一种煤炭的碳氢组分分级转化的气化方法

摘要

本发明公开了一种煤炭的碳氢组分分级转化的气化方法，该方法基于燃料“组分对口，分级转化”的原则，将煤炭气化分为碳化、生产一氧化碳化、变换产氢三个步骤，首先将煤炭进行碳化提纯，得到粗焦炭，然后与二氧化碳反应生成一氧化碳，最后通过变换反应生成氢气和二氧化碳，二氧化碳供给焦炭一氧化碳化单元。通过氢气、一氧化碳和焦炉煤气混合可以得到不同碳氢比的合成煤气。煤炭的碳化过程和一氧化碳生成过程所需热量由燃煤提供。本发明将煤炭的气化过程分为炼焦，气化和变换产氢三步进行，大大降低了整个气化反应的不可逆性，使得煤炭的气化效率有显著上升；取消了空分装置和废热锅炉，减少了设备投资；燃料分为气化煤和供热煤，大大增加了煤种的适应性。

主权项

一种煤炭的碳氢组分分级转化的气化方法，其特征在于，将煤炭气化过程分为碳化过程、一氧化碳生产过程和变换产氢过程三个步骤，其中，首先进行碳化过程，该过程对气化煤进行碳化提纯，所需热量由供热煤与高温空气燃烧产生的热量提供，得到粗焦炭、焦炉煤气、焦油；其次进行一氧化碳生产过程，将碳化过程中生产的粗焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，所需热量同样由上述供热煤与高温空气燃烧产生的热量提供；然后进行变换产氢过程，将上述一氧化碳生产过程中生产的部分一氧化碳与水蒸气变换反应生成二氧化碳和氢气，使用分离装置进行分离得到二氧化碳和纯净的氢气，分离出的二氧化碳返回所述一氧化碳生产过程与粗焦炭继续反应，一氧化碳生产过程中所需的二氧化碳完全由变换产氢过程中生产的二氧化碳提供；整个煤炭气化过程的三个步骤分别得到焦炉煤气、一氧化碳和氢气，三种气体灵活配比得到不同碳氢比的煤气化合成气；使用该方法的设备主要由外置燃烧单元、传热单元、碳化单元、一氧化碳单元、变换产氢单元和余热回收单元组成，所述碳化过程、一氧化碳生产过程、变换产氢过程分别在不同的单元中进行，所述碳化过程在碳化单元中进行，所述一氧化碳生产过程在一氧化碳生产单元中进行，所述变换产氢过程在变换产氢单元中进行，燃料分为供热煤和气化煤，供热煤与高温空气于外置燃烧单元燃烧，产生的高温烟气通过传热单元分别向所述碳化单元和一氧化碳生产单元供入热量，之后高温烟气继续向余热回收单元释放余热；所述碳化单元的反应温度降低至600～900℃，变换产氢过程中变换反应发生的温度在200～400摄氏度；粗焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，不需要空气分离装置。