高硫劣质石油焦气化炉及其气化方法.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CN110684563A(43)申请公布日2020.01.14(21)申请号201910913745.XC10J3/52(2006.01)(22)申请日2019.09.25C10J3/82(2006.01)(71)申请人中国寰球工程有限公司地址100012北京市朝阳区来广营高科技产业园创达二路1号申请人中国科学院山西煤炭化学研究所(72)发明人张静怡张林仙李若男郭金霞隋建伟李春玉王琥陈友川安冬旭赵建涛(74)专利代理机构北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司11139代理人李林(51)Int.Cl.C10J3/48(2006.01)C10J3/50(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称高硫劣质石油焦气化炉及其气化方法(57)摘要本发明提供一种高硫劣质石油焦气化炉及其气化方法，炉体内部自上而下分为：高温气化段、降温变换段和低温激冷段，其中：高温气化段的顶部设有石油焦粉进口与气化剂进口，下部通过扩口段连接降温变换段，扩口段的锥面分布有用于供应喷淋水或低温蒸气的雾化喷头，降温变换段下部通过收缩段连接导流管，导流管的下端伸入低温激冷段下部，低温激冷段上部一侧设有气体出口，低温激冷段的底部设有排渣口。本发明具有碳转化率高、气化热效率高、设备结构简单的优点，并且产品气中氢含量高，尤其适用于石油焦气化制氢的生产过程，可减少后系统变换负荷15-30％，整体能耗降低2-5％，也可用于石油焦气化制合成气或燃料气领域。CN110684563ACN110684563A权利要求书1/2页1.一种高硫劣质石油焦气化炉，其特征在于：炉体内部自上而下分为：高温气化段、降温变换段和低温激冷段，其中：高温气化段的顶部设有石油焦粉进口与气化剂进口，下部通过扩口段连接降温变换段，扩口段的锥面分布有用于供应喷淋水或低温蒸气的雾化喷头，降温变换段下部通过收缩段连接导流管，导流管的下端伸入低温激冷段下部，低温激冷段上部一侧设有气体出口，低温激冷段的底部设有排渣口。2.根据权利要求1所述的高硫劣质石油焦气化炉，其特征在于：低温激冷段内壁与导流管外壁之间设有多层挡板，在多层挡板之间流动有循环渣水。3.根据权利要求2所述的高硫劣质石油焦气化炉，其特征在于：在低温激冷段的侧面还分别设有渣水进口与渣水出口，所述渣水进口高于所述多层挡板的高度位置，而所述渣水出口位于多层挡板的最下一层挡板的上方位置。4.根据权利要求1所述的高硫劣质石油焦气化炉，其特征在于：高温气化段与降温变换段的直径比为1:1.05-2；高温气化段与降温变换段的高度比为1:0.2-2。5.根据权利要求2所述的高硫劣质石油焦气化炉，其特征在于：所述挡板是由多排水平倾斜25-75°的叶片组成的百叶结构。6.一种高硫劣质石油焦气化炉的气化方法，使用如权利要求1所述的高硫劣质石油焦气化炉，其特征在于，包括以下步骤：(1)将劣质石油焦经制成石油焦细粉；(2)所述石油焦细粉从气化炉顶部的石油焦粉进口投入，由O2/H2O/CO2/N2组成的气化剂从气化炉顶部的气化剂进口喷入，控制反应温度为1200-1600℃，压力为0.1-8.0MPa，气固接触时间为5-20s，使石油焦与气化剂进行高温气化反应生成富含CO和H2的气体；(3)高温气体和灰渣向下流动，经扩口段进入降温变换段，水或水蒸气从位于扩口段上的雾化喷头喷入气化炉，使反应温度降温至700-1000℃，部分CO经高温水蒸气变换反应生成H2，气体在降温变换段中的停留时间为5-20s；(4)气体携带灰渣通过导流管进入低温激冷段，降温至100-350℃，从气体出口排出炉体，送后系统净化处理；灰渣从排渣口排出，送灰水系统处理。7.根据权利要求6所述的高硫劣质石油焦气化炉的气化方法，其特征在于：低温激冷段内壁与导流管外壁之间在高于所述导流管的下端的位置设有多层挡板；在低温激冷段的侧面还分别设有渣水进口与渣水出口，所述渣水进口高于所述多层挡板的高度位置，而所述渣水出口位于多层挡板的最下一层挡板的上方位置；循环渣水从渣水进口进入，从渣水出口排出，气体到达低温激冷段的底部后向上返流，经多层挡板而被循环渣水冷却、洗涤之后，由气体出口排出炉体。8.根据权利要求6所述的高硫劣质石油焦气化炉的气化方法，其特征在于：所述气化剂进口包括位于中心的高氧浓度气化剂进口与位于外环的低氧浓度气化剂进口；步骤(2)中的气化剂分为两路，分别从高氧浓度气化剂进口以及低氧浓度气化剂进口喷入气化炉，高氧浓度气化剂中的氧气的体积百分含量70-100％，水蒸气的体积百分含量0-30％，二氧化碳的体积百分含量0-30％，氮气0-20％；而低氧浓度气化剂中的氧气的体积百分含量0-30％，水蒸气的体积百分含量50-100％，二氧化碳的体