煤气化产生贫CH4煤气并联产石脑油的方法和系统及煤气化合成氨并联产石脑油的系统与流程

煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的方法和系统及煤气化合成氨并联产石脑油的系统
技术领域
1.本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的方法和系统及煤气化合成氨并联产石脑油的系统。


背景技术：

2.煤炭作为一种化石燃料，是目前甚至未来很长一段时间内人们生产生活必不可缺的能源之一。如果将煤炭直接燃烧不仅浪费了大量资源，更会排放so2、no
x
、co等有害气体，造成环境污染。因此，推动煤炭的清洁利用已经成为行业发展的必然选择。
3.煤气化是煤炭清洁利用的重要途径之一。现有的煤气化技术是将煤炭加入气化炉内，在气化剂的作用下，使煤炭转化成煤气，其含有co、 h2、ch4和焦油等，之后由炉顶排出。由于该煤气中的ch4含量较高，为后续用于合成氨等化学合成具有不利影响。


技术实现要素：

4.本发明第一方面提供一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统，其包括：
5.气化炉，包括壁部和由壁部围合形成的腔室，壁部具有顶部的进料口和底部的排渣口，腔室由进料口至排渣口的方向上至少区分为干馏区、气化区和燃烧区，壁部设有第一排气口和第二排气口，第一排气口与干馏区连通，第二排气口与气化区连通；
6.除尘器，与气化炉的第一排气口连接，以接收来自气化炉的干馏区的煤气，并进行除尘；
7.分离单元，与除尘器的气相出口连接，用于分离来自干馏区的煤气，以获得石脑油和剩余煤气；
8.冷却和除尘单元，与气化炉的第二排气口连接，以接收来自气化炉的气化区的煤气，并进行冷却和除尘，获得贫ch4煤气。
9.本发明第二方面提供一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的方法，其在气化炉内进行，气化炉的内腔室由进料口至排渣口的方向上至少区分为干馏区、气化区和燃烧区，方法以氧气和水蒸气作为气化剂，使原料煤在气化炉内依次进行干馏、气化和燃烧，其中包括：
10.(a)干馏区的温度为300℃～800℃且压力为2.5mpa～4mpa，将原料煤在干馏区进行干馏，产生焦油和ch4；
11.(b)将气化区的煤气中的一部分上升至干馏区，其中的h2对焦油进行加氢，产生石脑油；
12.(c)将气化区的煤气中的另一部分送出气化炉，并经冷却和除尘处理，获得贫ch4煤气；
13.(d)将干馏区的煤气送出气化炉，并经除尘和分离处理，获得石脑油和剩余煤气。
14.本发明第三方面提供一种煤气化合成氨并联产石脑油的系统，其包括：
15.气化工段，包括根据本发明第一方面的煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统；
16.变换工段，与气化工段的冷却和除尘单元的煤气出口连接，用于接收来自气化工段的贫ch4煤气，并对煤气进行变换处理，以使co变换为 co2，送出变换气体；
17.脱碳工段，用于对来自变换工段的变换气体进行脱碳处理，获得脱碳气体；
18.双甲精制工段，用于对来自脱碳工段的脱碳气体进行双甲精制，获得原料气；
19.合成氨工段，用于接收来自双甲精制工段的原料气，并用原料气合成氨。
20.本发明采用两段出气式结构的气化炉，该气化炉包括第一排气口和第二排气口，其中第一排气口与干馏区连通以送出干馏区的煤气，第二排气口与气化区连通以送出气化区的部分煤气。根据本发明，原料煤在气化炉内，在加压的条件下，以水蒸气和氧气作为气化剂，发生一系列化学反应。其中，气化区的煤气质量较高，该段煤气中有效气(co h2)的含量很高，基本不含焦油，且ch4含量很低。本发明人巧妙地将气化区的一部分煤气取出，经冷却和除尘后，即可获得贫ch4煤气，其可直接用作合成氨等化工合成的原料气。气化区的另一部分煤气上升至干馏区，对干馏区进行显热交换的同时，其中的h2在加压条件下对原料煤干馏产生的焦油进行加氢，获得石脑油，提高了油的品质。
