[发明专利]气化炉及部分气化方法

说明书

一种气化炉及部分气化方法，该方法包括燃料与气化剂发生部分气化反应，得到第一半焦产品、第二半焦和半成气；第二半焦与半成气发生焦油脱除反应，得到气体产品。本发明的部分气化区与焦油脱除区位于同一反应器内，装置简单；采用流化床作为反应器，反应条件温和，具有燃料适应性广且易于放大的优点；半焦为工艺的产品之一，有效解决了焦油脱除反应所需半焦的来源问题，不需要添加额外催化剂，运行成本低。

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体地涉及一种气化炉及部分气化方法。

背景技术

煤炭气化技术是是高效、洁净利用煤炭的主要途径之一，已成为众多现代能源和化工系统的核心技术。煤部分气化技术充分利用了煤的不同组分的不同反应特性，实现煤炭分级利用，将煤中易于气化的部分进行气化提取作为高附加值煤气，部分气化后的产物焦炭用作冶金、机械与化工的重要原料或燃料。

煤部分气化技术的目标产品是高附加值煤气及半焦产品该技术的关键问题在于解决煤气中的焦油脱出问题。脱除方法主要包括生物脱除法、物理脱除法和化学脱除法。其中，化学脱除法是在一定温度和特定气氛下通过化学反应将焦油转化为小分子气体化合物，可充分将焦油转化为有效气，主要包含热裂解脱除法、部分氧化脱除法、催化重整脱除法等。其中催化重整法是煤焦油在催化剂作用下将焦油催化转化为有用气体组分的方法。催化重整法对反应设备、温度要求不苛刻，对煤气热值没有影响，是一种效果良好的方法，当选用半焦作为催化剂时，优势更为明显，半焦原料来源广泛，价格低廉，且失活后直接进入气化炉气化不用考虑活化和再生，成本低、反应过程易于控制。

现有技术中，采用两段床气化技术对燃料进行部分气化，将部分气化过程中产生的半焦作为催化剂，或进一步添加催化剂，对部分气化过程中产生的焦油进行催化重整，以降低煤气中焦油含量。但到目前为止，半焦作为催化剂的部分气化技术的成功应用的工程案例特别少，关键在于焦油脱除不理想，煤气中焦油含量过高；同时，采用两段床气化技术，工艺复杂，放大困难；需要额外添加催化剂，增加运行成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种气化炉及部分气化方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种部分气化方法，包括：

燃料与气化剂发生部分气化反应，得到第一半焦产品、第二半焦和半成气；

第二半焦与半成气发生焦油脱除反应。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种执行如上所述方法的气化炉，包括：

提升管，包括部分气化区和焦油脱除区；

部分气化区，位于提升管下部，其内发生部分气化反应，其上设有第一燃料进口、第一气化剂进口和第一产品出口，分别用于将燃料送入提升管、将气化剂送入提升管和将第一半焦产品排出；

焦油脱除区，位于提升管上部，其内发生焦油脱除反应；以及

分离返料装置，包括相连通的分离单元和返料单元，分离单元入口与焦油脱除区连通，用于接收来自焦油脱除区的气固混合物并进行气固分离，返料单元与提升管(即气化炉炉膛)相连，用于将第二半焦返回提升管，所述分离返料装置还设置有第二产品出口，用于排出气体产品。

基于上述技术方案可知，本发明的气化炉及部分气化方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1、整个部分气化分为两个阶段，第一阶段为部分气化阶段，可产生半焦作为产品，同时生成了含有焦油的半成气，第二阶段为焦油脱除阶段，利用第一阶段产生的半焦作催化剂对半成气进行催化重整，将产品气中的焦油催化裂解和吸附脱除；

2、通过气化炉结构的创新，利用分离返料装置，将半焦返回至焦油脱除区，强化焦油与半焦的充分掺混和反应，实现产品气中焦油含量低于30mg/Nm³；