一種加氫氣化耦合電石冶煉的系統的制作方法

本實用新型屬于化工技術領域，尤其涉及一種加氫氣化耦合電石冶煉的系統。

背景技術：

煤粉加氫氣化是煤粉和氫氣在高溫、高壓條件下反應生成粗煤氣和半焦的過程。目前煤粉加氫氣化的半焦產量占進料量(煤粉質量)的50％左右，其中的炭含量高達80％以上，且反應結束后的溫度較高，因此必須將這部分半焦進行再次熱轉化，以提高整個工藝的碳利用率。

煤粉加氫氣化半焦具有高固定碳、低揮發分、低硫分等特點，再次熱轉化方式有三種：一種是直接燃燒；另一種是將氣化產生的半焦返回到原加氫氣化爐內多次循環氣化；還有一種是將半焦送入另一高溫氣流床氣化爐內快速熱轉化。其中，直接燃燒的方式綜合利用率較低，而加氫氣化產生的半焦揮發分含量低，再次氣化的反應活性較低，均沒有充分利用氣化半焦的優勢特點。

與此同時，電石生產需要消耗大量的優質塊狀蘭炭，若能直接將加氫氣化半焦作為電石生產的原料，不僅可以實現中低階煤的分級分質利用，在獲取電石生產原料的同時，副產大量富甲烷氣和輕質焦油，還可以充分利用氣化半焦的顯熱，降低電石生產的能耗。但是，氣化煤粉的粒度較小，且氣化反應溫度較高，所得氣化半焦與氣體產品難分離，目前的氣化爐一般采用水激冷的方式對其降溫、分離，但水激冷無法充分利用氣化半焦的顯熱，且對后續的電石生產不利，因此，必須尋找一種合適的激冷方法，以滿足后續電石生產的要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種中低階煤粉加氫氣化與電石生產相耦合的系統和方法，通過固體生石灰激冷的方式，不僅可對氣化半焦進行冷卻，改變氣體的運行軌跡，實現氣固分離的目的，而且可對電石生產原料生石灰進行預熱，得到電石生產所需的高溫混合物料，該混合物料通過高溫熱送技術直接送至氣流床，采用氧熱法生產電石，可再次利用混合物料的顯熱，降低電石生產的能耗。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種加氫氣化耦合電石冶煉的系統，包括加氫氣化單元和電石冶煉單元；其中，

所述加氫氣化單元包括煤粉噴嘴、富氫氣體噴嘴、油氣出口、激冷生石灰粉噴嘴和混合物料出口；在所述加氫氣化單元，煤粉與富氫氣體加氫氣化反應的產物在固體生石灰激冷后得到混合物料以及油氣產品；

所述電石冶煉單元包括混合物料入口、富氧氣體噴嘴、電石爐氣出口以及電石出口，所述混合物料入口和所述混合物料出口相連，所述電石冶煉單元用于所述混合物料的反應產生電石。

具體地，所述加氫氣化單元使用的裝置是氣化爐。

所述電石冶煉單元使用的裝置為氣流床。

進一步地，所述加氫氣化單元包括反應區、激冷區和混合物料儲存區。

所述反應區設有所述煤粉噴嘴、所述富氫氣體噴嘴和所述油氣出口；所述富氫氣體噴嘴的個數為偶數，對稱排列在所述煤粉噴嘴的四周；所述煤粉噴嘴設置在所述氣化爐爐頂。

所述激冷區設有所述激冷生石灰粉噴嘴，所述激冷生石灰粉噴嘴設置在所述反應區下方的爐壁上，所述激冷生石灰粉噴嘴的個數為偶數，對稱分布在所述氣化爐的四周。

所述混合物料儲存區設有混合物料擋板、混合物料刮板和所述混合物料出口，所述混合物料出口設置在所述氣化爐的底端。

所述系統還包括高溫固體輸送單元，所述混合物料入口通過所述高溫固體輸送單元和所述混合物料出口相連。

具體地，所述高溫固體輸送單元的裝置為密閉保溫鋼包，所述密閉保溫鋼包的輸送方式采用水平滑軌加垂直提升的方式。

優選地，所述混合半焦擋板與水平方向的夾角為30-75°。

本實用新型提供一種中低階煤粉加氫氣化與電石生產相耦合的系統，通過固體生石灰粉激冷的方式，對氣化半焦進行冷卻，同時改變氣體的運行軌跡，實現氣固相的分離。同時，可充分利用氣化半焦的顯熱，將電石生產原料進行預熱，激冷后獲得的混合物料被直接熱送至氣流床，采用氧熱法生產電石，降低電石生產的能耗。