21.此外，由于气化区的煤气基本不含焦油，若采用水洗涤进行降温和除尘，洗涤水可循环用于煤气洗涤。循环利用后的洗涤废水成分简单，主要为有机化合物且含量低(cod值为1000mg/l左右)，因此可大大简化后续的废水处理工艺。
22.另外，干馏区的煤气分离除去了其中的油分和水，所得到的剩余煤气中主要是ch4、h2和co，其热值较高，可作为城市燃气、锅炉燃气等。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
24.图1是本发明实施例提供的一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统的流程图。
25.图2是本发明实施例提供的一种气化炉的示意图。
26.图3是本发明实施例提供的一种煤气化合成氨并联产石脑油的系统的流程图。
27.图4是本发明实施例提供的一种煤气化合成氨并联产石脑油的系统的流程图。
28.其中，附图标记说明如下：
29.100、气化炉；101、进料口；102、排渣口；103、第一排气口；104、第二排气口；105、气化剂喷嘴；110、壁部；111、内壁部；112、外壁部； 113、夹层；120、腔室；121、干馏区；122、气化区；123、燃烧区；124、干燥区；125、熔渣区；130、炉衬；131、第一衬段；132、第二衬段； 132a、凸出部；140、煤气通道；141、进气口；142、出气口；150、熔渣池；
30.200、除尘器；
31.300、分离单元；310、焦油分离器；320、煤气冷却器；330、气油水分离器；
32.400、冷却和除尘单元；410、文丘里洗涤器；420、气液分离器；430、洗涤液冷却器；
440、澄清槽；450、循环泵；
33.1、气化工段；2、变换工段；3、脱碳工段；4、双甲精制工段；5、合成氨工段；6、变脱工段；7、脱硫工段；
34.a、原料煤；b、气化剂；c、贫ch4煤气；d、剩余煤气；e、石脑油； f、废水；g、熔渣。
具体实施方式
35.为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数；“多个(种)”、“几个(种)”的含义是两个(种) 以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.本发明的上述发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
39.首先，本发明提供一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的方法，其在气化炉内进行，气化炉的腔室由进料口至排渣口的方向上至少区分为干馏区、气化区和燃烧区，该方法是以氧气和水蒸气作为气化剂，使原料煤在气化炉内依次进行干馏、气化和燃烧，其中包括：
40.(a)干馏区的温度为300℃～800℃且压力为2.5mpa～4mpa，将原料煤在干馏区进行干馏，产生焦油和ch4；
41.(b)将气化区的煤气中的一部分上升至干馏区，其中的h2对焦油进行加氢，产生石脑油；
42.(c)将气化区的煤气中的另一部分送出气化炉，并经冷却和除尘处理，获得贫ch4煤气；
43.(d)将干馏区的煤气送出气化炉，并经除尘和分离处理，获得石脑油和剩余煤气。
44.原料煤可选自低阶煤、中阶煤、高阶煤中的一种或几种。其中低阶煤占我国煤炭总储量的55％以上，其具有水分含量高、挥发分含量高、煤活性高等特点。采用本发明的方法对低阶煤进行气化，可避免其直接燃烧造成的资源浪费和排放so2、no
x
、co等有害气体，并且可产出高价值的煤气、副产油等资源。尤其是，原料煤包括低阶煤。这样能获得较高的石脑油产量。
45.原料煤可采用块煤或碎煤。例如，原料煤的粒度可以为6mm～ 60mm，如6mm～50mm。
46.气化剂可采用水蒸气和氧气的混合气体。优选地，在气化剂中，水蒸气和氧气之比可为0.8kg/nm3～1.2kg/nm3，更优选为0.9kg/nm3～ 1.1kg/nm3。水蒸气和氧气之比指的是水蒸气以kg计的质量与氧气以nm3计的体积之比，单位为kg/nm3。其中nm3是标准立方米，其表示在一个标准大气压(101.325kpa)的压力，0℃的温度，0％的相对湿度下，1立方米的气体量。
