[發明專利]一種高溫復合氣化劑的制備方法及其裝置

無效

• 申請號: 201110241267.6
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102311807A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 彭好義;蔣紹堅;魏烈旭;彭福來;蔣勇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C01B3/32;F23D14/22
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種高溫復合氣化劑的制備方法，本發明還涉及實現該高溫復合氣化劑的制備方法的裝置。

背景技術

無焰氣化技術是近幾年提出的一種高效、潔凈的氣化技術。它是采用無焰氣化的原理，氣化原料的干燥熱解、氧化還原和氣體重整反應之間幾乎沒有明顯的界限，反應迅速且彌散在整個反應空間內，整個反應空間內溫度分布均勻且維持在一個很高的水平，這樣有利于氣體的重整反應和焦油的裂解，從而可以產生熱值高、潔凈的合成燃氣。

實現無焰氣化必須滿足的一個基本條件是：氣化劑溫度必須足夠高，通常大于1000℃。實現氣化劑高溫的一種方法是采用熱風爐形式的加熱方式，采用成對的蓄熱器，通過高溫煙氣與氣化劑的切換，實現高溫煙氣對氣化劑的間接加熱。這種方法可采用換熱能力強的蜂窩陶瓷作蓄熱體，理論上可將氣化劑加熱到比高溫煙氣的溫度低150℃左右的高溫。盡管采用這種方法可以得到高溫氣化劑，但所得到的高溫氣化劑流量不穩定，系統比較復雜，初投資大，而且由于蓄熱體阻力損失較大，相應的增加了系統能耗。采用電熱絲加熱方法，由于換熱系數低，要將氣化劑加熱到1000℃以上，需要很大的受熱面和加熱功率，加熱設備龐大，且電耗很高，是不足取的。

目前無焰氣化技術所采用的氣化劑絕大部分為空氣和純氧，或者采用向空氣、純氧中添加水蒸氣作氣化劑。以空氣作氣化劑，價廉易得，但是空氣中約79％的氮氣是不參與氣化反應的，從而使得合成燃氣中的氮氣含量高，降低和限制了合成氣的熱值。采用氧氣作氣化劑，雖可顯著提高合成燃氣的熱值，但氧氣耗量大，增加了氣化劑成本，降低了氣化系統的經濟性。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種生產成本低、生產方便且氣化劑溫度和組分穩定并具有可調節性的高溫復合氣化劑的制備方法。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種生產成本低、生產方便且氣化劑溫度和組分穩定并具有可調節性的高溫復合氣化劑的制備裝置。

為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的高溫復合氣化劑的制備方法，復合氣化劑含有CO₂、H₂O、O₂和N₂氣體，CO₂的體積百分數為8～12％，H₂O的體積百分數為15～18％，O₂的體積百分數為7～10％，首先氣體燃料通過燃燒器燃燒，過?？諝庀禂悼刂圃?.05-1.2，產生高溫煙氣，煙氣溫度控制在1100～1300℃，高溫煙氣中含有的CO₂的體積百分數為8～12％，H₂O的體積百分數為15～18％，向高溫煙氣中補充一定量的氧氣，使高溫煙氣中的氧氣的體積百分數達到7～10％。

為了解決上述第二個技術問題，本發明提供的實現高溫復合氣化劑的制備方法的裝置，燃燒器連接有燃氣管和空氣管，燃燒器的出口對接有排煙管道，排煙管道連接有補氧管道，排煙管道上設有溫度變送器和氧氣濃度變送器，溫度變送器與溫度控制器電連接，溫度控制器與串聯在燃氣管上的燃料閥電連接，氧氣濃度變送器與氧氣濃度控制器電連接，氧氣濃度控制器與串聯在補氧管道上的氧氣管路閥門電連接。

采用上述技術方案的高溫復合氣化劑的制備方法及其裝置，產生的高溫氣化劑溫度可達到1300℃，溫度和組分可調，完全滿足無焰氣化技術的基本條件。氣化劑的組分中主要含有CO₂、H₂O、O₂和N₂等氣體。CO₂的體積百分數為8～12％，H₂O的體積百分數為15～18％，O₂的體積百分數為7～10％。由于CO₂可參與碳的還原反應，H₂O可參與水煤氣反應和水煤氣變換反應，因此，CO₂和H₂O完全可作為無焰氣化反應的氣化劑。由于氣化反應進行的一系列還原反應需要吸收大量的熱，因此，高溫氣化劑中還需要有一定的氧氣參與氧化反應，通過氧化反應釋放熱量提供給氣化還原反應吸熱。因此，利用這種高溫復合氣化劑進行氣化，氣化反應就可以連續地進行。