采用本實用新型的系統，取得了以下效果：

(1)以粉狀的中低階煤和粉狀的生石灰為原料生產電石，可顯著提高原料的適用性，降低原料成本；

(2)通過加氫氣化的方式獲取電石生產碳源，碳源的固定碳含量高，且可顯著降低碳源中的硫氮含量，有利于提高電石品質，及后續電石制乙炔及下游的加工利用；同時加氫氣化產生的油氣產品品質高，以富甲烷氣和輕質焦油為主；

(3)以生石灰粉作加氫氣化的激冷劑，不僅起到激冷劑的作用，降低氣化半焦的溫度，便于輸送，而且可充分利用氣化產品的顯熱，將生石灰進行預熱；結合高溫輸送技術，將混合物料直接送入氣流床生產電石，可顯著降低電石生產的能耗。

本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本實用新型的生產工藝流程圖；

圖2是本實用新型的生產系統示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

本實用新型提出了一種煤加氫氣化耦合電石生產的方法，如圖1，包括以下步驟：

第一步：煤粉加氫氣化：將煤粉和富氫氣體分別通過煤粉噴嘴和富氫氣體噴嘴噴入氣化爐，充分混合后發生加氫氣化反應，得到富甲烷氣、輕質焦油以及氣化半焦，之后在固體生石灰激冷后獲得氣化半焦與生石灰的混合物料以及油氣產品；

所述煤粉的粒度＜100um；所述激冷生石灰的粒度＜1mm；

所述煤粉與富氫氣體中氫氣的質量比為1:0.2-0.5；

煤粉加氫氣化反應的溫度為800-1000℃；反應壓力為2-4MPa，氣化時間＜2s；

第二步：混合物料高溫輸送：即氣化半焦與激冷生石灰粉在氣化爐底混合所得的混合物料直接熱送至電石冶煉單元，充分利用混合物料的顯熱，降低電石生產的能耗；

所述熱送裝置為密閉保溫鋼包；

所述保溫鋼包的材料耐溫＞900℃；

第三步：電石冶煉：經高溫輸送裝置輸送來的混合物料直接噴入氣流床；同時，從氣流床下側通入的含氧氣體使部分氣化半焦燃燒產生熱量，使氣化半焦與生石灰反應，產生電石。

所述氣化半焦與生石灰的反應溫度為1700-2000℃。

本實用新型提出了一種煤加氫氣化耦合電石生產的系統，如圖2：

本實用新型所描述的系統由煤加氫氣化單元1、高溫熱送單元2以及氧熱法電石冶煉單元3組成。

煤加氫氣化單元1的裝置是氣化爐，包括反應區1-1、激冷區1-2和混合物料儲存區1-3；

反應區1-1設有反應煤粉噴嘴11、富氫氣體噴嘴12和油氣出口13；所述富氫氣體噴嘴12的個數為偶數，對稱排列在煤粉噴嘴11的四周；且所述煤粉噴嘴11設置在氣化爐爐頂，以便煤粉與富氫氣體的充分混合；

激冷區1-2設有激冷生石灰粉噴嘴14；所述激冷生石灰粉噴嘴14設置在氣化爐反應區1-1下方的氣化爐壁上，以便使氣化半焦與激冷生石灰粉進行充分混合；所述激冷生石灰粉噴嘴14的個數為偶數，對稱分布在氣化爐的四周；

混合物料儲存區1-3設有混合物料擋板15、混合物料刮板16和混合物料出口17；所述混合物料擋板與水平夾角為30-75°，以便混合物料的出料以及氣化半焦與生石灰粉的混合；所述混合物料出口設置在氣化爐的低端，以加大出料口與激冷生石灰粉入口的距離；