47.本方法采用固定床气化炉。气化炉包括进料口和排渣口。可以是，进料口位于气化炉顶部，排渣口位于气化炉底部。气化炉内具有腔室，其由进料口至排渣口的方向上至少区分为干馏区、气化区和燃烧区。特别地，该气化炉为两段出气式结构，其包括第一排气口和第二排气口，其中第一排气口与干馏区连通以送出干馏区的煤气，第二排气口与气化区连通以送出气化区的部分煤气。
48.气化炉的操作压力控制在2.5mpa～4mpa。由于采用加压气化，使得气化炉的气化强度高，生产能力大。气化炉的产气量大大提高，相同炉型下，加压气化的产气量为常压气化的2～4倍。
49.将原料煤由进料口间歇送入气化炉的腔室，在干馏区进行干馏。干馏区的温度区间控制在300℃～800℃。即，干馏区的终温可达800℃。在此情况下，原料煤发生低温干馏，产生的干馏煤气主要成分为ch4、h2、co 和焦油，其中焦油的主要成分为芳烃。
50.原料煤经干馏产生的半焦继续向下移动至气化区，与水蒸气接触发生一系列化学反应。其中气化区的温度＞800℃，如气化区的温度区间为 800℃～1400℃。在气化区获得的煤气主要成分为co、co2、h2和h2o。气化区的煤气质量较高，其有效气(co h2)的含量很高，如≥90％，尤其是＞90％。该段煤气中几乎不含焦油；且ch4含量很低，如≤1％，尤其是≤0.5％。
51.本发明人巧妙地将气化区的一部分煤气取出，经冷却和除尘后，即可获得贫ch4煤气，其可直接用作合成氨等化工合成的原料气。气化区的另一部分煤气上升至干馏区，该部分的煤气温度约为850℃～900℃，其对干馏区进行显热交换，以使干馏区满足温度需求。同时在干馏区，该部分煤气中的h2在加压条件下，对原料煤干馏产生的焦油进行加氢，获得石脑油，提高了油的品质。尤其是，由于气化剂中采用氧气，使气化炉内的整体温度提高，煤热解较为充分，加之气化炉内压力较高，使得干馏区的氢分压较高。同时，气化区的一部分煤气被取出，另一部分煤气上升至干馏区，使得干馏区煤气在炉内的停留时间较长。在较长的停留时间和高氢分压条件下，焦油实现充分加氢，进一步提高油的品质。
52.在气化区经历反应后的剩余半焦移动至燃烧区，与氧气接触发生燃烧反应。燃烧反应产生大量的热和co、co2等。燃烧产生的热量可以使整个气化炉内的温度满足需求。在一些实施例中，燃烧区的高温气体上升可使气化区的终温为1400℃，使半焦在气化区内进行充分反应。
53.在一些实施例中，由第一排气口送出的煤气与由第二排气口送出的煤气的体积比可为1:1～1:2，优选为1:1.2～1:1.8，更优选为1:1.5。这样有利于气化炉内温度场和流场的稳定，提高煤气质量和产率，且提高油的品质。同时，还获得较高的贫ch4煤气质量和产量。
54.在一些实施例中，可在气化区的温度为900℃～1000℃区间进行取气送出气化炉。这样可获得较高的贫ch4煤气质量和产量的同时，提高煤气质量和产率及提高油的品质。
55.在一些实施例中，将气化区的煤气送出气化炉之前，可使其对干馏区进行间接的显热交换。这样可以利用该部分煤气的显热，提高干馏区的温度。
56.在一些实施例中，气化炉的壁部设有供气化区的煤气排出的煤气通道。煤气通道沿气化炉的高度方向延伸，其进气口位于气化区，例如位于气化区的操作温度为900℃～1000℃的区域内，以在此区域进行取气。煤气通道的出气口相对于进气口靠近进料口、且与第二排气口连通，以送出气化区的煤气。由于该煤气通道的出气口向上延伸，例如出气口可向上延伸至干馏区和进料口之间的区域，由此实现气化区的煤气在由第二排气口排出气化炉之前，先在煤气通道内进行间接地显热交换。
57.由第一排气口送出的煤气经除尘和分离处理，可获得石脑油和剩余煤气。剩余煤气的主要成分是ch4、h2和co。其热值较高，可作为城市燃气、厂区锅炉燃气等。在一些实施例中，对由第一排气口送出的煤气进行除尘和分离处理包括：
58.(1)对第一排气口送出的煤气进行除尘。
59.在步骤(1)，可采用本领域已知的方法和设备进行除尘。第一排气口送出的煤气温度可为150℃～250℃，因此可采用旋风分离器对其进行除尘。经旋风分离器可除去煤气中90％的灰尘。
60.(2)对除尘后的煤气进行除焦油，获得贫焦油煤气。
