[發(fā)明專利]同時(shí)生產(chǎn)甲烷熱解氣和合成氣的氣化系統(tǒng)和氣化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710542857.X
• 申請(qǐng)日: 2017-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN107418632B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許建良;劉海峰;代正華;王亦飛;龔欣;王輔臣;于廣鎖;趙輝;梁欽鋒;郭曉鐳;郭慶華;李偉鋒;陳雪莉;王興軍;劉霞;陸海峰;李超;龔巖;王立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C10J3/48
• 分類號(hào): C10J3/48;C10J3/50;C10J3/72;C10J3/74;C10J3/84
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發(fā)明公開了一種同時(shí)生產(chǎn)甲烷熱解氣和合成氣的氣化系統(tǒng)和氣化方法。氣化系統(tǒng)中氣化爐的結(jié)構(gòu)為：上封頭頂部設(shè)有熱解氣出口，上直筒段均勻環(huán)設(shè)有至少2個(gè)熱解氧氣與粉煤噴嘴，其上方的直筒段高度為3～10D，其軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角為6～10°；下直筒段上均勻環(huán)設(shè)有至少2個(gè)氣化氧氣噴嘴，下封頭的底部設(shè)有合成氣與熔渣出口，氣化氧氣噴嘴距離熱解氧氣與粉煤噴嘴的直筒段高度為1～3D，氣化氧氣噴嘴下方的直筒段高度為2～3D，氣化氧氣噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角為0或4.5°，熱解氣出口與合成氣與熔渣出口的直徑之比為1/2.5～1/4。該氣化系統(tǒng)能同時(shí)制備甲烷熱解氣和合成氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種同時(shí)生產(chǎn)甲烷熱解氣和合成氣的氣化系統(tǒng)和氣化方法。

背景技術(shù)

煤炭氣化過程是以氧氣(空氣、富氧或工業(yè)純氧)、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的工藝過程，其中氣流床氣化技術(shù)因其良好的技術(shù)指標(biāo)、高處理負(fù)荷和環(huán)境有好等特點(diǎn)，成為當(dāng)今煤炭氣化的主流技術(shù)。

傳統(tǒng)煤氣化工藝可分為固定床常壓(加壓)氣化工藝、流化床煤氣化工藝和氣流床煤氣化工藝。這些煤氣化工藝，主要是由于爐型特點(diǎn)、物料反應(yīng)進(jìn)程不同而導(dǎo)致的工藝性能的不同。煤是由含碳有機(jī)物、無機(jī)礦物質(zhì)組成，其中含碳有機(jī)物因反應(yīng)或熱解溫度的不同，最終產(chǎn)物組成及分布也不同。固定床因氣化溫度較低，產(chǎn)物富含CH₄，但含有焦油等難處理的污染物；氣流床氣化溫度高，產(chǎn)物清潔，但煤中有機(jī)質(zhì)均轉(zhuǎn)化為CO、H₂、CO₂。

隨著對(duì)煤碳資源分級(jí)利用的提高，以煤制天然氣為產(chǎn)品的高CH₄含量煤氣化技術(shù)越來越得到重視。目前的煤制天然氣技術(shù)主要基于固定床氣化爐，如加壓魯奇氣化技術(shù)。此類氣化技術(shù)特點(diǎn)是氧氣與焦炭反應(yīng)產(chǎn)生的高溫合成氣與進(jìn)入氣化爐的煤顆粒接觸，發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解后的熱解氣與底部上來的合成氣混合后出氣化爐。

一方面由于溫度較低，使得出氣化爐合成氣含有一定量的焦油；另一方面熱解氣與合成氣混合，使得合成氣在進(jìn)行化學(xué)品合成時(shí)需要進(jìn)行分離或濃縮放空。

因此現(xiàn)代煤化工急需開發(fā)一種清潔的富含甲烷熱解氣和不含甲烷合成氣的煤氣化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)煤清潔高效氣化和煤分級(jí)利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的同一氣化爐中生產(chǎn)的合成氣與熱解氣難以實(shí)現(xiàn)相互分離后排出氣化爐的缺陷，而提供了一種同時(shí)生產(chǎn)甲烷熱解氣和合成氣的氣化系統(tǒng)和氣化方法。本發(fā)明提供的氣化系統(tǒng)能夠同時(shí)生產(chǎn)高濃度的甲烷熱解氣，以及含低濃度甲烷的合成氣，且冷煤氣效率和碳轉(zhuǎn)化率都很高。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：

本發(fā)明提供了一種同時(shí)生產(chǎn)甲烷熱解氣和合成氣的氣化系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述氣化系統(tǒng)包括一熱解與氣化解耦氣化爐，所述氣化爐包括一金屬殼體，其分為一上殼體和一下殼體，所述上殼體包括一上封頭和一上直筒段，所述下殼體包括一下直筒段和一下封頭，所述上直筒段和所述下直筒段等徑設(shè)置，所述上封頭的頂部設(shè)有一熱解氣出口，在所述上直筒段的同一高度上均勻環(huán)設(shè)有至少2個(gè)熱解氧氣與粉煤噴嘴，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴上方的直筒段高度為3～10D，所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角α為6°～10°；在所述下直筒段的同一高度上均勻環(huán)設(shè)有至少2個(gè)氣化氧氣噴嘴，所述下封頭的底部還設(shè)有一合成氣與熔渣出口，所述氣化氧氣噴嘴距離所述熱解氧氣與粉煤噴嘴的直筒段高度為1～3D，所述氣化氧氣噴嘴下方的直筒段高度為2～3D，所述氣化氧氣噴嘴的軸線在水平面上與氣化爐徑向之間的夾角β為0°或4.5°，所述熱解氣出口與所述合成氣與熔渣出口的直徑之比為1/2.5～1/4；

所述熱解氧氣與粉煤噴嘴還分別與一熱解氧氣進(jìn)氣管、一煤粉進(jìn)料管連接，所述氣化氧氣噴嘴還與一氣化氧氣進(jìn)氣管連接，所述熱解氣出口與一熱解氣冷卻/除塵單元連接，所述合成氣與熔渣出口的下方還設(shè)有一冷卻室，所述冷卻室的頂部氣體出口處還設(shè)有一合成氣除塵凈化單元。