粉煤气化下行床反应装置及反应方法.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CN109401793A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201710705140.2(22)申请日2017.08.17(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院(72)发明人徐俊钟思青霍威屠功毅(51)Int.Cl.C10J3/60(2006.01)C10J3/84(2006.01)C10J3/72(2006.01)权利要求书2页说明书14页附图2页(54)发明名称粉煤气化下行床反应装置及反应方法(57)摘要本发明涉及一种粉煤气化下行床反应装置及反应方法，主要解决现有技术中存在的碳转化率和气化强度低、甲烷产率偏低、排渣难以及粉煤利用率低的问题。本发明通过一种粉煤气化下行床反应装置及反应方法，负载催化剂的含碳原料在热解炉中进行热解，热解后的焦油气经过分离后收集，负载催化剂的半焦颗粒与气化剂在下行床气化炉内进行气化反应，反应后的含碳颗粒与部分催化剂经过分离并提升带着热量继续返回热解炉中，气化炉内的灰渣先通过颗粒旋流分离装置与分级排渣装置两级分离后，再根据声发射监测反馈后从装置中排出的技术方案，较好的解决了上述技术问题，可应用于粉煤气化的工业生产中。CN109401793ACN109401793A权利要求书1/2页1.一种粉煤气化下行床反应装置，主要设备包括：下行床反应器(7)、热解炉(5)以及分级排渣装置(4)，其中下行床反应器(7)与热解炉(9)通过下行床气固分配器(6)相连通，分级排渣装置(4)通过颗粒旋流分离装置(9)与下行床反应器(7)相连通。2.根据权利要求1所述粉煤气化下行床反应装置，所述分级排渣装置(4)由上下两段不同筒径的排渣装置组成，所述上段排渣装置直径是下段排渣装置直径的2～10倍，所述分级排渣装置(4)内设有分级挡板，所述分级挡板的型式为多孔挡板、斜挡板、格栅挡板或环核挡板。3.根据权利要求1所述粉煤气化下行床反应装置，其特征在于所述分级排渣装置(4)边壁与声发射导波杆(14)相连接，声发射信号在导波杆(14)中传播给声发射检测系统(2)。4.根据权利要求3所述粉煤气化下行床反应装置，其特征在于所述声发射检测系统(2)由导波杆(14)、探头(15)、放大器(16)、声信号采集处理仪(17)与计算机(18)组成。5.根据权利要求1所述粉煤气化下行床反应装置，其特征在于所述颗粒旋流分离装置(9)包括颗粒旋流分离装置的筒体(24),颗粒旋流分离装置的入口(25)；颗粒旋流分离装置的升气管(26)；其中颗粒旋流分离装置的入口(25)处气相速度为10-18m/s，颗粒旋流分离装置的筒体(24)的横截面面积是入口面积的2-6倍。6.根据权利要求5所述粉煤气化下行床反应装置，其特征在于所述颗粒旋流分离装置的筒体(24)内设有升气管(26)，升气管(26)的直径是颗粒旋流分离装置的筒体(24)直径的0.3-0.6倍，升气管(26)在颗粒旋流分离装置的筒体(24)内的插入深度为颗粒旋流分离装置的入口(25)高的0.8～1.05倍。7.一种粉煤气化下行床反应方法，采用权利要求1～6中任一种分级转化组合流化床反应装置，包括如下几个步骤：(a)、负载催化剂的含碳原料(C)进入热解炉(5)中迅速热解，热解后的煤焦油进入后续设备进行净化与分离，半焦流经下行床气固分配器(6)，与气化剂(D)同时进入下行床反应器(7)进行混合与气化反应；(b)、下行床反应器(7)内反应后的大颗粒灰渣与部分未完全反应的含碳颗粒经过阀门控制，通过颗粒旋流分离装置(9)的初步分离，偏小的含碳颗粒大多数从升气管(26)处直接回收至下行床反应器(7)中继续参与反应，未被分离的含碳颗粒与大颗粒灰渣进入分级排渣装置(4)中，经过颗粒分级后，通过声发射检测系统(2)监测出内部的颗粒流动状态，再有序控制底部闭锁料斗(1)排出大颗粒渣，而分离出来的含碳颗粒则通过分级排渣装置(4)的上部流入下行床反应器(7)的上端继续参与反应；(c)、反应生成的粗煤气(F)经旋风分离器(8)分离后净化收集，分离后的含碳颗粒与灰渣作为热载体进入热解炉(5)中，为负载催化剂的含碳原料(C)热解提供热量。8.根据权利要求7所述的分级转化组合流化床反应方法，其特征在于所述含碳原料选自煤、石油焦、生物质及其混合物，所述气化剂选自氧气、空气、液态水、水蒸气、二氧化碳或氢气及其混合物。9.根据权利要求7所述的粉煤气化下行床反应方法，其特征在于所述催化剂选自碱金属、碱土金属、过渡金属中的至少一种；所述催化剂以浸渍法、干混法或离子交换法方式负载在含碳原料上；所述催化剂的负载量占原煤质量的0.1～20％。10.根据权利要求7所述的粉