61.在步骤(2)，可采用本领域已知的方法和设备进行除焦油。例如电除焦油器。经电除焦油器可使贫焦油煤气中的焦油含量降低至0.05wt％左右。
62.(3)对贫焦油煤气进行冷却，以使其中的油分和水分液化。
63.在步骤(3)，可以将贫焦油煤气降温至40℃～50℃，如45℃，以使其中的油分和水分充分液化，便于后续分离。其中可采用本领域已知的方法和设备进行冷却。例如冷却器。
64.(4)对冷却后的贫焦油煤气进行油气水三相分离，分别获得石脑油、水和剩余煤气。
65.由于在步骤(3)已使煤气中的油和水充分液化，且油和水之间不互溶且具有较大的密度差，因此可方便地实现油气水三相分离。例如，采用油水分离器。剩余煤气的热值较高，可用于城市燃气、锅炉燃气等。
66.另外，由第一排气口送出的煤气经分离除去了其中的油分，产生的废水量少，易于处理。例如可将废水送入气化炉或焚烧炉进行焚烧处理。
67.在一些实施例中，可采用水洗的方式对第二排气口送出的煤气进行降温和除尘。水洗降温和除尘可在文丘里洗涤器中进行。经文丘里洗涤器洗涤降温后的煤气温度可为180℃～190℃。之后经分离获得贫ch4煤气和洗涤水。分离可在气液分离器中进行，分离得到的贫ch4煤气的温度可为 170℃～180℃。贫ch4煤气的有效气(co h2)的含量高(如≥90％)，且ch4含量低(如≤1％，或≤0.5％)，可将其直接用于合成氨或其它化工合成。
68.由于第二排气口送出的煤气中基本不含焦油，洗涤水可循环用于煤气洗涤。可选地，洗涤水可经换热器冷却至35℃～45℃(如40℃)后作为文丘里洗涤器的补水。循环利用后的洗涤废水成分简单，主要为有机化合物且含量低，cod值为1000mg/l左右，因此可大大简化后续的废水处理工艺。洗涤废水cod值满足生化处理工艺的进水要求(＜1500mg/l)，因此在一些实施例中，可对洗涤废水进行生化处理。
69.气化剂通过气化剂喷嘴送入气化炉的燃烧区，以对原料煤进行气化。在一些实施例中，气化剂喷嘴可设置于气化炉的侧壁部且对应燃烧区的区域。可以沿气化炉的周向间隔设置多个气化剂喷嘴。例如4～6个，如4 个、5个或6个。
70.在一些实施例中，气化炉的腔室还包括位于干馏区和进料口之间的干燥区。原料煤进入气化炉内，先经干燥区进行干燥，以便于后续的干馏处理。对原料煤进行干燥的温度可以为室温～300℃。
71.在一些实施例中，可在干馏区的煤气送出气化炉之前，先使其上升至干燥区，对原料煤进行加热干燥。干燥区的终温可为300℃。之后将煤气由第一排气口送出气化炉。可选地，由第一排气口送出的煤气的温度为 150℃～250℃。
72.在一些实施例中，当气化炉的腔室还包括位于干馏区和进料口之间的干燥区时，煤气通道的出气口可向上延伸至干燥区和进料口之间的区域。这样可以充分地利用由气化区送出的煤气的显热。
73.燃烧后的煤渣则由排渣口排出。在一些实施例中，气化炉的腔室还包括位于燃烧区和排渣口之间的熔渣区。燃烧区未反应的煤渣在高温作用下转变为液态，向下流至熔渣区，之后通过排渣口间歇式排出。
74.由于采用氧气替代了现有技术的空气，加上采用液态排渣方式，使得炉内气化区温度大大提高，从而获得高的碳转化率和蒸汽分解率。其中，碳转化率可大于99％，蒸汽分解率可大于90％。另外，由于炉内整体温度高，还提高了副产油的产率和品质。
75.在一些实施例中，在熔渣区可设有熔渣池。熔渣池收集熔渣。可选地，熔渣池呈倒锥形结构。
76.在一些实施例中，由气化炉排出的熔渣可经冷却水被激冷成小颗粒的玻璃态固体渣。该玻璃态固体渣可用于造砖、铺路等，变废为宝。
77.例如，熔渣可经气化炉下方的连接短节进入激冷室，在激冷室内与冷却水接触，从而被激冷成小颗粒的玻璃态固体渣。玻璃态固体渣之后可送至激冷室下方的渣锁进行缓存，然后间歇式排出。
78.本发明第二方面的实施方式提供一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统。该系统可用于进行本文中所描述的方法。
79.图1是作为一个示例的煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统的流程图。参照图1，本发明实施例提供的一种煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统包括气化炉100、除尘器200、分离单元300和冷却和除尘单元400。
