The invention relates to an integrated reaction device and method for catalytic pyrolysis and gasification, and solves the problems of high reaction temperature, low calorific value of syngas and low comprehensive utilization rate in the existing gasification technology. The invention is mainly composed of a conical fluidized bed, a high-efficiency cyclone device, a chilling chamber and a fast-response proportional valve with a control unit. The signal generator controls the fast-response proportional valve to generate a high-frequency pulsating air flow, so that the carbon-containing solid fuel with different particle sizes can quickly reach a stratification of coarse and fine particles at the bottom of the conical fluidized bed. Distribution, burning in the bottom of the conical fluidized bed, catalytic gasification and pyrolysis in the upper and middle parts, pyrolysis of fine particles in the high efficiency cyclone device, separation of syngas, tar and ash in the chilling chamber, obtaining high calorific value syngas and high quality tar technology scheme, can be used in the field of energy and chemical industry.
【技术实现步骤摘要】
催化热解-气化一体化反应装置和方法
本专利技术涉及一种含碳固体燃料催化热解-气化一体化反应装置和方法,属于能源化工领域。
技术介绍
我国褐煤等低阶煤储量丰富,且利用程度逐渐加大,由于低阶煤挥发分高、水分高、发热量低,故不宜长距离运输,一般只能在当地消费。此外,生物质和部分含碳固体废料的挥发份也较高。如果用于直接燃烧发电,会造成严重的环境污染和大量温室气体排放,且发电效率低,资源综合利用率较低。通过分级利用将上述含碳固体燃料中的有机质挥发分和固定碳有效分离,进行综合加工利用,获取焦油、合成气和高附加值的化学品,符合我国能源多元化的战略意义,具有很强的竞争力。当前比较成熟的气化工艺的气化温度一般在1000℃以上,存在着反应温度高、能耗大、对合成气的净化困难、合成气的冷却强度大以及设备要求严格等缺点。如化学工业出版社2010年出版的《煤炭气化技术》26~45页所述的气流床技术(如Texaco、Shell、OMB等),具有气化能力大、碳转化效率高等优点,是当今先进煤气化技术,近年来发展较快,但反应温度高、能耗大、煤炭综合利用率较低,且在适用高水份、高灰份、高灰熔点等劣质煤时还存在诸多问题。催化气化能够在不影响反应速率的同时降低反应温度,降低了能耗和设备要求,可实现炉内脱硫、除尘,利于环保。另一方面,由于气化温度降低,从而可以有效调节了出口气体产物的组成分布,对合成气中H2和CH4产物的选择性更好,可同时进行许多合成过程。与比常规热解相比,催化热解获取得到的焦油,产量更高、品质更好。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题之一是现有气化技术存在反应温度高、合成气热值 ...
【技术保护点】
1.一种催化热解‑气化一体化反应装置,其特征在于,包括锥形流化床(1)、原料进口管(2)、气体分布器(3)、气化剂入口管(4)、氧化剂入口管(5)、气体分布室(6)、中心排渣管(7)、快速响应比例阀、电磁阀、出口弯管(10)、高效旋风装置(11)、返料阀(12)、激冷室(13)、合成气分布器(14)、喷淋器(15)、除尘器(16);其特征在于原料进口管(2)位于锥形流化床(1)中下部,气体分布器(3)和气体分布室(6)位于锥形流化床(1)底部,气化剂入口管(4)与气体分布室(6)相连通,快速响应比例阀I(8a)安装在气化剂入口管(4)中,中心排渣管(7)与气体分布器(3)相连通,氧化剂入口管(5)与中心排渣管(7)相连通,快速响应比例阀II(8b)安装在氧化剂入口管(5)中,高效旋风装置(11)通过出口弯管(10)与锥形流化床(1)相连通,返料阀(12)连接在高效旋风装置(11)和锥形流化床(1)之间,激冷室(13)顶部装有喷淋器(15),内部装有合成气分布器(14),合成气分布器(14)与高效旋风装置(11)相连通,除尘器(16)与激冷室(13)相连通。
【技术特征摘要】
1.一种催化热解-气化一体化反应装置,其特征在于,包括锥形流化床(1)、原料进口管(2)、气体分布器(3)、气化剂入口管(4)、氧化剂入口管(5)、气体分布室(6)、中心排渣管(7)、快速响应比例阀、电磁阀、出口弯管(10)、高效旋风装置(11)、返料阀(12)、激冷室(13)、合成气分布器(14)、喷淋器(15)、除尘器(16);其特征在于原料进口管(2)位于锥形流化床(1)中下部,气体分布器(3)和气体分布室(6)位于锥形流化床(1)底部,气化剂入口管(4)与气体分布室(6)相连通,快速响应比例阀I(8a)安装在气化剂入口管(4)中,中心排渣管(7)与气体分布器(3)相连通,氧化剂入口管(5)与中心排渣管(7)相连通,快速响应比例阀II(8b)安装在氧化剂入口管(5)中,高效旋风装置(11)通过出口弯管(10)与锥形流化床(1)相连通,返料阀(12)连接在高效旋风装置(11)和锥形流化床(1)之间,激冷室(13)顶部装有喷淋器(15),内部装有合成气分布器(14),合成气分布器(14)与高效旋风装置(11)相连通,除尘器(16)与激冷室(13)相连通。2.根据权利要求1所述的催化热解-气化一体化反应装置,其特征在于所述的锥形流化床(1)上端直径为下端直径的2~8倍。3.根据权利要求1所述的催化热解-气化一体化反应装置,其特征在于所述的气体分布器(3)位于锥形流化床(1)底部,气体分布器(3)的锥形口夹角为30°~150°,气体分布器(3)锥面上设有气孔,设有5~40圈,开孔率1~10%,气孔沿圆周均匀布置,每圈气孔直径沿分布器径向递增,靠近中心排渣管(7)的气孔最小,最小气孔为0.5~1mm,最大气孔为2~10mm。4.根据权利要求1所述的催化热解-气化一体化反应装置,其特征在于所述的快速响应比例阀I(8a)、快速响应比例阀II(8b)的响应时间小于5毫秒。5.根据权利要求1所述的催化热解-气化一体化反应装置,其特征在于所述的高效旋风装置(11)设有外筒体(11a)和内筒体(11b),内筒体直径(11b)为外筒体直径(11a)的0.3~0.8倍。6.根据权利要求1所述的催化热解-气化一体化反应装置,其特征在于所述的激冷室(13)顶部装有喷淋器(15),内部装有合成气分布器(14),所述的喷淋器(15)采用锥形设计,底部直径为顶部直径的2~8倍,底部封头设有小孔,设有5~20圈,开孔率1~10%,气孔沿圆周均匀布置;所述的合成气分布器(14)采用锥形设计,底...
【专利技术属性】
技术研发人员:屠功毅,宗弘元,钟思青,霍威,
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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