[發明專利]流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置及其方法

在審

• 申請號: 201610710816.2
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107760379A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 金渭龍;顧松園;鐘思青;霍威
• 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: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10J3/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置，包括原料進口(1)、流化床氣化段(2)、氣體分布器(3)、喉口(4)、熔融床氣化段(5)、冷卻夾套(6)、氣化劑噴嘴(7)、下渣口(8)、旋風分離器(9)、灰斗(10)、回料直管(11)、回料裝置(12)、回料進口(13)和分離裝置(14)組成；其特征在于原料進口(1)與流化床氣化段(2)相連通，氣體分布器(3)位于流化床氣化段(2)底部，熔融床氣化段(5)周邊至少設有一層氣化劑噴嘴(7)，熔融床氣化段(5)底部與下渣口(8)相連通，熔融床氣化段(5)通過喉口(4)與流化床氣化段(2)相連通，旋風分離器(9)與流化床氣化段(2)相連通，旋風分離器(9)出口與分離裝置(14)相連通，旋風分離器(9)底部設有灰斗(10)和回料直管(11)，回料直管(11)底部與回料裝置(12)相連通，回料進口(13)與熔融床氣化段(5)相連通。

2.根據權利要求1所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置，其特征在于所述的流化床氣化段(2)分為密相段和稀相段，稀相段的內徑大于或等于密相段的內徑，為密相段內徑的1.0～5.0倍。

3.根據權利要求1所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置，其特征在于所述的氣體分布器(3)位于流化床氣化段(2)底部，與水平軸線呈小于或等于60°的夾角，氣體分布器(3)錐面上設有氣孔，氣孔沿圓周均勻布置，設有5～50圈，開孔率1～5％。

4.根據權利要求1所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置，其特征在于所述的喉口(4)用于連接流化床氣化段(2)和熔融床氣化段(5)，其內徑小于流化床密相段的內徑，為密相段內徑的0.1～0.5倍。

5.根據權利要求1所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置，其特征在于所述的熔融床氣化段(5)外部設有冷卻夾套(6)，熔融床氣化段(5)側面設有1～3層氣化劑噴嘴(7)，每層2～4個，等間距布置；所述的氣化劑噴嘴(7)的位置低于熔融床氣化段(5)高度的1/2，設置的方向由外向內，并且向熔融床氣化段(5)底部傾斜，傾斜角的范圍為10～60°。

6.根據權利要求1所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應裝置，其特征在于所述的回料進口(13)的位置高于熔融床氣化段(5)高度的1/2，回料進口(13)的角度與水平軸線呈15～75°的夾角。

7.一種流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應方法，采用權利要求1～6所述的流化床和熔融床相組合的氣化反應裝置，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)進入流化床氣化段(2)內，流化床氣化段(2)底部的氣體分布器(3)中通入循環合成氣，在流化床氣化段(2)內進行熱解、氣化和甲烷化反應，產生的合成氣中夾帶了未反應完全的半焦，進入旋風分離器(9)中在離心力的作用下，半焦顆粒被分離下來，進入回料直管(11)，收集于回料裝置(12)中，回料裝置(12)中的半焦顆粒在底部流化風的作用下從回料進口(13)送入熔融床氣化段(5)內，與高溫熔融的灰渣和催化劑的混合物接觸，進行高溫熔融氣化反應；氣化劑由熔融床氣化段(5)側面的氣化劑噴嘴(7)噴入，反應產生的高溫混合氣體由喉口(4)向上進入流化床氣化段(2)內與循環合成氣混合并參與反應，為流化床氣化段(2)內的氣化反應補充了熱量和氣化劑；從旋風分離器(9)出來的氣體產物經過分離裝置(14)將合成氣中的焦油分離出來，分離裝置(14)出口的合成氣中將一部分合成氣循環通入流化床氣化段(2)底部的氣體分布器(3)中。

8.根據權利要求7所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應方法，其特征在于所述的催化劑包括堿金屬、堿土金屬、過渡金屬或者其混合物；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％。

9.根據權利要求7所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應方法，其特征在于所述的流化床氣化段(2)操作溫度300～800℃，熔融床氣化段(5)的操作溫度600～1200℃，熔融床氣化段(5)中的氧碳比控制范圍0.5～0.9mol/mol，水碳比控制范圍0.5～2mol/mol，操作壓力范圍3～6.5MPa。

10.根據權利要求7所述的流化床和熔融床組合式煤催化氣化反應方法，其特征在于所述流化床氣化段(2)內的密相區線速度控制范圍1～10m/s，稀相區線速度控制范圍0.1～1m/s，氣相停留時間范圍10～100s。