80.气化炉100包括壁部110和由壁部110围合形成的腔室120。壁部110 具有顶部的进料口101和底部的排渣口102。腔室120由进料口101至排渣口102的方向上至少区分为干馏区121、气化区122和燃烧区123。壁部 110设有第一排气口103和第二排气口104，第一排气口103与干馏区121 连通以排出干馏区121的煤气，第二排气口104与气化区122连通以排出
气化区122的部分煤气。气化炉100用于以氧气和水蒸气作为气化剂，在加压条件下，对原料煤依次进行干馏、气化和燃烧，以产生煤气。煤在气化炉100中的气化过程可以如前文所述，在此不再赘述。
81.除尘器200与气化炉100的第一排气口103连接，以接收来自气化炉 100的干馏区121的煤气，并进行除尘。
82.分离单元300与除尘器200的气相出口连接，用于分离来自干馏区的煤气，以获得石脑油和剩余煤气。
83.冷却和除尘单元400与气化炉100的第二排气口104连接，以接收来自气化炉100的气化区122的煤气，并进行冷却和除尘，获得贫ch4煤气。
84.本发明采用的气化炉100包括第一排气口103和第二排气口104，其中第一排气口103与干馏区121连通以送出干馏区121的煤气，第二排气口 104与气化区122连通以送出气化区122的部分煤气。原料煤在气化炉100 内，在加压的条件下，以水蒸气和氧气作为气化剂，发生一系列化学反应。其中，气化区122的煤气质量较高，该段煤气中有效气(co h2)的含量很高，如≥90％；基本不含焦油；且ch4含量很低，如≤1％，尤其是≤0.5％。本发明人巧妙地将气化区122的一部分煤气取出，经冷却和除尘后，即可获得贫ch4煤气，其可直接用作合成氨等化工合成的原料气。气化区122的另一部分煤气上升至干馏区121，对干馏区121进行显热交换的同时，其中的h2在加压条件下对原料煤干馏产生的焦油进行加氢，获得石脑油，提高了油的品质。
85.在一些实施例中，壁部110可包括相互套设并彼此间隔设置的内壁部 111和外壁部112，内壁部111围合形成腔室120，内壁部111和外壁部112 之间形成供换热介质流动的夹层113。即壁部110形成夹套结构，其夹层 113内可通入冷却水，以对壁部110进行降温保护。
86.在一些实施例中，气化炉100还可包括炉衬130，其设置于壁部110朝向腔室120的表面。炉衬130具有在气化炉100的高度方向上相继分布的第一衬段131和第二衬段132，且第二衬段132相对靠近进料口101设置。第二衬段132内设有煤气通道140，煤气通道140的进气口141位于气化区 122，煤气通道140的出气口142与第二排气口104连通。
87.在一些实施例中，煤气通道140沿气化炉100的高度方向延伸，其进气口141可位于气化区122的操作温度为900℃～1000℃的区域内，以在此区域进行取气。煤气通道140的出气口142可位于干馏区121与进料口 101之间，以使气化区122的煤气在煤气通道140内进行显热交换。
88.在一些实施例中，可在第二衬段132内设有沿其周向间隔分布的多个煤气通道140，多个煤气通道140分别与第二排气口104连通。这样，既可便于根据实际需求送出预设量的气化区122煤气，又可使炉衬130具有较高的强度，以保证其在高温高压工作环境下的长寿命。
89.可选地，第二衬段132内煤气通道140的数量可为4～6个，如4个、 5个或6个。
90.当第二衬段132内具有多个煤气通道140时，可在第二衬段132与第二排气口104对应的区域内设有沿其周向延伸的环形通道，该环形通道与第二排气口104连通，多个煤气通道140各自与该环形通道连通，由此实现多个煤气通道140与第二排气口104的连通。
91.在一些实施例中，腔室120包括在气化炉100的高度方向上分设于煤气通道140的
进气口141两侧的第一腔段和第二腔段，第一腔段相对靠近进料口101。也就是，第一腔段至少包括干馏区121，第二腔段包括至少部分气化区122和燃烧区123。第一腔段的内径d1小于第二腔段的内径d2。这样可使气化区122的取气点(即煤气通道140的进气口141)上方的炉体内径小于其取气点下方的炉体内径，由此可在排出气化区122的部分煤气的情况下，保持腔室120内流场和温度场的稳定性，从而可提高煤气的产量和质量，且使副产油具有较高的产率和品位。
