粗煤气甲烷催化转化系统和方法及煤气化合成氨系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112920868A(43)申请公布日2021.06.08(21)申请号201911244244.3(22)申请日2019.12.06(71)申请人西安航天源动力工程有限公司地址710100陕西省西安市长安区飞天路289号申请人北京航天创新专利投资中心（有限合伙）(72)发明人杨伟东宋文健鲁思达谢星朱晓龙陈良奇(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理有限责任公司11258代理人段月欣(51)Int.Cl.C10L3/08(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图2页(54)发明名称粗煤气甲烷催化转化系统和方法及煤气化合成氨系统(57)摘要本发明公开一种粗煤气甲烷催化转化系统和方法及煤气化合成氨系统。粗煤气甲烷催化转化系统包括：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，壁部设有与腔室连通的煤气出口，以送出含CH4的粗煤气；重整气体产生装置，其产生重整气体，重整气体含有CO2和H2O中的一种或几种；混合器，用于接收来自气化炉的粗煤气和来自重整气体产生装置的重整气体，并混合煤气和重整气体以获得混合气体；重整反应器，用于对混合气体进行催化重整，以使其中的CH4转变为CO和H2，送出贫CH4煤气。采用本发明的系统和方法能有效降低煤气中的CH4含量。CN112920868ACN112920868A权利要求书1/2页1.一种粗煤气甲烷催化转化系统，其特征在于，包括：气化炉，包括壁部和由壁部围合形成的腔室，所述壁部具有顶部的进料口和底部的排渣口，所述腔室由所述进料口至所述排渣口的方向上至少区分为干馏区、气化区和燃烧区，所述壁部设有与所述腔室连通的煤气出口，以送出含CH4的粗煤气；重整气体产生装置，其产生重整气体，所述重整气体含有CO2和H2O中的一种或几种；混合器，用于接收来自所述气化炉的粗煤气和来自所述重整气体产生装置的重整气体，并混合所述煤气和重整气体以获得混合气体；重整反应器，用于对所述混合气体进行催化重整，以使其中的CH4转变为CO和H2，送出贫CH4煤气。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化炉的所述腔室由所述进料口至所述排渣口的方向上依次区分为干燥区、干馏区、气化区、燃烧区和熔渣区。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括除尘和除焦油单元，其包括：旋风除尘器，与所述气化炉的所述煤气出口连接，用于对所述粗煤气除尘；洗涤塔，与所述旋风除尘器的气相出口连接，用于对除尘后的所述粗煤气进行精除尘、除焦油和冷却。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述除尘和除焦油单元还包括连接于所述洗涤塔的塔釜液出口和塔顶洗涤液进口之间的冷却器、澄清槽和循环泵，以将所述洗涤塔分离出的洗涤液返回到所述洗涤塔。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述重整气体产生装置和所述混合器之间还设有气体加压设备，用于对所述重整气体加压，将加压后的所述重整气体送入所述混合器。6.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，重整气体产生装置为锅炉，其包括烟气出口，所述锅炉燃烧含碳和氢元素的可燃物产生包含CO2和H2O的烟气作为重整气体；所述系统还包括除尘设备，所述除尘设备与所述锅炉的所述烟气出口连接，以接收所述重整气体，并对所述重整气体除尘。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述除尘设备采用旋风除尘设备；和/或，所述锅炉为动力锅炉。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：余热回收器，用于接收来自所述重整反应器的贫CH4煤气，并回收所述贫CH4煤气的余热。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述余热回收器包括所述贫CH4煤气的进口和出口、水进口和水蒸气出口，所述余热回收器用于接收所述贫CH4煤气和水，并用所述贫CH4煤气的余热来加热水，以产生水蒸气；所述余热回收器的水蒸气出口与所述重整反应器的进口连接，以将所述水蒸气送入所述重整反应器用于CH4重整；优选地，所述余热回收器采用废热锅炉或换热器，和/或，所述水蒸气为中压蒸汽。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述重整反应器采用固定床反应器；和/或，2CN112920868A权利要求书2/2页所述混合器选自管道混合器。11.一种粗煤气甲烷催化转化方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)以含氧气体和水蒸气作为气化剂，将原料煤在加压条件下进行气化，获得含CH4的粗煤气；(B)提供重整气体，所述重整气体含有CO2和H2O中的一种或几种；(C)将所述粗煤气与重整气体混合，获得混合气体；(D)对所述混合气体进行催化重整，以使所述粗煤气中的CH4转变为CO和H2，获得贫CH4煤气。12.根据权利要求11