[發明專利]復合式分級氣化反應裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710099362.4
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN108467750B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 屠功毅;宗弘元;鐘思青;徐俊
• 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: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種復合式分級氣化反應裝置，其特征在于，包括錐形流化床氣化段（1）、原料進口管（2）、氣體分布器（3）、氣化劑入口管（4）、氧化劑入口管（5）、氣體分布室（6）、中心排渣管（7）；射流氣化段（15）、多級旋風裝置（17）和多通道噴嘴（19）；

其特征在于原料進口管（2）位于錐形流化床氣化段（1）中下部，氣體分布器（3）和氣化劑分布室（6）位于錐形流化床氣化段（1）底部，氣化劑入口管（4）與氣化劑分布室（6）相連通，中心排渣管（7）與氣體分布器（3）相連通，氧化劑入口管（5）與中心排渣管（7）相連通；射流氣化段（15）通過多通道噴嘴（19）與錐形流化床氣化段（1）相連通，多級旋風裝置（17）通過氣化爐出口管（16）與射流氣化段（15）相連通，多級旋風裝置（17）底部設有細灰斗（18）；

所述多通道噴嘴（19）包括同軸設置的中心噴管（8）、內環噴管（9）、外環噴管（10），以及氣化劑進口管（11）、氧化劑進口管（12）、冷卻水進口管（13）和冷卻夾套（14）；所述中心噴管（8）、內環噴管（9）和外環噴管（10）由內向外依次設置；所述氧化劑進口管（12）與中心噴管（8）相連通，所述氣化劑進口管（11）與外環噴管（10）相連通，所述冷卻水進口管（13）與冷卻夾套（14）相連通；

所述的錐形流化床氣化段（1）上端直徑為下端直徑的2~8倍；

所述的中心噴管（8）、內環噴管（9）和外環噴管（10）的頭部采用漸縮結構，與中心軸線的傾角斜度為0°~60°。

2.根據權利要求1復合式分級氣化反應裝置，其特征在于所述的氣體分布器（3）位于錐形流化床氣化段（1）底部，氣體分布器（3）的錐形口夾角為30°~150°，氣體分布器（3）錐面上設有氣孔，設有5~40圈，開孔率1~10%，氣孔沿圓周均勻布置，每圈氣孔直徑沿分布器徑向遞增，靠近中心排渣管（7）的氣孔最小，最小氣孔為0.5~1mm，最大氣孔為2~10mm。

3.一種復合式分級氣化反應方法，采用權利要求1～2中任意一項所述的復合式分級氣化反應裝置，其特征在于主要步驟為：50mm以內的含碳固體原料通過原料進口管（2）進入錐形流化床氣化段（1）內，氧化劑從氧化劑入口管（5）經過中心排渣管（7）進入錐形流化床氣化段（1）中，氣化劑從氣化劑入口管（4）經過氣體分布室（6）后，從氣體分布器（3）進入錐形流化床氣化段（1）中，在錐形流化床氣化段（1）內進行干燥、熱解、燃燒和氣化過程生成一級合成氣，產生的一級合成氣中夾帶了未完全轉化的細粉顆粒以及有機物，灰渣經中心排渣管（7）排出；所述一級合成氣從內環噴管（9）進入射流氣化段（15），氧化劑從氧化劑進口管（12）經過中心噴管（8）進入射流氣化段（15）中，氣化劑從氣化劑進口管（11）經過外環噴管（10）進入錐形流化床氣化段（1）中，冷卻水從冷卻水進口管（13）進入冷卻夾套（14）對多通道噴嘴進行冷卻；在射流氣化段（15）中將所述一級合成氣中的未完全轉化的細粉顆粒以及有機物進一步轉化為一氧化碳和氫氣，得到二級合成氣，所述二級合成氣經過氣化爐出口管（16）進入多級旋風裝置（17）后去下游進行熱量回收以及洗滌處理工序，得到目標產物三級合成氣；從多級旋風裝置（17）出來的細灰進入細灰斗（18）。

4.根據權利要求3復合式分級氣化反應方法，其特征在于所述氧化劑從氧化劑入口管（5）進入中心排渣管（7），設定中心排渣管（7）上端噴口氧化劑流速為5~25m/s。

5.根據權利要求3復合式分級氣化反應方法，其特征在于所述錐形流化床氣化段（1）底部界面表觀速度范圍為1.5~15 m/s。

6.根據權利要求3復合式分級氣化反應方法，其特征在于所述錐形流化床氣化段（1）操作溫度為600~1000℃，錐形流化床氣化段（1）的氧碳比控制范圍0.5~0.7mol/mol，水碳比控制范圍1~2mol/mol，操作壓力范圍0.5~3MPa。

7.根據權利要求3復合式分級氣化反應方法，其特征在于所述射流氣化段（15）的操作溫度1200~1500℃，射流氣化段（15）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。