[發明專利]差速循環流化床熱解氣化裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610707700.3
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107760386B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 金渭龍;顧松園;鐘思青;金永明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: B01J8/28
• 分類號: B01J8/28;C10J3/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.差速循環流化床催化熱解氣化裝置，原料進口（1）、快速流化床（2）、慢速流化床（3）、縮口（4）、氣體分布器（5）、下渣口（6）、渣斗（7）、快速流化床出口（8）、一級旋風分離器（9）、一級灰斗（10）、一級回料直管（11）、二級旋風分離器（12）、二級灰斗（13）、二級回料直管（14）、回料裝置（15）、回料進口（16）和分離裝置（17）；其特征在于原料進口（1）與快速流化床（2）相連接，慢速流化床（3）通過縮口（4）與快速流化床（2）相連接，氣體分布器（5）位于慢速流化床（3）底部，灰斗（7）通過下渣口（6）與慢速流化床（3）相連接，快速流化床出口（8）與一級旋風分離器（9）相連接，一級旋風分離器（9）出口與二級旋風分離器（12）相連接，二級回料直管（14）連接于一級回料直管（11）上，一級回料直管（11）與返料裝置（15）相連接，回料進口（16）與慢速流化床（3）相連接；所述的原料進口（1）位于快速流化床（2）的底部，為快速流化床（2）高度的0~1/3，原料進口（1）的角度與水平軸線呈0~75°的夾角，所述的回料進口（16）的位置位于慢速流化床（3）中部，為慢速流化床（3）高度的1/3~2/3，回料進口（16）的角度與水平軸線呈15~75°的夾角。

2.根據權利要求1所述的差速循環流化床催化熱解氣化裝置，其特征在于所述的快速流化床（2）位于慢速流化床（3）的上部，所述的慢速流化床（3）的內徑大于快速流化床（2）的內徑，為快速流化床（2）內徑的1.5~5.0倍。

3.根據權利要求1所述的差速循環流化床催化熱解氣化裝置，其特征在于所述的氣體分布器（5）位于慢速流化床（3）的底部，與水平軸線呈小于或等于60°的夾角，氣體分布器（5）的錐面上設有氣孔，氣孔沿圓周均勻布置，設有5~20圈氣孔，開孔率0.1~5%。

4.根據權利要求1所述的差速循環流化床催化熱解氣化裝置，其特征在于所述的二級回料直管（14）與一級回料直管（11）的連接處位于一級回料直管（11）的下部，連接位置低于一級回料直管（11）高度的1/2，二級回料直管（14）下端與水平軸線呈30~70°的夾角。

5.一種差速循環流化床催化熱解氣化反應-方法，采用權利要求1～4中任一項所述的差速循環流化床催化熱解氣化裝置，其特征在于主要步驟為：負載催化劑的含碳原料通過原料進口（1）進入快速流化床（2）內，與來自下方縮口（4）的高溫合成氣混合接觸，在較高的線速度條件下進行快速流化，發生催化熱解、焦油分解和甲烷化反應，熱解后的半焦顆粒和氣體產物進入一級旋風分離器（9）和二級旋風分離器（12）中，分離下來的半焦顆粒收集于回料裝置（15）中，在返料風的作用送入慢速流化床（3）的中部，與來自氣體分布器（5）的氣化劑B混合接觸，在較低的線速度下進行湍動流化，發生燃燒氣化反應，產生的高溫合成氣和粒徑較小的半焦顆粒通過縮口（4）進入到快速流化床內，熔融團聚的粗渣顆粒通過下渣口（6）落入下方的渣斗（7）內，而通過二級旋風分離器（12）凈化除塵后的氣相產物經過分離裝置（17）將少量焦油分離出來，得到富含甲烷的合成氣，所述催化劑中選自：K、Ca、Mg、Li、Ni金屬元素中的至少一種；所述的催化劑中包含有K₂CO₃、CaO和Li₂O的混合物，或者K₂CO₃、MgO和NiO的混合物。

6.根據權利要求5所述的差速循環流化床催化熱解氣化反應-方法，其特征在于所述的催化劑以浸漬法、干混法或離子交換法的方式負載在原煤上；所述的催化劑的負載量占原煤質量的0.1~50%。

7.根據權利要求5所述的差速循環流化床催化熱解氣化反應-方法，其特征在于所述的快速流化床（2）內操作溫度400~600℃，操作壓力3~6.5MPa，線速度1~10m/s，顆粒在床內快速流化，氣相停留時間5~15s；所述的慢速流化床（3）內操作溫度800~1200℃，操作壓力3~6.5MPa，氧碳比0.5~1.2mol/mol，水碳比0.7~1.5mol/mol，線速度0.1~1m/s，顆粒在床內湍動流化，氣相停留時間10~30s。