一種利用煤生產焦油和烴類燃料產品的方法
【專利說明】一種利用煤生產焦油和烴類燃料產品的方法 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤炭資源加工技術領域。更具體地，本發(fā)明涉及一種利用煤生產焦油 和烴類燃料產品的方法。 【【背景技術】】
[0002] 我國富煤、缺油、少氣，利用相對較為富足的煤炭資源制取較為缺乏的天然氣、燃 料油（烴類燃料）是我國基本的能源戰(zhàn)略路線，是保障我國社會穩(wěn)定、國家安全的重要技術 保證。利用煤生產烴類燃料產品一般是將煤經過氣化后再利用氣化所產粗煤氣進行再合成 的方法，該方法具有技術成熟度高，粗煤氣產品單一，后續(xù)加工路線靈活的特點，是現(xiàn)有煤 化工行業(yè)熱點關注路線，但隨著我國對煤炭產業(yè)以及煤炭資源本身認識程度的加深，采用 該路線在原料適應性和煤炭的合理利用方面暴露出的問題日益顯現(xiàn)。
[0003] 在煤氣化技術原料適應性方面，雖然國內較為先進且應用較多的氣流床氣化技術 可以采用粉煤為原料，但該技術在直接利用占我國煤炭資源總儲量大多數(shù)的低階煤（褐 煤、長焰煤）資源時仍然存在原料處理過程繁瑣、能耗高等問題，限制了該類煤種的大規(guī)模 工業(yè)化化工利用。目前國內的氣化裝置大都選用高階煙煤甚至無煙煤作為氣化原料，而低 階煤（褐煤、長焰煤）大多都被當作劣質資源用于燃燒發(fā)電，少部分被用于簡單的熱解加工 提取焦油，其生產過程都存在環(huán)境污染和能源利用效率不高的現(xiàn)實問題，影響著煤炭資源 特別是上述低階煤資源的高效合理利用。
[0004] 眾所周知，煤通過熱解（焦化）可以獲得煤焦油產品，該物質是重要的天然化合物 寶庫，其中所含的好多化合物單體組分是無法通過人工合成的方式獲得，因此煤焦油本身 具有重要的化學和化工利用價值，應對其保持較高的重視程度。煤焦油來源于煤炭中所含 的天然大分子有機物質，但是在類似燃燒過程一樣較為劇烈的氣化過程中，煤中大分子物 質很少或者根本無法實現(xiàn)其長鏈的斷裂及逸出活動，絕大部分或者完全轉化為CO和H 2，造 成煤炭中大分子物質的利用價值極少甚至根本得不到合理體現(xiàn)，浪費了煤炭中這一寶貴資 源，在整體上降低了煤炭資源的利用效率，在煤炭利用特別是含揮發(fā)分較高的低階煤高效 利用方面，進行煤炭的分級分質利用被認為是目前最為合理的煤炭利用方式。 【
【發(fā)明內容】
】
[0005] [要解決的技術問題]
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種利用煤生產焦油和烴類燃料產品的方法。
[0007] [技術方案]
[0008] 本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
[0009] 本發(fā)明涉及一種利用煤生產焦油和烴類燃料產品的方法。
[0010] 該方法的步驟如下：
[0011] A、熱解工序
[0012] 將預加工研磨煤粉送入熱解工序，所述的煤粉在溫度450~800°C與壓力-0. 05~ 0. 05MPa的條件下分解35-80min，生成一種呈氣態(tài)的輕質焦油和粗煤氣混合產物與一種呈 固態(tài)的半焦產物，接著讓所述的輕質焦油和粗煤氣混合產物通過除塵、冷卻洗滌與油水分 離，得到一種焦油產品與一種粗煤氣產物；
[0013] B、粗煤氣凈化脫硫
[0014] 讓步驟A得到的粗煤氣產物在空速1000~300011'溫度60~80°C與壓力0· 05~ 〇. IMPa的條件下通過依次裝有凈化劑床與脫硫劑床的凈化器，脫除其中含有的微量雜環(huán)化 合物與含硫化合物，得到雜環(huán)化合物含量以重量計〈〇. 〇2ppm與硫含量〈0.1 ppm的潔凈粗煤 氣；
[0015] 讓一部分潔凈粗煤氣產物返回熱解工序作為加熱燃料和熱解氣氛，其余部分送至 后續(xù)的甲燒化工序；
[0016] C、甲烷化工序
[0017] 讓步驟B得到的潔凈粗煤氣在空速3000~1000 Oh'溫度250~600°C與壓力 2. 0~3. OMPa的條件下通過甲烷化催化劑反應器，使其中的H2分別與CO和CO 2進行甲烷 化反應，得到一種富甲烷氣體混合物；
[0018] D、甲烷分離工序
[0019] 將步驟C得到的富甲烷氣體混合物送到甲烷分離工序中，在常規(guī)變壓吸附分離的 條件下進行分離，得到濃度為以體積計CH 4>95 %的天然氣產品以及含有H2、CO和CO2主要組 分的混合氣；
[0020] E、氣化工序
[0021] 由步驟A得到的半焦產物與高純氧氣、水或水蒸汽在溫度1200. 0~1400. (TC與壓 力I. 0~10.0 MPa的條件下進行濕法或干法氣化反應，得到主要含有CO和H2的粗合成氣；
[0022] F、變換工序
[0023] 將一部分在步驟E得到的粗合成氣在空速1500~3500h'溫度300~500°C與壓 力0. 8~9. 5MPa的條件下通過變換催化劑反應器，讓所述粗合成氣含有的CO與水蒸汽進 行變換反應，使所述的粗合成氣轉變成主要含H 2的富氫氣體，它然后與余下的粗合成氣混 合，得到一種混合變換氣；
[0024] G、凈化工序
[0025] 將由步驟F得到的變換氣與由步驟D得到的混合氣混合均勻，得到一種混合氣體， 然后在以所述混合氣體積計0. 5~2%吸收劑的存在下，在溫度-60~0°C與壓力0. 6~ 9. OMPa的條件下進行凈化處理，除去所述混合氣體含有的全部CO2與大部分含硫化合物，分 別得到凈化合成氣、高純度CO 2氣體以及含硫化合物氣體；所述凈化合成氣的CO 2含量小于 10ppm，含硫化合物含量小于0· Ippm ;
