[发明专利]一种煤生产代用天然气的方法及其装置

说明书

一种煤生产代用天然气的方法及其装置，属于煤生产代用天然气技术领域，本装置包括气流床加氢气化炉、气固分离器和循环流化床气化炉。原料煤和加氢反应气化剂一起经进料喷嘴喷入加氢气流床气化炉中，在炉内发生加氢气化反应，加氢气化产物进入气固分离器中进行分离，分离得到的固体半焦经气动返料阀送入循环流化床气化炉中，与从流化床下部通入的气化反应气化剂发生气化反应，流化床气化炉产生的氢气送入加氢气化炉的盘管换热器中升温后再次作为加氢气化反应的气化剂，流化床气化炉产生的灰渣从底部排出，气固分离器分离得到的富含甲烷的代用天然气经盘管换热器降温后得到产品气。本发明具有工艺流程简单、投资成本低和过程热效率高等优点。

技术领域

本发明属于煤生产代用天然气技术领域，具体涉及的是一种将气流床加氢气化炉和循环流化床气化炉耦合起来生产代用天然气的方法及其装置。

背景技术

随着城市化进程的推进， 我国天然气市场进入大规模发展阶段，天然气消费量增长迅速。利用我国较为丰富的煤炭资源，发展煤制合成天然气，将有助于降低我国对进口天然气资源的依赖，优化能源消费结构和保障天然气供应安全。

传统煤制天然气工艺流程包括煤气化、一氧化碳变换、合成气净化和甲烷化反应。此工艺过程较成熟，已于十九世纪八十年代在美国大平原厂实现了工业化，中国拟在建的近 50个煤制天然气项目大部分采用此流程，但其流程长，投资大，过程热效率较低。煤直接加氢气化制取代用天然气技术是在（850-1000℃）和7MPa的条件下，将粉煤和氢气同时加入气化炉内，依靠氢气对煤热解阶段释放自由基的稳定作用和气化阶段与半焦中活性的碳的反应得到富含甲烷的代用天然气。与传统工艺相比，此工艺流程简单、投资成本低且过程的热效率较高。

由于受煤加氢气化反应本身的限制，煤直接加氢气化制取代用天然气过程的碳转化率一般仅为50-60%，产品气中固相颗粒的浓度较高，且固相产物中的含碳量较高。为了实现产品气与固相颗粒的分离，现有的技术中大多采用在气化炉的下部或之后设置冷却装置。中国实用新型专利CN202144505U提出的“一种激冷器及带有该激冷器的气化炉”中是采用在气化炉的下部设置激冷器来实现产品气和固相产物的分离。中国发明专利CN101657525A提出的“由煤制备天然气代用品的系统和方法”中，是将加氢气化反应产物首先在辐射锅炉中冷却后，再利用旋风分离器和烛式过滤器来实现气相产物和固体颗粒的分离。

煤直接加氢气化制取代用天然气技术的又一个关键问题是氢源问题，目前大多采用对加氢气化得到的固体半焦经降温处理后，送入另一气化炉中进行水蒸气气化反应，产生的合成气经净化、冷却、分离后得到氢气，再将氢气通入一预热炉内进行预热，达到加氢气化所需的温度后送入煤加氢气化炉。在此过程中，加氢气化的高温固相产物需要首先被冷却完成与气相产物的分离，之后进入水蒸气气化炉中被再次升温完成气化反应产生氢气，氢气再经预热后送入加氢气化炉，整个工艺过程中能量和热量的利用效率较低。

发明内容

本发明的发明的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种煤生产代用天然气的方法及其装置。

本发明的设计构思：将气流床加氢气化炉和循环流化床气化炉耦合的方式来生产代用天然气的方法，气流床加氢气化产生的半焦作为循环流化床气化炉的原料，循环流化床气化炉产生的氢气作为气流床加氢气化炉的气化剂。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种煤生产代用天然气的装置，它包括气流床加氢气化炉、气固分离器、气动返料阀和循环流化床气化炉，其中：