流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置及其方法.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CN107760379A(43)申请公布日2018.03.06(21)申请号201610710816.2(22)申请日2016.08.23(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)发明人金渭龙顾松园钟思青霍威(51)Int.Cl.C10J3/00(2006.01)C10J3/84(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置及其方法(57)摘要本发明涉及一种流化床和熔融床组合式催化气化装置及其方法，解决了现有技术中存在的碳转化率和气化强度低、甲烷产率偏低以及气化炉运行稳定性和可靠性差的问题。本发明由上方流化床气化段和下方熔融床气化段组成，其特征在于两个气化段采用喉口相连接，流化床气化段下部设有原料进口和用于通入循环合成气的气体分布器，熔融床气化段内上部设有回料进口，侧面设有气化剂喷嘴。主要包括以下步骤：含碳原料、循环合成气和高温混合气体在流化床气化段内进行热解、气化和甲烷化反应，未反应完全的半焦分离出来并进入熔融床气化段进行燃烧气化反应的技术方案，较好地解决了上述问题，可应用于煤制合成气领域。CN107760379ACN107760379A权利要求书1/2页1.一种流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置，包括原料进口(1)、流化床气化段(2)、气体分布器(3)、喉口(4)、熔融床气化段(5)、冷却夹套(6)、气化剂喷嘴(7)、下渣口(8)、旋风分离器(9)、灰斗(10)、回料直管(11)、回料装置(12)、回料进口(13)和分离装置(14)组成；其特征在于原料进口(1)与流化床气化段(2)相连通，气体分布器(3)位于流化床气化段(2)底部，熔融床气化段(5)周边至少设有一层气化剂喷嘴(7)，熔融床气化段(5)底部与下渣口(8)相连通，熔融床气化段(5)通过喉口(4)与流化床气化段(2)相连通，旋风分离器(9)与流化床气化段(2)相连通，旋风分离器(9)出口与分离装置(14)相连通，旋风分离器(9)底部设有灰斗(10)和回料直管(11)，回料直管(11)底部与回料装置(12)相连通，回料进口(13)与熔融床气化段(5)相连通。2.根据权利要求1所述的流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置，其特征在于所述的流化床气化段(2)分为密相段和稀相段，稀相段的内径大于或等于密相段的内径，为密相段内径的1.0～5.0倍。3.根据权利要求1所述的流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置，其特征在于所述的气体分布器(3)位于流化床气化段(2)底部，与水平轴线呈小于或等于60°的夹角，气体分布器(3)锥面上设有气孔，气孔沿圆周均匀布置，设有5～50圈，开孔率1～5％。4.根据权利要求1所述的流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置，其特征在于所述的喉口(4)用于连接流化床气化段(2)和熔融床气化段(5)，其内径小于流化床密相段的内径，为密相段内径的0.1～0.5倍。5.根据权利要求1所述的流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置，其特征在于所述的熔融床气化段(5)外部设有冷却夹套(6)，熔融床气化段(5)侧面设有1～3层气化剂喷嘴(7)，每层2～4个，等间距布置；所述的气化剂喷嘴(7)的位置低于熔融床气化段(5)高度的1/2，设置的方向由外向内，并且向熔融床气化段(5)底部倾斜，倾斜角的范围为10～60°。6.根据权利要求1所述的流化床和熔融床组合式煤催化气化反应装置，其特征在于所述的回料进口(13)的位置高于熔融床气化段(5)高度的1/2，回料进口(13)的角度与水平轴线呈15～75°的夹角。7.一种流化床和熔融床组合式煤催化气化反应方法，采用权利要求1～6所述的流化床和熔融床相组合的气化反应装置，其特征在于主要步骤为：负载催化剂的含碳原料通过原料进口(1)进入流化床气化段(2)内，流化床气化段(2)底部的气体分布器(3)中通入循环合成气，在流化床气化段(2)内进行热解、气化和甲烷化反应，产生的合成气中夹带了未反应完全的半焦，进入旋风分离器(9)中在离心力的作用下，半焦颗粒被分离下来，进入回料直管(11)，收集于回料装置(12)中，回料装置(12)中的半焦颗粒在底部流化风的作用下从回料进口(13)送入熔融床气化段(5)内，与高温熔融的灰渣和催化剂的混合物接触，进行高温熔融气化反应；气化剂由熔融床气化段(5)侧面的气化剂喷嘴(7)喷入，反应产生的高温混合气体由喉口(4)向上进入流化床气化段(2)内与循环合成气混合并参与反应，为流化床气化段(2)内的气化反应补充了热量和气化剂；从旋风分离器(9)出来的气体产物经过分离装置(14)