[發明專利]一種高捕渣率的生產合成氣的反應器及方法

在審

• 申請號: 201610165417.2
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105670702A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 胡志陽
• 申請（專利權）人: 胡志陽
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/76;C10J3/84
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明屬于以煤為原料制備合成氣技術領域，具體涉及一種高 捕渣率的生產合成氣的反應器及方法。

背景技術

煤制取合成氣反應器和制取方法是人們所熟知的，當煤或者其他 含碳燃料，在氧氣或含氧氣體的存在下，能夠發生氣化反應，生產含 有大量一氧化碳和氫氣，及少量二氧化碳、氮氣和其他氣體的合成氣， 該合成氣能夠作為化工行業的原料、也可作為清潔燃料，或者制取清 潔燃料，具有廣泛的用途。目前成熟的煤氣化技術按照化學工程特征 可分為固定床、流化床和氣流床三種，其中氣流床氣化爐是一種快速 氣化反應，煤粉顆粒在氣化反應器中，處在高溫和充足氣化劑條件下， 能夠快速反應生成合成氣。

在氣化反應過程中，煤所含有的所有各種類型的無機物質都會以 灰分形式剩存下來。由于采用液態排渣工藝，氣化爐反應區溫度高于 灰熔點溫度，剩存的灰分顆粒在反應過程中被加熱至液態，被煤氣帶 向反應區出口，在下行過程中，液態的灰顆粒碰到反應區邊緣水冷壁， 會被冷壁捕集，在水冷壁上形成液態的渣膜，沿水冷壁流下至下渣口， 排出氣化爐反應區。部分液態灰顆粒未與水冷壁接觸，則被煤氣帶入 下游系統，逐漸冷卻分離成灰，因此，煤所含有的無機物質最終會變 成灰和渣，由于灰量的大小決定了下游除塵單元設備的尺寸和投資， 同時灰量過大會影響煤氣冷卻、除塵等單元的安全運行，因此，對于 氣流床氣化爐，希望煤的無機物盡量多的轉化為渣，即捕渣率越高越 好，但是目前正常的氣流床氣化爐捕渣率一般在50％以下，其中最好 的氣化爐捕渣率也僅能達到60％左右。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種高 捕渣率的生產合成氣的反應器及方法，進一步提高氣流床氣化爐的捕 渣率，本發明反應器的特點是在氣流床氣化爐內部布置捕渣設備，氣 化過程產生的液態的渣更多的被捕渣設備捕集，并排出氣化爐反應 區。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高捕渣率的生產合成氣的反應器，包括殼體2，殼體2內設置 有水冷壁8，水冷壁8內圍成的空間形成氣化反應區4，所述殼體2承受 氣化壓力，水冷壁8承受氣化反應高溫；水冷壁8向火側敷設有耐火材 料7；所述殼體2上設置有從集箱引入和引出冷卻水通過水冷壁8的管 嘴9，還設置有開車初期點火的組合式燒嘴10；所述氣化反應區4中下 部的水冷壁8上均布有煤粉和氣化劑進入氣化反應區反應的多個燒嘴 3，氣化反應區4下部即水冷壁8下部連接有下渣口12，下渣口12下部 為渣池1；所述氣化反應區4上部布置有捕渣裝置5，捕渣裝置5的捕渣 管由水冷壁管制作而成。

所述捕渣裝置5的捕渣管5-1為盤狀，多層布置，各層之間捕渣管 5-1均勻錯開，捕渣管5-1入口通過入水管5-2連通入水集箱5-3，出口 通過出水管5-4連通出水集箱5-5，所述捕渣管5-1表面敷設耐火材料 7。

所述耐火材料7靠渣釘在水冷壁8上固定。

上述所述的反應器的捕渣方法，當煤粉和氧氣、水蒸氣通過燒嘴 3進入氣化反應區4時，煤粉和氧氣、水蒸氣會發生燃燒和氣化反應， 燃燒反應放出的熱量會加熱氣化反應區4，使氣化反應區4平均溫度達 到1400℃-1600℃，高于煤灰流動溫度100℃-200℃，這時煤粉含有的 灰會被加熱至液態，被合成氣攜帶，當攜灰的合成氣和氣化反應區4 水冷壁8接觸時，合成氣攜帶的一部分液態的灰顆粒會被水冷壁8捕 集，在水冷壁8上形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下 渣口12，排出反應器；攜帶灰顆粒的合成氣上行，沿氣化反應區4上 部出口行走，當液態的灰顆粒與捕渣管接觸后，液態的灰顆粒會被捕 渣管捕集，形成液態的渣膜，渣膜靠導流和重力向下流動至下渣口12， 排出反應器。

煤粉和含碳含灰燃料在氣化反應區4內氣化，產生CO、H₂和CH₄還 原性氣體以及N₂和CO₂惰性氣體。

和現有技術相比較，本發明具備如下優點：