[0026] H、硫回收工序
[0027] 讓步驟G得到的含硫化合物氣體送到硫回收工序的氧化單元，將其中一部分含 硫化合物氧化，然后與其余的含硫化合物氣體混合，得到的混合物氣體再在空速250~ 55(?'溫度150~450°C與壓力0. 2~3. 5MPa的條件下通過硫合成催化劑反應器，讓其中 含硫化合物的硫轉化成單質硫，得到一種硫磺產品；
[0028] I、精脫硫工序
[0029] 將由步驟G得到的凈化合成氣在空速1000~30001Γ1、溫度60~80°C與0. 5~ 8. 5MPa的條件下通過脫硫劑凈化器進行脫硫反應，使所述凈化合成氣的含硫組分降至以體 積計0· Olppm以下，得到一種純合成氣；
[0030] J、合成工序
[0031] 將步驟I得到的純合成氣在空速800~2500h'溫度300~650°C與壓力0. 3~ 8. OMPa的條件下通過甲烷化催化劑反應器進行甲烷化反應，得到一種天然氣，或者在空速 350~500h'溫度190~300°C與壓力2. 0~4. OMPa的條件下通過合成油催化劑反應器 進行合成反應，得到所述的烴類燃料油產品。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟E中，所述的半焦產物與高純氧氣、 水進行濕法氣化反應時，在步驟A所使用煤粉的粒度分布應該是以重量計500 μ m以下為 100%、125 μπι以下為50~70%、75 μπι以下為40~50%、44μπι以下為25~30% ;所述 的半焦產物與高純氧氣、水蒸汽進行干法氣化反應時，在步驟A所使用煤粉的粒度分布應 該是以重量計IOOym以下為100%。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟A所得到粗煤氣產物的組成如下：以 體積計
[0034] CO 5~ 11%; CO2 1 ~ 10%; H, 40 ~ 60%;
[0035] CH4 20 ~ 40%
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，所述的凈化劑選自活性炭、多孔 陶瓷、硅膠類或分子篩類多孔吸附物質。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C與J中，所述的甲烷化催化劑選自Ni 基或Fe基甲烷化催化劑。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟E中，所述的變換反應催化劑選自Fe 基催化劑、Co-Mo系耐硫變換催化劑或Cu-Zn系催化劑。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟F中，所述的吸收劑選自甲醇、聚乙二 醇二甲醚或甲基二乙醇胺。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟G中，所述的硫合成催化劑選自Al基 催化劑或Ti基催化劑。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B與H中，所述的脫硫劑選自Zn0、Fe0 或碳酸鹽溶液類脫硫劑。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟D中，所述的天然氣組成如下：以體積 計，CH 495. 0 ~98. 5%、C0 0· 28 ~0· 95%、Η20· 17 ~0· 55%、C020 . 75 ~1. 30%與隊0· 45 ~ 1. 05%〇
[0043] 下面將更詳細地描述本發(fā)明。
[0044] 本發(fā)明針對目前煤制烴類燃料（天然氣、燃料油）產品傳統(tǒng)常規(guī)方式的不足，采用 將粉煤外熱式移動床熱解技術與高效、清潔的氣流床氣化技術相結合的方式，利用目前占 開采總原煤質量70%以上的末煤（粒度< 10mm)，尤其是低階末煤（長焰煤、褐煤）為原料 實現(xiàn)焦油和烴類燃料的生產。該方法先將粉煤通過熱解工序提取焦油產品，再分別對熱解 工序副產物粗煤氣和半焦加工利用以制取烴類燃料產品。其中，粗煤氣副產物依次經脫硫 凈化工序、甲烷化工序和甲烷分離工序生產高純度甲烷產品；半焦副產物依次經氣化工序、 變換工序、凈化工序、精脫硫工序、硫回收工序、合成工序生產高純度甲烷產品或燃料油品。 本發(fā)明既實現(xiàn)了煤中大分子物質的合理轉化收集，又達到改變原料煤表面性質和單位熱值 的效果，兼顧了煤炭在利用過程中的環(huán)境保護問題，真正實現(xiàn)了煤炭資源的分級分質利用， 特別適合以煤炭尤其是低階煤炭為原料的多聯(lián)產利用場合。
[0045] 本發(fā)明涉及一種利用煤生產焦油和烴類燃料產品的方法，具體工藝流程參見附圖 1〇
[0046] 該方法的步驟如下：
[0047] A、熱解工序
[0048] 將預加工研磨煤粉送入熱解工序，所述的煤粉在溫度450~800°C與壓力-0· 05~ 0. 05MPa的條件下分解35-80min，生成一種呈氣態(tài)的輕質焦油和粗煤氣混合產物與一種呈 固態(tài)的半焦產物，接著讓所述的輕質焦油和粗煤氣混合產物通過除塵、冷卻洗滌與油水分 離，得到一種焦油產品與一種粗煤氣產物。
[0049] 原料煤通過破碎研磨至一定的粒度，對于氣化工序為濕法氣流床氣化的流程，該 粒度分布為以重量計100 %小于500 μ m，50~70 %小于125 μ m，40~50 %小于75 μ