[發明專利]一種固體有機質氣化反應器

有效

• 申請號: 201711008734.4
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107723009B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 蓋希坤;單勝道;楊瑞芹;成忠;張良佺
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10B53/04;C10B53/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭

本發明涉及一種固體有機質氣化反應器，包括熱解氣化反應區、設置在熱解氣化反應區側端的重整反應區以及氣體過濾區；所述熱解氣化反應區頂部設有物料進口和第一催化劑進口；所述熱解氣化反應區與重整反應區通過隔板分離，且所述熱解氣化反應區與重整反應區底部連通形成連通區，返料閥設置于所述連通區下端；所述重整反應區頂部分別設有氣體產物出口和第二催化劑進口；所述氣體過濾區設置在重整反應區與氣體產物出口之間，頂部設有第三催化劑進口，下部設有調節閥。在一個反應器內實現了熱解氣化、重整與過濾結合，具有氣相產物焦油含量低、熱值高，反應器結構緊湊，易于布置的顯著優點。

技術領域

本發明屬于能源利用領域，具體涉及一種固體有機質氣化反應器。

背景技術

煤炭、生物質、城市生活垃圾等固體有機質在不同的反應條件下進行熱解時，都會生成氣體、液體和固體三相產物。采用氣化的方式制取合成氣，是煤炭、生物質、城市生活垃圾等能源最具有發展潛力技術之一。

氣化技術按是否使用氣化劑可分為使用氣化劑和不使用氣化劑兩種。使用氣化劑氣化可分為空氣氣化、氧氣氣化、水蒸氣氣化、二氧化碳氣化和混合氣化等。研究發現，使用氣化劑的氣化反應過程是個復雜的多組分多類型的化學反應體系，包括氧化反應、還原反應以及固體物質的裂解等。由于氣化反應總體是一個吸熱反應，必須提供足夠熱量才能維持反應進行，因此，選擇氣化劑一般包括空氣或者氧氣。使用空氣作氣化劑，由于空氣中含有大量的氮氣，導致產品中合成氣熱值低，后續分離成本高；使用氧氣作氣化劑，則需要增加一套空分設備。不用氣化劑氣化只有熱解氣化一種，它是在完全無氧的情況下進行的氣化反應，具有產物熱值高、反應過程簡單的優點，但是如何提供外部熱源成為了關鍵問題，因此，氣化反應器的設計成為了重點。

氣化反應器主要分為固定床氣化爐和流化床氣化爐兩種型式。固定床氣化爐根據氣體出口及爐型結構的不同，可分為下吸式、上吸式、橫吸式和開心式等，其優點是裝置結構簡單，堅固耐用，運行方便可靠，操作和投資費用低；缺點是內部反應過程難以控制，傳熱和傳質較差，易產生焦油和架橋，生產強度小，不適應規?；l展的要求。流化床氣化爐根據流化狀態可分為鼓泡流化床、循環流化床和氣流床等，其優點是傳熱傳質均勻，氣化反應速度快，碳轉化率高，易工業放大；缺點是設備結構復雜，固定投資大，原料需粉碎細化，可燃氣中灰分含量高且存在焦油。

目前，限制氣化技術發展和工業化的主要障礙是副產物焦油的消除問題。焦油的存在容易導致氣化系統的堵塞、腐蝕和設備的損壞，引起下游催化劑的失活以及嚴重的環境污染等。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種固體有機質氣化反應器，在一個反應器內實現了熱解氣化、重整與過濾結合，具有氣相產物焦油含量低、熱值高，反應器結構緊湊，易于布置的顯著優點。

本發明所提供的技術方案為：

一種固體有機質氣化反應器，包括熱解氣化反應區、設置在熱解氣化反應區側端的重整反應區以及氣體過濾區；

所述熱解氣化反應區頂部設有物料進口和第一催化劑進口；所述熱解氣化反應區與重整反應區通過隔板分離，且所述熱解氣化反應區與重整反應區底部連通形成連通區，返料閥設置于所述連通區下端；所述重整反應區頂部分別設有氣體產物出口和第二催化劑進口；

所述氣體過濾區設置在重整反應區與氣體產物出口之間，頂部設有第三催化劑進口，下部設有調節閥。

上述技術方案中，原料固體有機質顆粒由物料進口進入，熱解氣化催化劑由第一催化劑進口進入，兩者通過相互碰撞在熱解氣化反應區實現快速混合升溫并劇烈反應，熱解氣化反應區生成的氣相產物進入重整反應區內，與重整反應區內的催化劑接觸繼續進行反應，消除焦油；反應后的氣體進入氣體過濾區進一步反應，并起到了過濾氣相產物中粉塵的作用。熱解氣化反應區和重整反應區反應后的催化劑在連通區匯合，并通過返料閥進入催化劑再生系統。

優選的，所述固體有機質顆粒包括煤、生物質、城市生活垃圾等。