92.可选地，d1:d2可为0.5以上，0.55以上，0.6以上或0.65以上；并且可为0.95以下，0.9以下，0.85以下，0.8以下，0.75以下。优选地，d1:d2为0.5～0.95。更优选地，d1:d2为0.6～0.8。
93.在一些实施例中，可以是第二衬段132具有沿其厚度方向凸出于第一衬段131的凸出部132a，以使第一腔段的内径d1小于第二腔段的内径d2。
94.在一些实施例中，可以是第二衬段132的凸出部132a和第一衬段131 之间圆滑过渡。即，凸出部132a的底面为弧形面。这样可进一步减小气化区122排出部分或全部煤气时对腔室120内流场和温度场的影响。
95.在一些实施例中，当第二衬段132具有凸出部132a时，煤气通道140 可位于第二衬段132的凸出部132a。这样既可在便于取出气化区122的煤气，又便于煤气在煤气通道140流出过程中进行显热交换。此外，第二衬段132的位于煤气通道140与壁部110之间的部分还起到隔热的作用，以保护壁部110。
96.在一些实施例中，炉衬130可包括耐火砖砌层。例如，炉衬130是由耐火砖堆砌形成的。在堆砌过程中预留孔道作为煤气通道140。采用耐火砖砌层能使炉衬130具有较高的耐高温性和强度，提高其使用寿命。
97.在一些实施例中，壁部110和炉衬130之间还设置有粘接层。通过粘接层将炉衬130牢固地粘接于壁部110。可选地，粘接层包括浇注料层。浇注料层是根据实际需求由浇注料浇注成型，其具有较高的粘接强度和耐火性。
98.在一些实施例中，腔室120还包括位于进料口101和干馏区121之间的干燥区124、以及位于燃烧区123和排渣口102之间的熔渣区125。即，气化炉100的腔室120由进料口101至排渣口102的方向上依次区分为干燥区124、干馏区121、气化区122、燃烧区123和熔渣区125。
99.此时，第一排气口103可位于干燥区124和进料口101之间。原料煤由进料口101进入气化炉100内，先利用煤气的显热对原料煤进行干燥，之后原料煤依次经历干馏、气化和燃烧。燃烧区未反应的煤渣在高温作用下转变为液态，向下流至熔渣区125，之后通过排渣口102间歇式排出。
100.另外，煤气通道140的出气口142可位于干燥区124与进料口101之间。气化区122送出的煤气可在煤气通道140内更充分地进行显热交换。
101.在一些实施例中，气化炉100还包括原料分布装置(图中未示出)，对应进料口101设置于腔室120内。通过原料分布装置可以使原料煤形成分布均匀平整的固定床煤层。作为示例的原料分布装置可包括分布器和搅拌器。
102.在一些实施例中，在熔渣区125可设有熔渣池150。熔渣池150收集熔渣。可选地，熔渣池150呈倒锥形结构。
103.可在气化炉100上设置气化剂喷嘴105，以向气化炉100的燃烧区123 提供气化剂。在一些实施例中，气化剂喷嘴105可设置于壁部110的对应燃烧区123的区域。例如，可沿壁部110的周向间隔设置有4～6个气化剂喷嘴105，如4个、5个或6个。
104.在一些实施例中，除尘器200可采用旋风分离器。
105.在一些实施例中，分离单元300包括焦油分离器310、煤气冷却器320 和气油水分离器330。
106.焦油分离器310与除尘器200的气相出口连接，用于分离干馏煤气中的焦油，以获得贫焦油煤气。在一些实施例中，焦油分离器310可采用电除焦油器。
107.煤气冷却器320与焦油分离器310的气相出口连接，用于将贫焦油煤气中的石脑油和水蒸气液化。煤气冷却器320可采用本领域公知的冷却器。
108.气油水分离器330与煤气冷却器320的气相出口连接，用于分离贫焦油煤气，获得石脑油和剩余煤气。其中，气态成分可方便地进行分离，在气油水分离器330可利用石脑油和水之间的密度差来实现石脑油和水的分离。在一些实施例中，气油水分离器330可采用油水分离器。