高溫固體輸送單元2的裝置為密閉保溫鋼包；

所述保溫鋼包的材料耐溫＞900℃；所述密閉保溫鋼包的輸送方式采用水平滑軌加垂直提升的方式；

電石冶煉單元3的裝置是氣流床，設有進料儲倉3-1和反應器本體3-2；所述進料儲倉3-1設置混合物料入口31以及閘閥32；所述反應器本體3-2設置有富氧氣體噴嘴33、電石爐氣出口34以及電石出口35；所述混合物料入口31通過高溫固體輸送裝置2與煤加氫氣化單元1的混合物料出口17相連。

下面參考具體實施例，對本實用新型進行描述，需要說明的是，實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本實用新型。

實施例1

利用本實用新型的系統，將粒度小于100um的煤粉和富氫氣體分別通過噴嘴11和噴嘴12噴入氣化爐內，煤粉與所述富氫氣體中氫氣的質量比為1:0.2，煤粉與富氫氣體在下行的過程中充分混合，并在900℃、壓力3MPa下發生氣化反應。當反應物向下運行至激冷區1-2時，與激冷生石灰粉混合；將氣化反應產物的溫度降到650℃以下，同時實現氣固相的分離，得到混合物料；混合物料從混合物料出口17進入密閉保溫鋼包，并在高溫下直接輸送至氣流床的進料儲倉，進入氣流床，含氧氣體由氣流床側壁噴入與物料充分接觸，部分氣化半焦與含氧氣體在氣流床內混合燃燒，將物料加熱到1850℃，形成電石。電石由氣流床底部的出口排出。

實施例2

本實施例與上述實施例1所用系統一樣，但工藝條件不同，如下所述。將粒度小于100um的煤粉和富氫氣體分別通過噴嘴11和噴嘴12噴入氣化爐內，煤粉與所述富氫氣體中氫氣的質量比為1:0.5，煤粉與富氫氣體在下行的過程中充分混合，并在1000℃、壓力3MPa下發生氣化反應。當反應物向下運行至激冷區1-2時，與激冷生石灰粉混合；將氣化反應產物的溫度降到650℃以下，同時實現氣固相的分離，得到混合物料；混合物料從混合物料出口17進入密閉保溫鋼包，并在高溫下直接輸送至氣流床的進料儲倉，進入氣流床，含氧氣體由氣流床側壁噴入與物料充分接觸，部分氣化半焦與含氧氣體在氣流床內混合燃燒，將物料加熱到1900℃，形成電石。電石由氣流床底部的出口排出。

實施例3

本實施例與上述實施例1所用系統一樣，但工藝條件不同，如下所述。將粒度小于100um的煤粉和富氫氣體分別通過噴嘴11和噴嘴12噴入氣化爐內，煤粉與所述富氫氣體中氫氣的質量比為1:0.3，煤粉與富氫氣體在下行的過程中充分混合，并在800℃、壓力2MPa下發生氣化反應。當反應物向下運行至激冷區1-2時，與激冷生石灰粉混合；將氣化反應產物的溫度降到650℃以下，同時實現氣固相的分離，得到混合物料；混合物料從混合物料出口17進入密閉保溫鋼包，并在高溫下直接輸送至氣流床的進料儲倉，進入氣流床，含氧氣體由氣流床側壁噴入與物料充分接觸，部分氣化半焦與含氧氣體在氣流床內混合燃燒，將物料加熱到2000℃，形成電石。電石由氣流床底部的出口排出。

實施例4

本實施例與上述實施例1所用系統一樣，但工藝條件不同，如下所述。將粒度小于100um的煤粉和富氫氣體分別通過噴嘴11和噴嘴12噴入氣化爐內，煤粉與所述富氫氣體中氫氣的質量比為1:0.4，煤粉與富氫氣體在下行的過程中充分混合，并在850℃、壓力4MPa下發生氣化反應。當反應物向下運行至激冷區1-2時，與激冷生石灰粉混合；將氣化反應產物的溫度降到650℃以下，同時實現氣固相的分離，得到混合物料；混合物料從混合物料出口17進入密閉保溫鋼包，并在高溫下直接輸送至氣流床的進料儲倉，進入氣流床，含氧氣體由氣流床側壁噴入與物料充分接觸，部分氣化半焦與含氧氣體在氣流床內混合燃燒，將物料加熱到1700℃，形成電石。電石由氣流床底部的出口排出。