水分离工艺装置(39)冷却至常温并分离除去油水，进入H₂S、COS酸气和氢气分离工艺装置(40)，分离出H₂S、COS、CO₂、CO酸性气体和氢气后，成为符合GB/T 33445-2016标准的煤制合成天然气，其中一部分进入甲烷无氧制烯烃/芳烃装置(41)，在制得烯烃/芳烃的同时，产生的大量氢气H₂直接进入氢气总管(35)，与H₂S、COS酸气和氢气分离工艺装置(40)分离出来的氢气H₂，水煤气CO₂、H₂S酸气脱除工序(33)来的氢气H₂，一道经氢气循环机(35A)升压后，又重新入炉生产富烃氢煤气；

由氧气和水蒸汽混合组成的气化剂从炉底入炉后，穿过炉篦至下而上经过灰渣层(22)，吸收其携带的热量，温度升高到600℃左右进入氧化燃烧层(21)，气化剂中的氧气使残焦中残存的碳元素迅速燃烧气化，生成CO₂并放出大量的热量，使气化剂中的水蒸汽和床层温度达到1000℃以上，灰熔点以下；含有CO₂的高温水蒸汽自下而上，将热量传给来自氢煤气段(A)的加氢气化残焦的同时，与残焦中的碳元素进行吸热的水蒸汽气化反应C+H₂O＝CO+H₂，使残焦中的大部分碳元素与水蒸汽中30～40％水分子反应，转化为粗煤气中的CO和H₂，成为温度在700℃左右的湿热粗煤气，粗煤气上行进入水煤气反应层(20)上部的煤气集气器(19)，再通过炉壁上的粗煤气出口(3)出炉；

出炉的粗煤气经除尘过热器(29)加热入炉蒸汽后，进入煤气余热锅炉(30)生产部分煤气化所需蒸汽后，进入水煤气洗涤余热回收装置(31)，将煤气中的30～75％的水蒸汽转化回收为气化用水蒸汽，煤气进入CO变换工序(32)，将95％以上的CO通过催化剂进行CO+H₂O＝CO+H₂变换反应；变换后的煤气称为变换气，其主要成分为H₂和CO₂；变换气中的CO₂酸气及少量的H₂S酸气，采用变压吸附PSA分离工艺进行脱除，并将含有可燃组分热值400kJ/Nm³以上的部分CO₂解吸气，送入燃气轮机尾气锅炉、或低热值燃气锅炉，将其中可燃组分转化为蒸汽能源回收利用。