109.另外，干馏区121的煤气分离除去了其中的油分和废水，所得到的剩余煤气中主要是ch4、h2和co，其热值较高，可作为城市燃气、厂区锅炉燃气等。该煤气产生的废水量少，可送入气化炉或焚烧炉进行焚烧处理。
110.冷却和除尘单元400可包括本领域公知的对高温煤气进行冷却和除尘的装置。在一些实施例中，冷却和除尘单元400包括文丘里洗涤器410和气液分离器420。
111.文丘里洗涤器410与气化炉100的第二排气口104连接，用于接收来自气化炉100的气化区122的煤气，并用水对其进行冷却和除尘。
112.气液分离器420与文丘里洗涤器410的煤气出口连接，用于接收来自文丘里洗涤器410的煤气水，并对其进行分离，获得贫ch4煤气，并回收洗涤水。
113.由于气化区122的煤气基本不含焦油，对其进行降温和除尘后的洗涤水可循环用于煤气洗涤。循环利用后的洗涤废水成分简单，主要为有机化合物且含量低(cod值为1000mg/l左右)，因此可大大简化后续的废水处理工艺。
114.在一些实施例中，冷却和除尘单元400还包括依次连接于气液分离器 420的液相出口和文丘里洗涤器410的洗涤液进口之间的洗涤液冷却器 430、澄清槽440和循环泵450，以将气液分离器420分离出的洗涤液返回到文丘里洗涤器410。
115.在一些实施例中，系统还包括加煤单元，用于向气化炉100的进料口 101提供原料煤。加煤单元可包括本领域已知的向气化炉100输入原料煤的装置。例如，加煤单元可包括输煤胶带、煤仓和煤锁500等。例如，煤锁500连接于进料口101上方，煤仓连接于煤锁500上方，输煤胶带向煤仓输煤。
116.在一些实施例中，系统还可包括排渣单元，用于气化炉100排渣。例如，排渣单元可包括依次连接于排渣口102的连接短节、激冷室和渣锁等。
117.在一些实施例中，系统还可包括气化剂供给单元，用于为气化炉100 供应气化剂。例如，气化剂供给单元可包括蒸汽管道、氧气管道、以及与蒸汽管道和氧气管道连接的混合器等。混合器将蒸汽和氧气混合后，经气化剂喷嘴105送入腔室120。
118.在一些实施例中，系统还可包括夹套水循环单元，用于壁部110的夹层水循环，以
带走壁部110的热量，从而保护气化炉100。
119.在一些实施例中，系统还包括废水处理单元，用于接收来自冷却和除尘单元400的废水，并对废水进行处理。废水处理单元可包括本领域公知的对煤气化过程中的废水进行净化处理的装置。在一些实施例中，废水处理单元可包括生化水处理装置。
120.本文中，对本发明的煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的方法所描述的优选方案和优选特征也可以适用于本发明的煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统中。
121.本发明第三方面的实施方式提供一种煤气化合成氨并联产石脑油的系统。
122.图3是作为一个示例的煤气化合成氨并联产石脑油的系统的流程图。参照图3，本发明实施例提供的一种煤气化合成氨并联产石脑油的系统包括气化工段1、变换工段2、脱碳工段3、双甲精制工段4和合成氨工段 5。
123.气化工段1包括本发明所提供的煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的系统。气化工段1对原料煤进行气化，产出贫ch4煤气、副产石脑油和剩余煤气。其中，贫ch4煤气的有效气(co h2)的含量很高，如≥ 90％，尤其是＞90％。并且，贫ch4煤气中基本不含焦油；且ch4含量很低，如≤1％，尤其是≤0.5％。因此，该贫ch4煤气可直接送入变换工段2 进行变换处理。
124.另外，经洗涤后的贫ch4煤气还可含有20％～50％的水蒸气。将该贫 ch4煤气直接送入变换工段2，可减少变换工段2补入的蒸汽量。
125.变换工段2与气化工段1的冷却和除尘单元400的煤气出口连接，用于接收来自气化工段1的贫ch4煤气，并对煤气进行变换处理，以使co 变换为co2，送出变换气体。
126.脱碳工段3用于对来自变换工段2的变换气体进行脱碳处理，获得脱碳气体。通过脱碳处理使得脱碳气体中的co2含量明显降低。
