催化气化耦合热解的组合流化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CN109401788A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201710704520.4(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.C10J3/48(2006.01)C10J3/56(2006.01)C10J3/72(2006.01)C10J3/84(2006.01)权利要求书2页说明书18页附图2页(54)发明名称催化气化耦合热解的组合流化床反应装置及反应方法(57)摘要本发明涉及一种催化气化耦合热解的组合流化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、甲烷产率偏低以及粉煤利用率较低的问题。本发明通过一种催化气化耦合热解的组合流化床反应装置及反应方法，负载催化剂的含碳原料在流化床热解炉中进行热解，焦油气经过分离后收集，热解后负载催化剂的半焦颗粒与气化剂和氧化剂在细反应器中进行部分燃烧和气化反应，随后产生的合成气以及未完成反应的含碳颗粒在粗反应器中进行进一步气化反应，分离后的含碳颗粒与部分催化剂在沉降器带着热量继续返回热解炉中的技术方案，较好的解决了上述技术问题，可应用于煤催化气化富产甲烷的工业生产中。CN109401788ACN109401788A权利要求书1/2页1.一种催化气化耦合热解的组合流化床反应装置，主要设备包括：细反应器(3)、粗反应器(4)以及沉降器(6)，其中细反应器(3)上端扩径后与粗反应器(4)底部相连通，粗反应器(4)通过分离设备(7)与沉降器(6)相连通，沉降器(6)的底部通过第二返料机构(10)与热解炉(11)相连通，热解炉(11)与细反应器(3)通过第一返料机构(8)相连通。2.根据权利要求1所述催化气化耦合热解的组合流化床反应装置，其特征在于所述细反应器(3)的高度为粗反应器(4)高度的2-8倍，所述细反应器(3)的直径为粗反应器(4)直径的1.5-6倍。3.根据权利要求1所述催化气化耦合热解的组合流化床反应装置，其特征在于所述分离设备(7)由2组及2组以上的旋风分离器组合而成；所述分离设备(7)位于沉降器(6)内部或者外部。4.根据权利要求1所述催化气化耦合热解的组合流化床反应装置，其特征在于所述快速反应器(5)为下行流化床反应器、旋流反应器、管式反应器或流化床反应器。5.根据权利要求1所述催化气化耦合热解的组合流化床反应装置，其特征在于所述热解炉(11)炉内流动型式为旋流反应器、下行床或鼓泡流化床。6.一种催化气化耦合热解的组合流化床反应方法，采用权利要求1～5中任一种催化气化耦合热解的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(E)由进料管线(13)进入热解炉(11)中迅速热解，热解后的热解气与半焦(H)在热解炉(11)内进行分离后，热解气中的煤气、焦油与热解水(K)进入气体净化与分离系统(9)中，与来自快速反应器(5)的煤气一起进行净化与分离；(b)、热解后的半焦(H)流经第一返料机构(8)，与来自气体管线(2)中的气化剂(A)同时进入细反应器(3)中进行混合与气化反应，反应后的大颗粒渣经过自然沉降掉落在渣池(1)中，并经过催化剂回收设备(12)分离出灰渣(G)与渣池回收催化剂(F)；(c)、细反应器(3)中反应后的含碳颗粒经过气体提升进入粗反应器(4)中进一步气化反应；反应后的气体与固体物质进入分离设备(7)中，经过分离后，气体与部分细灰以及含碳颗粒由旋风排出后进入快速反应器(5)中进行快速气化反应，然后再经过气体净化与分离系统(9)提取产品气、细灰(C)以及细灰回收的催化剂(D)；(d)、由分离设备(7)分离下来的含碳颗粒与渣作为热载体在沉降器(6)中沉降，经过第二返料机构(10)进入热解炉(11)中，为来自进料管线(13)的负载催化剂的含碳原料(E)热解提供热量。7.根据权利要求6所述的催化气化耦合热解的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。8.根据权利要求6所述的催化气化耦合热解的组合流化床反应方法，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％。9.根据权利要求6所述的催化气化耦合热解的组合流化床反应方法，其特征在于所述细反应器(3)的反应条件为：反应压力0-6.5MPa、反应温度800-1500℃、气相线速度2.0-15.0m/s，细反应器(