127.双甲精制工段4用于对来自脱碳工段3的脱碳气体进行双甲精制，获得原料气。双甲精制是用甲醇化、甲烷化精制精炼脱碳气体中的co、 co2，并副产甲基化合物。通过双甲精制处理，使得原料气中的碳氧化物的含量达到合成氨的严格要求。
128.合成氨工段5用于接收来自双甲精制工段4的原料气，并用原料气合成氨。
129.在一些实施例中，若来自气化工段1的煤气的硫含量大于0.05ppm，系统还可包括变脱工段6和脱硫工段7。参照图4，变脱工段6和脱硫工段 7依次设置于变换工段2和脱碳工段3之间，用于对煤气进行脱硫。
130.变换工段2、脱碳工段3、双甲精制工段4、合成氨工段5、变脱工段 6和脱硫工段7均可采用本领域公知的工艺和装置。因此，根据本发明，可方便地实现对现有煤气化合成氨的系统的改造。
131.本文中，对本发明的煤气化产生贫ch4煤气并联产石脑油的方法和系统所描述的优选方案和优选特征也可以适用于本发明的煤气化合成氨并联产石脑油的系统中。
132.在本文中，煤气中的组分含量是体积百分含量。
133.实施例
134.原料煤a为经过干燥的低阶煤(水分含量≤10wt％)，气化剂b是水蒸气和氧气的混合气体。原料煤a由输煤装置加入气化炉100顶部的煤锁 500，间歇的加入气化炉100内。气化炉100的气化压力为2.5mpa～4mpa，气化炉100内干燥区124温度区间为室温～300℃，干馏区121温度区间为300℃～800℃，气化区122温度区间为800℃～1400℃。
135.原料煤a在气化炉100内经历干燥区124和干馏区121，形成半焦，温度约800℃的半焦在炉内继续向下移动进入气化区122和燃烧区123，与来自气化炉100底部的气化剂喷嘴105喷入的气化剂b发生燃烧和气化反应，生成煤气，反应剩余的灰渣在高温下熔化，形成液态熔渣g，间歇的通过气化炉100底部的排渣口102排出。气化区122产生的煤气一部分通过气化炉100中部的第二排气口104排出，另一部分上升至干燥区124和干馏区121，对煤进行加热产生热解气并与之混合形成成干馏煤气，干馏煤气通过气化炉100上部的第一排气口103排出气化炉100。其中，由第一排气口103送出的煤气与由第二排气口104送出的煤气的体积比约1:1.5。
136.从第二排气口104排出的煤气由于是气化反应的产物，主要组成为： co 60％～62％，h
2 30％～32％，ch
4 0.5％，h2o 2％～5％，co
2 4％～6％，其他2％～3％。该煤气不含焦油等杂质。煤气温度为900℃～1000℃，后续可经过文丘里洗涤器410降温和除尘，温度降至190℃；再经气液分离器420分离出贫ch4煤气c和洗涤水。贫ch4煤气c温度降至170℃～ 180℃，直接作为合成氨的原料气送往变换工段。洗涤水经过冷却器430冷却至40℃后，通过循环泵450提压后作为文丘里洗涤器410的补水而循环使用。
137.从气化区122进入干馏区121的煤气温度约为850℃～900℃，使得干馏区121的终温在800℃。在此情况下，干馏煤气主要成分为ch4、h2、 co和焦油，其中焦油的主要成分为芳烃。在炉内较长的停留时间和高氢分压的作用下，焦油与氢气进行加氢反应，生成石脑油，提高了油的品质。第一排气口103排出的干馏煤气组成为co 9％～15％，h
2 10％～ 20％，ch
4 45％～60％，h2o 20％～30％，co
2 10％～15％，石脑油等油产品5％～6％，焦油1％～2％。第一排气口103排出的干馏煤气温度约 150℃～250℃，经过旋风分离器除去其中90％以上的灰尘；然后经电除焦油器去除未反应的焦油，使煤气中焦油含量降低至0.05％左右；之后经煤气冷却器降温至45℃，冷凝出油和水；再经油水分离器分离出废水f和石脑油e，得到剩余煤气d。剩余煤气d主要成为：co 12％～20％，h
2 12％～ 25％，ch
4 60％～80％，h2o 1％～2％，co
2 15％～20％。其热值较高，可作为城市燃气、锅炉燃气等。
138.油水分离器分离出的废水f和第二排出口104的煤气的洗涤废水的 cod值均＜1000mg/l，满足生化进水质要求(＜1500mg/l)，因此可送去生化水处理装置进行净化处理。
139.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。